Одну учёному пришла идея сжечь и затопить вражеские корабли с помощью энергии солнца, где это было? Энергия солнца использовалась давно одному великому ученому 8 буквЗеркала Архимеда и солнечная энергия
Царь Сиракуз Гиерон II в 215 году до нашей эры в возрасте 90 лет скончался, власть передал своему внуку Гиерониму. В ходе дворцовых интриг новый царь взял курс на отделение от Рима и заключил договор с Карфагеном. Логичным результатом такой политики была Вторая Пуническая война римлян с карфагенянами. Марк Клавдий Марцелл, римский полководец, через несколько лет (в 212 году до н.э.) осадил Сиракузы с суши и моря. 60 тяжелых кораблей (квинкирем) на расстояние полета стрелы подошли к городским стенам, пращники (метатели) и лучники начали осыпать защитников смертоносными снарядами. Но город помогал оборонять Архимед, который пустил в ход все, что мог придумать, – железные гигантские лапы цепляли корабли и находившиеся на них катапульты, метали огромные валуны, но самое необычное – огромным зеркалом ученый, поджигал 45 метровые римские квинкиремы!Потеряв часть кораблей таким необычным образом. полководец Марцелл флот отвел подальше, но это не помогло, так как 75-летний Архимед соорудил еще зеркало и продолжил свою затею со смертоносными солнечными зайчиками. Правда, горожанам не стало легче: ученый сорвал штурм, но избавиться от от осады не смог. Город в конце концов пал. Сам жеАрхимед был убит легионером в суете уличного боя.Предание о зеркалах Архимеда на протяжении веков постепенно перешло в разряд легенд. Но живший в VI веке н. э. математик, архитектор и скульптор Анфимий (который построил в Константинополе знаменитый храм Софии) создал систему из двадцати четырех зеркал. Ученый пользовался неизвестными источниками,которые,возможно, содержали описания зеркала Архимеда. Подтверждение боевых качеств такого зеркала состоялось сразу же: с его помощью Анфимий спалил дом давно докучавшего ему соседа. В Средние века применение зеркала в бою опротестовал французский философ и математик Рене Декарт, который в своей «Диоптрике» доказывал, что поджечь корабль с помощью солнечных лучей невозможно: «Поскольку Солнце – не точка, а диск,имеющий видимый угловой поперечник 32, тогда любая точка зеркала отражает конус лучей, из разных точек этого диска, имеющий угол вершины 32°. Зеркало, имеющее диаметр меньше, чем сотая часть расстояния до поджигаемого места, не может нагреть это место больше самого солнца.» Однако спустя сорок лет положение вещей исправил Афанасий Кирхер, немецкий математик, описавший в 1674 году в своей книге «Великое искусство света и тени» опыты по отражением солнечных лучей пятью зеркалами. Он, по его словам, получил значительный, пусть и недостаточный для поджога нагрев в области «зайца». Репутацию Архимеда как оператора боевого «лазера» окончательно восстановил французский изобретатель и натуралист Жорж Луи Бюффон. В 1747 году он построил систему, состоящую из 128 плоских зеркал. Жорж не только воспламенил таким образом просмоленную доску на расстоянии пятидесяти метров, но и смог расплавить серебро и свинец. Иоанис Сакас, греческий инженер-механик, набрал 70 помощников в ноябре 1973 года. Расставил он их на берегу бухты с зеркалами 91 х 50 сантиметров. По команде инженера, помощники поднимали зеркала, фокусируя солнечные зайчики на лодке со смолой. Наконец, когда солнечные лучи совместились в одной точке, лодка задымилась и через несколько минут вспыхнула! Аналогичный опыт профессора и студенты Массачусетского технологического института провели 30 сентября 2005 года. Дело пошло не так гладко. У студентов не получалось навести 129 квадратных зеркал в одну точку. Потом небо затянули облака, и эксперимент пришлось отложить.Вторая попытка прошла с успехом – профессора обошлись без растяп-студентов. С помощью зеркала, которое давало мишень в виде крестообразного «зайчика» на макет римского корабля по очереди в одно место было наведено все 129 зеркал, предварительно прикрытых тканью (свет одного зеркала мешал наводить другое). Когда сфокусировали, ученые cкинули покрывала. Прошло несколько минут, и макет из красного дуба задымился , а потом вспыхнуло пламя на месте фокусировки. Полюбовавшись на все это дело и затушив огонь, было обнаружено, что их огромный солнечный «заяц» прожег насквозь доску 2,54 сантиметра толщиной. Выходит, что Архимед действительно мог использовать систему зеркал для поджога римских кораблей. Сегодня подобие изобретения грека применяется в мирных целях – сигнальное зеркало (гелиограф) входит в аварийно-спасательные комплекты путешественников, военных и спортсменов.Такая вспышка, излучаемая гелиографом в солнечный безоблачный день, обнаруживается с летящего на высоте нескольких километром самолета,а в некоторых случаях видна даже до сорока километров! Таким сигнальным зеркалом сигналы можно подавать и ночью в полнолуние, и даже в туманной дымке.
informys.ru Солнечная энергия | СуперОкс для детей
Настоящий "солнечный бум" начался в XVIII столетии, когда наука, освобожденная от пут религиозных суеверий, пошла вперед семимильными шагами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода, налитая в немудреное приспособление, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит - за минуту. Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены опять-таки во Франции. В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор - аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.
Еще в 70-х годах 19 века был открыт так называемый фотоэлектрический эффект - явление, связанное с освобождением электронов твердого тела или жидкости под действием электромагнитного излучения. В 30-х годах глава физиков нашей страны академик А. Ф. Иоффе высказал мысль об использовании полупроводниковых фотоэлементов в солнечной энергетике. Правда, рекордный коэффициент полезного действия (КПД) тогдашних материалов не превышал 1 процента, то есть, в электричество превращалась лишь сотая часть световой энергии. После многолетних экспериментов удалось создать фотоэлементы с КПД до 10-15%. Затем американцы построили солнечные батареи современного типа. В 1959 году они были установлены на одном из первых искусственных спутников Земли, и с тех пор все космические станции оснащаются многометровыми панелями с солнечными батареями. Низкий КПД солнечных батарей можно было бы компенсировать большой площадью, например покрыть всю пустыню Сахару фотоэлементами - и готова мощнейшая солнечная электростанция. Однако кремниевые полупроводники, на основе которых производятся солнечные батареи, очень дорого стоят. И чем выше КПД, тем дороже материалы. Вследствие этого доля солнечной энергии в сегодняшней энергетике невелика. Однако в связи с не бесконечностью ископаемого топлива, доля энергии получаемой солнечными батареями будет неминуемо возрастать. Так же росту использования солнечных батарей способствуют разработки направленные на повышение КПД и понижение их стоимости. Одно из главных достоинств солнечной энергии - ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб - капля в море. Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство - долговечность. При том, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту. Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить все энергетические проблемы небольшой деревушки. В странах с большим количеством солнечных дней - южной части США, Испании, Индии, Саудовской Аравии и прочих - давно уже действуют солнечные электростанции. Некоторые из них достигают довольно внушительной мощности.
Большинство солнечных отопительных систем представляет собой солнечные коллекторы разных конструкций, где для приема и передачи тепла применяются жидкости - вода или масло. Как правило, эти системы состоят из трубчатого радиатора, наполненного жидкостью. Радиатор изготовлен из материалов темного цвета или находится под темной пластинкой. Вся система покрыта сверху стеклом. Солнечное излучение, проникая сквозь стекло, нагревает жидкость, поступающую далее в специальную теплоизолирующую емкость. С другой стороны в радиатор закачивается холодная вода, чтобы, нагревшись, повторить тот же путь. Разумеется, такая система не даст высоких температур, однако уловить даже долю даровой энергии, тоже какая-то экономия. Гораздо эффективнее действует вакуумный коллектор - он может подогреть жидкость до 300°С. Такая температура достигается за счет того, что вся система работает в вакууме, то есть, в безвоздушном пространстве. Нет воздуха - значит некому красть тепло из обогревателя. Имеется множество типов обогревателей, работающих по принципу фокусировки солнечных лучей в небольшом пространстве. В них достигаются самые высокие температуры. Системы зеркал или увеличительных стекол концентрируют солнечное излучение на уже знакомом нам трубчатом радиаторе, заполненном жидкостью. Последняя очень быстро нагревается и поступает в общую отопительную систему здания. Центральные энергетические станции, работающие на солнечной энергии, имеют, обычно, несколько тысяч зеркал-отражателей, для того чтобы улавливать солнечную энергию с большой площади. Все отражатели направляют солнечные лучи на верхушки центральной башни, куда непрерывно поступает холодная вода через систему трубопроводов. Под воздействием излучения вода очень быстро закипает превращаясь в пар, который под давлением вращает лопасти турбин. Электростанции такого типа успешно действуют в США, Японии и некоторых странах Европы. Большое количество научных экспериментов и тонких технологий требуют подчас создания огромной температуры. Идеальный вариант - солнечная энергия, способная создавать гигантские температуры на небольшой площади. Самая известная "солнечная печь" действует во французском местечке Одило. Ее подвижные зеркала концентрируют энергию солнца с большой площади на площадке менее одного квадратного метра. Эта площадка находится на небольшой башне перед системой зеркал. В ясные дни в фокусе зеркал удается достигнуть температуры в 3300°С. С ее помощью в Одило создают материалы с особенными свойствами, которые невозможно получить в традиционной металлургии. www.superox.ru Эволюция солнечной батареи от Архимеда до наших днейВ наше время тема развития альтернативных способов получения энергии как нельзя более актуальна, ведь традиционные источники стремительно иссякают, уже сейчас энергетические ресурсы довольно дороги и в значительной мере влияют на экономику многих государств. Все это заставляет жителей нашей планеты искать новые способы получения энергии. И одним из наиболее перспективных направлений является получение солнечной энергии.
Человек с самых древних времен учился пользоваться дарами Солнца. Даже простой костер, который согревал наших предков тысячи лет назад и продолжает это делать теперь, является по сути дела использованием солнечной энергии, накопленной древесиной. По легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осаждавший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3 000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду на солнце. Однако много полезных открытий произвели опыты с зеркалами и увеличительными стеклами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции в XVIII в. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 м. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, но вода, налитая в него, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 г. великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит - за минуту.
Система зажигательных зеркал Архимеда
Но Солнце способно удовлетворять и более масштабные потребности человека. По подсчетам ученых, человечество нуждается в десяти миллиардах тонн топлива, а Солнце в течение года способно предоставить около ста триллионов тонн. Нужно только взять это энергетическое богатство, и люди получат количество энергии, превышающее необходимые ресурсы в десять раз! Вот этот вопрос и является крайне актуальным для науки.
А.Э. Беккерель
Результатом многолетней работы ученых стало такое устройство как солнечная батарея. Начальной точкой развития солнечных батарей является 1839 г., когда был открыт фотогальванический эффект - преобразование энергии солнца в электричество. Это открытие было сделано Александром Эдмоном Беккерелем. Следующим этапом в истории солнечных батарей стала деятельность Чарльза Фриттса, который в 1883 г. сконструировал первый модуль с использованием солнечной энергии. Основой изобретения послужил селен, покрытый тонким слоем золота. Исследователь пришел к выводу, что данное сочетание элементов позволяет, пусть в минимальной степени (не более 1%), преобразовывать солнечную энергию в электричество. Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую энергию пара, были построены во Франции. В конце XIX в. на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор - аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.
Инсолятор изобретателя О. Мушо
Конечно, до создания современных солнечных батарей было еще далеко. В течение последующих десятилетий это направление научных исследований развивалось нестабильно. Периоды интенсивной деятельности сменялись резкими спадами. Многие склонны считать, что история солнечных батарей ведет свое начало с деятельности Альберта Эйнштейна. В частности, великий ученый получил в 1921 г. Нобелевскую премию именно за изучение особенностей внешнего фотоэффекта, а не за обоснование знаменитой теории относительности. В 30-ых гг. советские физики во главе с академиком А.Ф. Иоффе получили электрический ток, используя фотоэффект. Правда, коэффициент полезного действия (КПД) тогда не превышал 1%, но и это являлось серьезным научным шагом. Уже в 1954 г. группа американских ученых добилась 6% КПД. В этом году свет увидела первая кремниевая солнечная батарея. В 1958 г. солнечная батарея стала основным источником получения электроэнергии на космических аппаратах: и на советских, и на американских. Но приборы продолжали совершенствовать. В 70-х гг. КПД составлял уже 10%. Такие показатели были вполне приемлемыми для использования альтернативных устройств получения энергии на космических аппаратах, но использовать солнечные батареи на Земле пока не имело смысла. Да и стоили они весьма дорого из-за высокой стоимости материалов: цена1 кгкремния составляла около $100. Успешное и стабильное производство солнечных батарей было налажено только в конце 80-х, а в 90-х гг. группа ученых из США смогла добиться значительного повышения эффективности таких батарей, создав особый цветосенсибилизированный тип, отличавшийся простотой производства, невысокой себестоимостью материалов, экономичностью. На сегодняшний день выпускаемые солнечные батареи имеют КПД чуть больше 20%.
Американский спутник OSO на солнечных батареях (запущен в 1962 г.)
Первая промышленная солнечная электростанция была построена в1985 г. в СССР в Крыму, недалеко от г. Щелкино. СЭС-5 имела пиковую мощность 5 МВт. Столько же, сколько у первого ядерного реактора. За 10 лет работы она выработала всего 2 млн кВт/час электроэнергии, однако стоимость ее электричества оказалась довольно высокой, и в середине 90-х ее закрыли. В это время в Штатах компания Loose Industries в конце1989 г. запустила 80-мегаваттную солнечно-газовую электростанцию. За следующие 5 лет та же компания, только в Калифорнии, построила таких СЭС еще на 480 МВт и довела стоимость одного «солнечно-газового» кВт/часа до 7-8 центов. Что совсем неплохо по сравнению с 15 центами за кВт/час энергии, производимой на АЭС. Больше всего солнечные батареи используются в Германии – 36%, за год вырабатывается 1000 МВт. Затем идут США и Испания. Батареи размещаются на крышах домов и заводов и помогают экономить земные ресурсы. Компания «Самсунг» выпустила серийный нетбук на солнечных батареях – NC215S, время работы которого составляет около 15 часов. Первый телефон, способный подзаряжаться от солнечных элементов, – Samsung E1107, час на солнце обеспечит до 10 мин разговора. А калькуляторы и компьютерные клавиатуры вообще могут работать вечно, располагая такой батарейкой.
Первый в мире нетбук на солнечной батарее
Одно из главных достоинств солнечной энергии - ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб незначителен. Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство - долговечность. Уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту. Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить все энергетические проблемы небольшой деревушки. В странах с большим количеством солнечных дней - южной части США, Испании, Индии, Саудовской Аравии и прочих - давно уже действуют солнечные электростанции. Некоторые из них достигают довольно внушительной мощности. Сегодня уже разрабатываются проекты строительства солнечных электростанций за пределами атмосферы - там, где солнечные лучи не теряют своей энергии. Уловленное на земной орбите излучение предлагается переводить в другой тип энергии - микроволны - и затем уже отправлять на Землю. Все это звучит фантастично, однако современная технология позволяет осуществить такой проект в самом близком будущем.
Крымкая солнечная электростанция
Обзор подготовила Елена Михаленко 365-tv.ru Ранние гипотезы - FizikaKlass.ruС давних пор ученых интересовал вопрос: за счет какой энергии Солнце так щедро и так долго расточает тепло? Ответ на этот вопрос они пытались найти, используя имевшиеся у них к тому времени знания. До 20-го века единственным известным способом получения высокой температуры было сжигание топлива, то есть химические реакции. Поэтому, естественно, ученые предположили, что Солнце «горит» в буквальном смысле слова, то есть источником его энергии являются химические реакции. Расчеты показали, однако, что при нынешнем расходе энергии Солнце «сгорело» бы дотла в течение всего нескольких тысяч лет. А геологические исследования неопровержимо указывали на то, что Земля существует миллиарды лет. Но ведь не может же Земля быть старше Солнца! Значит, химическое «горение» не может быть источником солнечной энергии. И в середине 19-го века появилась новая и очень красивая идея: немецкий ученый Герман Гельмгольц предположил, что источником солнечной энергии является… гравитация. Согласно Гельмгольцу, Солнце излучает энергию благодаря тому, что внешние слои Солнца продолжают «падать» к его центру, в результате чего их потенциальная энергия уменьшается, переходя во внутреннюю. И, действительно, расчеты показали, что «запасы энергии» тяготения в тысячи раз больше, чем возможные «запасы энергии» химических реакций. Продолжая сжиматься вследствие тяготения, Солнце могло бы оставаться таким же жарким и ярким, как сегодня, миллионы лет. Но даже это огромное время было в тысячи раз меньше времени существования Земли, на котором «настаивала» геология: она говорила о миллиардах лет! Так что красивая идея Гельмгольца не смогла объяснить происхождения солнечной энергии. Нужна была новая идея. Не будем, однако, прощаться с идеей Гельмгольца: история науки показывает, что красивые идеи не умирают. Хотя идея Гельмгольца не объясняет, почему «горит» Солнце, она смогла объяснить, почему оно зажглось: сжимаясь под действием сил гравитации, огромное облако межзвездного газа разогрелось настолько сильно, что температура в его центральной области повысилась до миллионов градусов. И тогда там «вспыхнули» термоядерные реакции. Так же рождались и другие звезды. Статьи энциклопедииfizikaklass.ru Одну учёному пришла идея сжечь и затопить вражеские корабли с помощью энергии солнца, где это было?
Ваш комментарий к вопросу:3 ОтветыВаш комментарий к ответу:Ваш комментарий к ответу:Ваш комментарий к ответу:Похожие вопросыКак бороться с паразитами и вредителями можно прочитать здесьznauka.ru Использование солнечной энергии на Земле. Перспективы использования энергии Солнца на ЗемлеНа сегодняшний день проблема расхода энергии стоит достаточно остро – ресурсы планеты не бесконечны и за время своего существования человечество изрядно опустошило то, что было дано природой. На данный момент активно проводится добыча угля и нефти, запасы которых с каждым днем становятся все меньше. Сила мысли позволила человечеству сделать невероятный шаг в будущее и использовать атомную энергию, привнеся вместе с этим благом огромную опасность для всей окружающей среды. Не менее остро стоит вопрос экологический – активная добыча ресурсов и их дальнейшее использование пагубно сказывается на состоянии планеты, изменяя не только природу почв, но даже климатические условия. Именно поэтому особенное внимание всегда уделялось естественным источникам энергии, таким, к примеру, как вода или ветер. Наконец, спустя столько лет активных исследований и разработок человечество «доросло» до использования энергии Солнца на Земле. Именно о нем и пойдет далее речь. Что в этом привлекательногоПрежде чем переходить к конкретным примерам, выясним, чем же так сильно заинтересовал этот вид добычи энергии исследователей всего мира. Основным его достоянием можно назвать неисчерпаемость. Несмотря на многочисленные гипотезы, вероятность того, что звезда вроде Солнца погаснет в ближайшее время, крайне мала. Значит, перед человечеством открыта возможность получать чистую энергию совершенно естественным путем.
Второе несомненное преимущество использования энергии Солнца на Земле заключается в экологичности этого варианта. Воздействие на окружающую среду при таких условиях будет нулевым, что в свою очередь обеспечивает всему миру куда более светлое будущее, нежели то, которое открывается при постоянной добыче ограниченных подземных ресурсов. Наконец, следует уделить отдельное внимание тому факту, что использование энергии Солнца представляет наименьшую опасность для самого человека. Как на самом делеТеперь перейдем к сути. Под несколько поэтичным названием «солнечная энергия» скрывается на самом деле преобразование радиации в электричество при помощи специально разработанных технологий. Данный процесс обеспечивают фотоэлектрические элементы, которые человечество чрезвычайно активно использует в своих целях, причем достаточно успешно. Солнечная радиацияТак уж сложилось исторически, что существительное «радиация» вызывает у человека скорее негативные ассоциации, нежели позитивные в связи с теми техногенными катастрофами, которые миру удалось пережить на своем веку. Тем не менее технология использования энергии Солнца на Земле предусматривает работу именно с ней. По сути, данный вид радиации представляет собой электромагнитное излучение, диапазон которого находится в промежутке от 2,8 до 3,0 мкм. Столь успешно используемый человечеством солнечный спектр состоит на самом деле из трех видов волн: ультрафиолетовых (примерно 2%), примерно 49% составляют световые волны и, наконец, еще столько же приходится на инфракрасное излучение. Солнечная энергия имеет небольшое количество других составляющих, однако роль их столь незначительна, что особого воздействия на жизнь Земли они не имеют. Количество солнечной энергии, попадающей на ЗемлюТеперь, когда состав используемого на благо человечества спектра определен, следует отметить еще одну важную особенность данного ресурса. Использование солнечной энергии на Земле кажется весьма перспективным еще и потому, что она доступна в довольно большом количестве при практически минимальных затратах на переработку. Общее количество излучаемой звездой энергии чрезвычайно велико, однако до поверхности Земли доходит примерно 47%, что равно семистам квадриллионам киловатт-часов. Для сравнения отметим, что всего один киловатт-час сможет обеспечить десятилетнюю работу лампочки мощностью в сто ватт.
Мощность излучения Солнца и использование энергии на Земле, конечно, зависит от целого ряда факторов: климатических условий, угла падения лучей на поверхность, времени года и географического положения. Когда и сколькоНесложно догадаться, что суточное количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли, постоянно меняется, поскольку напрямую зависит от положения планеты по отношению к Солнцу и движения самого светила. Давно известен тот факт, что в полдень излучение максимально, в то время как утром и вечером количество достигающих поверхности лучей значительно меньше. С уверенностью можно говорить о том, что использование энергии Солнца будет наиболее продуктивно в регионах, максимально приближенных к экваториальной полосе, поскольку именно там разница между высшими и низшими показателями минимальна, что говорит о максимальном количестве радиации, достигающей поверхности планеты. К примеру, на территории пустынных африканских участков годовое количество излучения достигает в среднем 2200 киловатт-часов, в то время как на территории Канады или, к примеру, Центральной Европы показатели не превышают 1000 киловатт-часов. Солнечная энергетика в историиЕсли мыслить максимально широко, попытки «приручить» великое светило, согревающее нашу планету, начались еще в глубокой древности во времена язычества, когда каждая стихия была воплощена отдельным божеством. Однако, конечно, тогда об использовании солнечной энергии даже речи быть не могло – в мире царила магия. Тема использования энергии Солнца на Земле стала активно подниматься только в конце XIV – начале ХХ века. Настоящий прорыв в науке был совершен в 1839 году Александром Эдмоном Беккерелем, которому удалось стать первооткрывателем фотогальванического эффекта. Изучение данной темы значительно усилилось, и уже через 44 года Чарльз Фриттс смог сконструировать первый в истории модуль, в основе которого был позолоченный селен. Такое использование энергии Солнца на Земле давало небольшое количество высвобождаемого электричества – общее количество выработки тогда составило не более 1%. Тем не менее для всего человечества это стало настоящим прорывом, открывшим новые горизонты науки, о которых ранее не приходилось даже мечтать.
До наших дней технология использования энергии Солнца на Земле переживает то стремительные взлеты, то не менее стремительные падения, однако эта отрасль знаний постоянно пополняется новыми фактами, и можно надеяться, что уже в обозримом будущем перед нами откроется дверь в совершенно новый мир. Природа против насО достоинствах использования энергии Солнца на Земле мы уже говорили. Теперь обратим внимание на недостатки данного метода, которых, к сожалению, не меньше. Из-за прямой зависимости от географического положения, климатических условий и движения Солнца выработка солнечной энергии в достаточном количестве требует огромных территориальных затрат. Суть заключается в том, что чем больше будет площадь потребления и переработки солнечной радиации, тем большее количество экологически чистой энергии мы получим на выходе. Размещение же таких огромных систем требует большого количества свободной площади, что вызывает определенные затруднения.
Еще одна проблема, касающаяся использования энергии Солнца на Земле, заключается в прямой зависимости от времени суток, поскольку выработка ночью будет нулевой, а в утреннее и вечернее время крайне незначительной. Дополнительным фактором риска является сама погода – резкие смены условий могут крайне негативно сказаться на работе такого рода системы, поскольку вызывают затруднения в отладке необходимой мощности. В некотором смысле ситуации с резкой сменой количества поглощения и выработки могут быть опасными. Чисто, но дорогоИспользование солнечной энергии на Земле затруднительно на данный момент из-за ее дороговизны. Фотоэлементы, необходимые для осуществления основных процессов, имеют достаточно высокую стоимость. Конечно, положительные стороны использования такого рода ресурса делают его окупаемым, однако с экономической точки зрения на данный момент не приходится говорить о полной окупаемости денежных затрат. Тем не менее, как показывает тенденция, цена на фотоэлементы постепенно падает, так что со временем данная проблема может быть полностью решена. Неудобство процессаИспользование Солнца как источника энергии представляет затруднение еще и потому, что данный способ обработки ресурсов довольно трудоемок и неудобен. Потребление и переработка радиации напрямую зависят от чистоты пластин, которую обеспечить довольно проблематично. Кроме того, крайне негативно на процессе сказывается и нагревание элементов, которое можно предотвратить только использованием мощнейших систем охлаждения, что требует дополнительных материальных затрат, причем немалых.
Кроме того, пластины, используемые в гелиоколлекторах, после 30 лет активной работы постепенно приходят в негодность, а о стоимости фотоэлементов говорилось ранее. Экологический вопросРанее говорилось, что использование такого рода ресурса сможет избавить человечество от достаточно серьезных проблем с окружающей средой в будущем. Источник ресурсов и конечный продукт действительно экологически максимально чисты. Тем не менее использование энергии Солнца, принцип работы гелиоколлекторов заключается в применении специальных пластин с фотоэлементами, для изготовления которых требуется масса ядовитых веществ: свинца, мышьяка или калия. Само их использование вреда окружающей среде не приносит, однако, учитывая ограниченный срок их эксплуатации, со временем утилизация пластин может стать серьезной проблемой.
Для ограничения негативного воздействия на экологию производители постепенно переходят на тонкопленочные пластины, которые имеют более низкую стоимость и менее пагубно сказываются на окружающей среде. Способы преобразования радиации в энергиюФильмы и книги о будущем человечества дают нам почти всегда примерно одинаковую картину данного процесса, которая, по сути, может существенно отличаться от действительности. Существует несколько способов преобразования. Самым распространенным можно назвать уже описанное ранее задействование фотоэлементов. В качестве альтернативы человечество активно использует гелиотермальную энергетику, основанную на нагреве специальных поверхностей, который позволяет при должном направлении полученной температуры нагревать воду. Если упростить данный процесс максимально, его можно сравнить с баками, которые используются для летнего душа в домах частного сектора. Еще одним способом применения излучения для выработки энергии является «солнечный парус», который может действовать только в безвоздушном пространстве. Такого рода система преобразует радиацию в кинетическую энергию. Проблема отсутствия выработки в ночное время суток частично решается солнечными аэростатными электростанциями, работа которых продолжается благодаря аккумуляции выделяемой энергии и длительности процесса остывания. Мы и солнечная энергияРесурсы энергии солнца и ветра на Земле используются довольно активно, хотя мы часто и не замечаем этого. Ранее уже упоминалось простонародное нагревание воды в летнем душе. По сути, чаще всего солнечная энергия используется именно для этих целей. Тем не менее есть масса других примеров: почти в каждом магазине осветительной техники можно найти накопительные лампочки, которые могут работать без электрического тока даже ночью благодаря энергии, аккумулированной за день.
Установки на основе фотоэлементов активно используются на всевозможных насосных станциях и вентиляционных системах. Вчера, сегодня, завтраОдин из важнейших ресурсов для человечества - солнечная энергия, и перспективы ее использования чрезвычайно велики. Данная отрасль активно финансируется, расширяется и совершенствуется. Сейчас солнечная энергетика максимально развита в США, где некоторые регионы используют ее как полноценный альтернативный источник питания. Так же электростанции такого типа работают в пустыне Мохаве. Другие же страны давно взяли курс на данный вид получения электроэнергии, что в скором времени, возможно, решит проблему загрязнения окружающей среды. fb.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
АрхимедИдея использования солнечной энергии в качестве оружия первый раз пришла в голову человеку, наверно, еще в каменном веке, однако, впервые ее воплотил знаменитый Архимед. За это жители Сиракуз были ему благодарны на много больше чем за вычисление объема вытесненной жидкости и значение числа «пи» вместе взятые. Дело было так…
Еще такая энергия солнца используется в солнечных электростанциях, когда система зеркал отражает свет на резервуар с водой. Вода закипает, и пар под давлением передает энергию турбинам.
Еще в древности люди начали задумываться о возможностях применения солнечной энергии. Согласно легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осадивший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду. Однако больше всего людей привлекали опыты с зеркалами и увеличительными стеклами.
Подходили годы, инсоляторы использующие солнечную энергию совершенствовались, но принцип оставался прежним: солнце - вода - пар. Но вот, в 1953 году ученые Национального аэрокосмического агентства США создали настоящую солнечную батарею - устройство, непосредственно преобразующее энергию солнца в электричество.
Весомый вклад в развитие солнечной энергетики внес в свое время сам Альберт Эйнштейн. В современном мире имя ученого чаще связывают с его знаменитой теорией относительности, однако на самом деле Нобелевской премии он был удостоен именно за изучение внешнего фотоэффекта.
