Теория:
Солнце – самый мощный источник энергии на нашей планете, естественный и экологически чистый. Солнце производит энергию в течение миллиардов лет. Она общедоступная и бесплатная, поэтому активно используется человечеством для удовлетворения своих нужд. Каждый час солнце излучает на Землю энергии больше, чем человечеству необходимо в год.
Солнечная энергия является основой жизни. Человечество научилось ее использовать как в виде тепла, так и преобразовывать в другие виды – электрическую и механическую.
Изобретенные человеком технологии, контролирующие и преобразовывающие солнечную энергию, называются солнечной энергетикой.
Кажется, что солнечная энергетика – новое направление, получившее развитие в последние десятилетия. Однако еще наши предки 200 лет назад использовали линзы и зеркала для нагрева воды и разведения огня.
Развитие науки и технологий позволяет обеспечивать человечество солнечным электричеством, т.е. полученным путем преобразования солнечной энергии в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью солнечных батарей. Фотоэлектрические панели могут быть огромными, используемыми для установки на специальных фотоэлектростанциях, компактными, которые могут устанавливаться на крышах отдельных домов или построек, и совсем маленькими (для оснащения отдельных устройств). Есть автомобили на солнечных батареях, солнечные батареи устанавливают на корабли и самолеты, а уж про космос и говорить нечего.
Развитие науки и технологий позволяет обеспечивать человечество солнечным электричеством, т.е. полученным путем преобразования солнечной энергии в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью солнечных батарей. Фотоэлектрические панели могут быть огромными, используемыми для установки на специальных фотоэлектростанциях, компактными, которые могут устанавливаться на крышах отдельных домов или построек, и совсем маленькими (для оснащения отдельных устройств). Есть автомобили на солнечных батареях, солнечные батареи устанавливают на корабли и самолеты, а уж про космос и говорить нечего.
Интересный факт: первые солнечные панели были использованы для питания спутников, вращающихся вокруг Земли. В 1958 году в США был запущен спутник Vanguard I (Авангард 1), на котором размещалось шесть солнечных батарей мощностью около 1 Вт.
Многие знакомы с так называемыми фотоэлементами, или солнечными батареями, которые установлены на портативных калькуляторах. Ячейки сделаны из полупроводниковых материалов, подобных тем, которые содержатся в компьютерных чипах. Когда солнечный свет попадает в клетки, он выбивает электроны из их атомов. Когда электроны проходят через клетку, они генерируют электричество.
У солнечно-тепловых электростанций масштаб гораздо больше. Они используют различные методы для концентрации солнечной энергии в качестве источника тепла. Тепло используется для кипячения воды и последующего приведения в действие паровой турбины, которая вырабатывает электроэнергию практически так же, как угольные и атомные электростанции.
Помимо того, что солнечная энергия – неисчерпаемый источник, не оказывающий воздействия на окружающую среду, он еще и универсален. Именно солнечные элементы генерируют энергию в отдаленных местах, куда невозможно проложить кабель от электростанции. Мобильные же конструкции, к которым относятся солнечные элементы, можно перевезти и установить в любом месте. Фотоэлементы легко могут питать и обеспечивать обогрев здания в центре города. Сегодня солнечные батареи применяются для обеспечения бесперебойного питания пунктов метеорологических наблюдений и базовых станций сотовых операторов.
Многие знакомы с так называемыми фотоэлементами, или солнечными батареями, которые установлены на портативных калькуляторах. Ячейки сделаны из полупроводниковых материалов, подобных тем, которые содержатся в компьютерных чипах. Когда солнечный свет попадает в клетки, он выбивает электроны из их атомов. Когда электроны проходят через клетку, они генерируют электричество.
У солнечно-тепловых электростанций масштаб гораздо больше. Они используют различные методы для концентрации солнечной энергии в качестве источника тепла. Тепло используется для кипячения воды и последующего приведения в действие паровой турбины, которая вырабатывает электроэнергию практически так же, как угольные и атомные электростанции.
Помимо того, что солнечная энергия – неисчерпаемый источник, не оказывающий воздействия на окружающую среду, он еще и универсален. Именно солнечные элементы генерируют энергию в отдаленных местах, куда невозможно проложить кабель от электростанции. Мобильные же конструкции, к которым относятся солнечные элементы, можно перевезти и установить в любом месте. Фотоэлементы легко могут питать и обеспечивать обогрев здания в центре города. Сегодня солнечные батареи применяются для обеспечения бесперебойного питания пунктов метеорологических наблюдений и базовых станций сотовых операторов.
Автономное получение энергии.
Есть разные способы использования солнечной энергии.
Один из них заключается в следующем. Длинные желоба с U-образными зеркалами фокусируют солнечный свет на масляной трубе, проходящей через середину, труба и находящееся в ней масло нагреваются. Горячее масло кипятит воду, посредством чего и вырабатывается электроэнергия. Другой способ основан на использовании подвижных зеркал для фокусирования солнечных лучей на башне коллектора, где находится приемник. Расплавленная соль, протекающая через ресивер, нагревается и запускает генератор, который и вырабатывает энергию.
Есть и пассивные способы. Большие окна на солнечной стороне здания позволяют солнечному свету проникать в помещение и нагревать стены и пол. Нагретые за день поверхности выделяют тепло ночью, что помогает поддерживать комфортную температуру в здании. Точно так же абсорбирующие пластины на крыше могут нагревать жидкость в трубах, снабжающих дом горячей водой.
У солнечной энергии есть и минусы: она не вырабатывается ночью при отсутствии накопителя (батареи), а облачная погода может сделать технологию ненадежной в течение дня. Солнечные технологии достаточно дорогостоящие и требуют выделения отдельных участков земли для установки панелей для сбора солнечной энергии.
Несмотря на недостатки, использование солнечной энергии в течение последних 15 лет стремительно растёт. По состоянию на 2011 год солнечная энергетика составляла менее 0,1% мировой потребности в энергии, а в 2017 году – уже 2%. По прогнозам Международного энергетического агентства (IEA) к 2020 году эта цифра может составить 10%. Благодаря налоговым льготам и эффективному сотрудничеству с энергетическими компаниями солнечное электричество окупается через пять-десять лет.
Один из них заключается в следующем. Длинные желоба с U-образными зеркалами фокусируют солнечный свет на масляной трубе, проходящей через середину, труба и находящееся в ней масло нагреваются. Горячее масло кипятит воду, посредством чего и вырабатывается электроэнергия. Другой способ основан на использовании подвижных зеркал для фокусирования солнечных лучей на башне коллектора, где находится приемник. Расплавленная соль, протекающая через ресивер, нагревается и запускает генератор, который и вырабатывает энергию.
Есть и пассивные способы. Большие окна на солнечной стороне здания позволяют солнечному свету проникать в помещение и нагревать стены и пол. Нагретые за день поверхности выделяют тепло ночью, что помогает поддерживать комфортную температуру в здании. Точно так же абсорбирующие пластины на крыше могут нагревать жидкость в трубах, снабжающих дом горячей водой.
У солнечной энергии есть и минусы: она не вырабатывается ночью при отсутствии накопителя (батареи), а облачная погода может сделать технологию ненадежной в течение дня. Солнечные технологии достаточно дорогостоящие и требуют выделения отдельных участков земли для установки панелей для сбора солнечной энергии.
Несмотря на недостатки, использование солнечной энергии в течение последних 15 лет стремительно растёт. По состоянию на 2011 год солнечная энергетика составляла менее 0,1% мировой потребности в энергии, а в 2017 году – уже 2%. По прогнозам Международного энергетического агентства (IEA) к 2020 году эта цифра может составить 10%. Благодаря налоговым льготам и эффективному сотрудничеству с энергетическими компаниями солнечное электричество окупается через пять-десять лет.
Установка солнечных панелей.
На данный момент лидерами по развитию солнечной энергетики являются Китай, США, Япония, Германия, Индия и Италия. Солнечные электростанции активно строятся и в других странах, в том числе в Беларуси.
Республика Беларусь за счёт собственных полезных ископаемых обеспечивает около 15-18 % своих потребностей в топливно-энергетических ресурсах. Недостающее количество топлива и энергии поставляется из России и других стран, на что ежегодно тратится около 2 млрд. долларов США. Поэтому для Беларуси очень актуален вопрос использования собственных экологически чистых источников энергии.
На территорию Беларуси за год от Солнца поступает около 31 000 кВт-часов (суммарная величина) солнечной энергии, что эквивалентно 40 миллиардам тонн углеродного топлива и более чем в 1000 раз превышает нынешнюю общую потребность страны в энергии.
Развитие солнечной энергетики напрямую зависит от инсоляции (количества световой энергии, падающей на единицу поверхности). Продолжительность открытого солнечного облучения в нашей стране составляет в среднем 1800 часов в год. В осенне-зимний период инсоляция очень мала; даже в солнечные дни, которых может быть не более 10 в месяц, открытое солнце наблюдается в среднем по 3 часа. Однако за май, июнь и июль отмечается почти 50% годового поступления солнечного излучения на территорию нашей страны, в то время как за ноябрь, декабрь и январь поступает лишь 5%. Конечно, по инсоляции Республика Беларусь отстаёт от территорий, близких к экватору, однако находится примерно на одном уровне с такими странами, как Германия, Япония, Канада, где солнечная энергетика развивается очень активно.
У ученых и практиков не осталось сомнений в том, что получать солнечную электроэнергию в странах, сопоставимых по инсоляции с Беларусью, вполне целесообразно.
В настоящее время в Беларуси отсутствует масштабное производство солнечных элементов и установок на их основе. Производство налажено на небольших предприятиях.
В частности, ООО «Электрет» разрабатывает и внедряет солнечные водонагревательные системы, предназначенные для горячего водоснабжения жилых домов, общественных объектов и промышленности.
В 2009 году в Бресте было создано первое промышленное предприятие СООО «Солар-Групп» по выпуску высокотехнологичных фотоэлементов.
В Беларуси уже работает несколько солнечных электростанций. Самые крупные из них принадлежат ПО «Беларусьнефть», СООО «Конте Спа», а также крупнейшему белорусскому мобильному оператору «А1».
Первая солнечная фотоэлектрическая установка была установлена компанией «Беларусьнефть - Гомельоблпродукт» в поселке Янтарный в Гомельском районе в 2011 году. В настоящее время на АЗС «Белоруснефти» размещено 12 установок общей мощностью более 59 МВт. Кроме того, ПО «Беларусьнефть» принадлежит крупнейшая солнечная электростанция в Речице мощностью 55,2 МВт.
Республика Беларусь за счёт собственных полезных ископаемых обеспечивает около 15-18 % своих потребностей в топливно-энергетических ресурсах. Недостающее количество топлива и энергии поставляется из России и других стран, на что ежегодно тратится около 2 млрд. долларов США. Поэтому для Беларуси очень актуален вопрос использования собственных экологически чистых источников энергии.
На территорию Беларуси за год от Солнца поступает около 31 000 кВт-часов (суммарная величина) солнечной энергии, что эквивалентно 40 миллиардам тонн углеродного топлива и более чем в 1000 раз превышает нынешнюю общую потребность страны в энергии.
Развитие солнечной энергетики напрямую зависит от инсоляции (количества световой энергии, падающей на единицу поверхности). Продолжительность открытого солнечного облучения в нашей стране составляет в среднем 1800 часов в год. В осенне-зимний период инсоляция очень мала; даже в солнечные дни, которых может быть не более 10 в месяц, открытое солнце наблюдается в среднем по 3 часа. Однако за май, июнь и июль отмечается почти 50% годового поступления солнечного излучения на территорию нашей страны, в то время как за ноябрь, декабрь и январь поступает лишь 5%. Конечно, по инсоляции Республика Беларусь отстаёт от территорий, близких к экватору, однако находится примерно на одном уровне с такими странами, как Германия, Япония, Канада, где солнечная энергетика развивается очень активно.
У ученых и практиков не осталось сомнений в том, что получать солнечную электроэнергию в странах, сопоставимых по инсоляции с Беларусью, вполне целесообразно.
В настоящее время в Беларуси отсутствует масштабное производство солнечных элементов и установок на их основе. Производство налажено на небольших предприятиях.
В частности, ООО «Электрет» разрабатывает и внедряет солнечные водонагревательные системы, предназначенные для горячего водоснабжения жилых домов, общественных объектов и промышленности.
В 2009 году в Бресте было создано первое промышленное предприятие СООО «Солар-Групп» по выпуску высокотехнологичных фотоэлементов.
В Беларуси уже работает несколько солнечных электростанций. Самые крупные из них принадлежат ПО «Беларусьнефть», СООО «Конте Спа», а также крупнейшему белорусскому мобильному оператору «А1».
Первая солнечная фотоэлектрическая установка была установлена компанией «Беларусьнефть - Гомельоблпродукт» в поселке Янтарный в Гомельском районе в 2011 году. В настоящее время на АЗС «Белоруснефти» размещено 12 установок общей мощностью более 59 МВт. Кроме того, ПО «Беларусьнефть» принадлежит крупнейшая солнечная электростанция в Речице мощностью 55,2 МВт.
Фотоэлектрическая система.
Европейский союз поддерживает переход Беларуси к использованию солнечной энергии. В рамках инициативы «EU4Energy» реализуется несколько финансируемых ЕС проектов, помогающих школам, детским садам и больницам переходить на использование возобновляемых источников энергии, в частности, установить солнечные панели.
В солнечных странах, где электроэнергия стоит дорого, собственники частных домов и владельцы офисов устанавливают на крышах солнечные панели и используют солнечное электричество.
За последние десять лет Европейский союз начал производить и потреблять в 50 раз больше солнечной энергии. Еще в 1990 году в Германии с поддержкой государства начал реализовываться проект по установке солнечных батарей на крышах домов, и назывался он «1000 солнечных крыш». Впоследствии все страны ЕС приняли участие в общем проекте под названием «100 000 солнечных крыш».
В солнечных странах, где электроэнергия стоит дорого, собственники частных домов и владельцы офисов устанавливают на крышах солнечные панели и используют солнечное электричество.
За последние десять лет Европейский союз начал производить и потреблять в 50 раз больше солнечной энергии. Еще в 1990 году в Германии с поддержкой государства начал реализовываться проект по установке солнечных батарей на крышах домов, и назывался он «1000 солнечных крыш». Впоследствии все страны ЕС приняли участие в общем проекте под названием «100 000 солнечных крыш».
Солнечные панели на крыше здания.