Ce este soarele și energia solară. Sursă de energie solară

Ai fost implicat în discuții despre energia alternativă? Aproape fiecare persoană a auzit măcar ceva despre asta. Și mulți chiar au avut ocazia să observe panourile solare sau centralele eoliene cu ochii lor. Acum, dezvoltarea acestui sector de alimentare cu energie este foarte importantă pentru existența confortabilă a umanității.

Deoarece practic am epuizat cea mai mare parte a resurselor tradiționale, precum mineralele, trebuie să căutăm surse mai durabile. O astfel de sursă de energie netradițională este energia solară. Această resursă este una dintre cele mai răspândite și ușor accesibile, deoarece lumina soarelui în cantități variate este disponibilă în fiecare colț al planetei noastre. Prin urmare, evoluțiile legate de acumularea energiei solare au început cu mult timp în urmă și sunt desfășurate în mod activ până în prezent.

Ca sursă de energie, lumina soarelui este o alternativă excelentă la resursele tradiționale. Și dacă este utilizat corect, poate înlocui toate celelalte resurse energetice în viitor.

Pentru a găsi cele mai eficiente metode de conversie a energiei solare, oamenii de știință trebuiau să înțeleagă care conversie este sursa energiei solare. Pentru a răspunde la această întrebare, au fost efectuate o cantitate imensă de experimente și cercetări. Există diverse ipoteze menite să explice acest fenomen. Dar experimental, în procesul de cercetări îndelungate, s-a dovedit că reacția în care hidrogenul este transformat în heliu cu ajutorul nucleelor ​​de carbon este astfel principala sursă de energie solară.

Știm deja că sursa de energie solară este hidrogenul și heliul, dar energia solară în sine este o sursă pentru anumite procese. Toate procesele naturale pământești sunt realizate datorită energiei primite de la Soare.

Fără radiația solară ar fi imposibil:

• Ciclul apei în natură. Datorită influenței Soarelui, apa se evaporă. Acest proces este cel care începe circulația umidității pe Pământ. Creșterea și scăderea temperaturilor afectează formarea norilor și precipitațiile.
• Fotosinteză. Procesul prin care se menține echilibrul de dioxid de carbon și oxigen și se formează substanțele necesare dezvoltării și creșterii plantelor are loc și cu ajutorul razelor solare.
• Circulația atmosferică. Soarele influențează procesele de mișcare a maselor de aer și de reglare a căldurii.

Energia solară este baza existenței vieții pe Pământ. Dar efectele sale benefice nu se opresc aici. Pentru omenire, energia solară poate fi utilă ca sursă alternativă de energie.

În prezent, dezvoltarea activă a tehnologiei a făcut posibilă transformarea energiei solare în alte forme folosite de oameni. Ca sursă de energie regenerabilă, energia solară s-a răspândit și este utilizată în mod activ atât la scară industrială, cât și local în zone private mici. Și în fiecare an sunt din ce în ce mai multe zone în care utilizarea energiei solare termice este obișnuită.

Astăzi, lumina soarelui este folosită ca sursă de energie:

• În agricultură, pentru încălzirea și alimentarea cu energie electrică a diferitelor anexe precum sere, hangare și altele.
• Pentru furnizarea de energie electrică în centre medicale și clădiri sportive.
• Pentru a furniza energie electrică zonelor populate.
• Pentru a oferi iluminat mai ieftin pe străzile orașului.
• Pentru a menține buna funcționare a tuturor sistemelor de comunicații din clădirile rezidențiale.
• Pentru nevoile gospodăreşti zilnice ale populaţiei.

Pe baza acestui fapt, vedem că energia solară poate deveni de fapt o sursă excelentă de energie în aproape fiecare domeniu al activității umane. Prin urmare, cercetarea continuă în această industrie poate schimba existența obișnuită actuală la rădăcini.

Astăzi, datorită diverselor dezvoltări și metode, energia solară ca sursă alternativă de energie poate fi convertită și acumulată în moduri diferite. Acum există sisteme pentru utilizarea activă a energiei solare și sisteme pasive. Care este esența lor?

• Pasive (selectarea materialelor de construcție și proiectarea spațiilor pentru a maximiza utilizarea energiei solare) vizează în principal utilizarea energiei solare directe. Sistemele pasive sunt clădiri în care proiectarea a fost realizată în așa fel încât să primească cât mai multă lumină și energie termică de la Soare.
• Active (sisteme fotovoltaice, centrale solare și colectoare), la rândul lor, implică de fapt procesarea energiei solare primite în alte tipuri necesare oamenilor.

Ambele tipuri de astfel de sisteme sunt utilizate în anumite cazuri, în funcție de nevoile pe care trebuie să le satisfacă. Fie că este vorba de construirea unei case solare ecologice sau de instalarea unui colector pe un șantier, acest lucru va produce în orice caz rezultate și va fi o investiție profitabilă.

Ce este o centrală solară? Aceasta este o structură de inginerie special organizată, datorită căreia au loc procese de conversie a radiației solare pentru generarea ulterioară de electricitate. Proiectele unor astfel de stații pot fi complet diferite în funcție de metoda de procesare care va fi utilizată.

Tipuri de centrale solare:

• SES, a cărui construcție se bazează pe un turn.
• O stație construită în funcție de tipul de antenă.
• Bazat pe funcționarea modulelor fotovoltaice.
• Stații care funcționează folosind concentratoare cilindrice parabolice.
• Cu motorul Sterling luat ca bază pentru lucru.
• Stații aerostatice.
• Centrale electrice combinate.

După cum vedem, energia solară ca sursă de energie a încetat de mult să mai facă parte din romanele utopice științifico-fantastice și este folosită activ în întreaga lume pentru a satisface nevoile de energie ale societății. Există atât avantaje, cât și dezavantaje clare în activitatea sa. Dar echilibrul lor corect face posibilă obținerea rezultatului dorit.

Avantajele și dezavantajele centralelor solare

Avantaje:

• Energia solară este o sursă de energie regenerabilă. În plus, ea în sine este disponibilă publicului și este gratuită.
• Instalațiile solare sunt destul de sigure de utilizat.
• Astfel de centrale electrice sunt complet autonome.
• Sunt economice și au o rambursare rapidă. Costurile principale apar doar pe echipamentul necesar și necesită, în plus, investiții minime.
• O altă caracteristică distinctivă este stabilitatea în muncă. La astfel de stații practic nu există supratensiuni.
• Sunt ușor de întreținut și destul de ușor de utilizat.
• De asemenea, echipamentele SES se caracterizează printr-o perioadă lungă de funcționare.

Defecte:

• Ca sursă de energie, sistemele solare sunt foarte sensibile la climă, condițiile meteorologice și ora din zi. O astfel de centrală nu va funcționa eficient și productiv noaptea sau într-o zi înnorată.
• Productivitate mai scăzută la latitudini cu anotimpuri distincte. Acestea sunt cele mai eficiente în zonele în care numărul de zile însorite pe an este cel mai apropiat de 100%.
• Cost foarte mare și inaccesibil al echipamentelor pentru instalații solare.
• Necesitatea curățării periodice a panourilor și suprafețelor de contaminare. În caz contrar, mai puține radiații sunt absorbite și productivitatea scade.
• Creștere semnificativă a temperaturii aerului în cadrul centralei electrice.
• Necesitatea de a folosi teren cu o suprafață imensă.
• Alte dificultăți apar în procesul de reciclare a componentelor instalației, în special a celulelor fotovoltaice, după încheierea duratei de viață a acestora.

Ca în orice industrie de producție, procesarea și conversia energiei solare are punctele sale forte și punctele slabe. Este foarte important ca avantajele să depășească dezavantajele, caz în care munca va fi justificată.

În prezent, majoritatea dezvoltărilor din această industrie vizează optimizarea și îmbunătățirea funcționării și utilizării metodelor existente și dezvoltarea unora noi, mai sigure și mai productive.

Energia solară – energia viitorului

Cu cât societatea noastră avansează mai mult în dezvoltarea sa tehnică, cu atât mai multe surse de energie pot fi necesare cu fiecare nouă etapă. Dar resursele tradiționale devin din ce în ce mai rare, iar prețurile lor cresc. Prin urmare, oamenii au început să se gândească mai activ la opțiunile alternative de alimentare cu energie. Și aici sursele regenerabile au venit în ajutor. Energia eoliană, apei sau solară reprezintă o nouă etapă care permite societății să se dezvolte în continuare, asigurându-i resursele necesare.

Energia solară ca sursă alternativă de energie a fost folosită de mii de ani. Singurul lucru care se schimbă este tehnologia și eficiența dispozitivelor utilizate. Energia solară este o sursă regenerabilă, ceea ce înseamnă că poate fi restaurată în mod natural, fără intervenția omului. Avantajele includ respectarea mediului, posibilități nelimitate, siguranță și eficiență unică de utilizare.

S-a dovedit că 1 m 2 de „disc de foc” eliberează aproape 63 kW de energie, ceea ce este echivalent cu puterea unui milion de becuri. În general, Soarele oferă Pământului 80.000 de miliarde de kW, iar aceasta este de câteva ori mai mare decât puterea tuturor centralelor electrice existente pe planetă. Acesta este motivul pentru care aplicarea practică a energiei solare este una dintre principalele provocări pentru societatea modernă.

Caracteristici de conversie

Defectul științei moderne este incapacitatea de a consuma direct energia solară. Din acest motiv, au fost dezvoltate dispozitive speciale pentru a transforma energia solară în energie electrică sau termică. Prima mențiune se referă la baterii, iar a doua mențiune colectoare.

Astăzi, au fost dezvoltate mai multe opțiuni de conversie:

• Energia termică a aerului. Se bazează pe utilizarea energiei solare pentru a produce un flux de aer direcționat către un turbogenerator. Centralele electrice de tip balon, în care vaporii de apă sunt generați prin încălzirea unei suprafețe de balon cu un strat special, devin populare. Avantajul tehnicii este capacitatea de a acumula volumul necesar de abur pentru a asigura funcționarea sistemului chiar și în întuneric, în absența luminii solare.
• Fotovoltaice. Particularitatea tehnicii este utilizarea panourilor speciale cu o bază fotovoltaică. Reprezentanții sunt panouri solare. Produsele au la bază siliciu, iar grosimea suprafeței de lucru este de câteva zecimi de milimetru. Structurile pot fi amplasate oriunde. Condiția principală este aportul maxim de raze.

Pe lângă plăcile fotografice, panourile cu peliculă subțire care sunt mai subțiri pot fi folosite pentru a converti energia solară. Principalul lor dezavantaj este eficiența lor scăzută.

• Energia heliotremală- o direcție, a cărei esență este absorbția luminii de către o suprafață cu focalizarea ulterioară a căldurii pentru încălzire. În sfera casnică, acest tip de conversie a energiei solare este utilizat pentru încălzire. În industrie, această tehnică este folosită pentru a genera energie electrică folosind motoare termice.

Cum poate fi folosită energia solară?

Utilizarea energiei solare este posibilă folosind două tipuri de sisteme - pasive și active. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Pasiv- sisteme care nu prevăd transformări complexe. Un exemplu este un recipient din metal care este vopsit în negru și umplut cu apă. Razele soarelui lovesc suprafața, încălzesc metalul și, odată cu acesta, lichidul din interior. Există, de asemenea, metode mai avansate de utilizare pasivă a energiei, destinate proiectării structurilor, selecției materialelor de construcție, controlului climatului și altor sarcini. Cel mai adesea, sistemele pasive sunt folosite pentru răcirea, încălzirea sau iluminarea clădirilor.

Activ- aparate în care se folosesc colectoare speciale pentru a converti energia solară. Particularitatea acestuia din urmă este absorbția razelor solare și transformarea lor ulterioară în căldură, care, cu ajutorul unui lichid de răcire, asigură încălzirea clădirilor sau a apei. Astăzi, colectoarele solare sunt utilizate în multe domenii de activitate - agricultură, gospodărie și alte sectoare în care este necesară căldură.

​

Principiul de funcționare al unui colector solar este ușor de testat în practică - doar așezați un obiect pe pervaz și asigurați-vă că razele soarelui cad pe el. Produsul se încălzește chiar și la temperaturi sub zero afară. Aceasta este particularitatea utilizării energiei solare folosind un colector.

Dispozitivul se bazează pe o placă izolată termic, care este realizată din material termoconductor. Partea superioară este acoperită cu vopsea închisă la culoare. Razele soarelui trec prin elementul intermediar, încălzesc placa, iar apoi energia termică acumulată este folosită pentru încălzirea clădirii. Direcția fluxului cald este posibilă folosind un ventilator sau natural.

Dezavantajul sistemului este necesitatea unor costuri suplimentare pentru achiziționarea și instalarea unui ventilator. În plus, colectorii solari sunt eficienți doar în timpul zilei, așa că nu este posibilă înlocuirea completă a sursei principale de încălzire. Pentru a crește eficiența dispozitivului, este necesar să instalați colectorul în sursa principală de ventilație sau căldură.

Există două tipuri de astfel de colectori:

1. Plat. Astfel de dispozitive constau din absorbante de energie solară, o acoperire (se folosește sticlă cu un conținut scăzut de particule de metal), un strat termoizolant și o conductă. Colectorul captează razele soarelui și produce energie termică. Locul de instalare: acoperiș. În acest caz, bateria poate fi încorporată în suprafață sau poate lua forma unui element separat.
2. Vid. Particularitatea colectoarelor solare este versatilitatea și capacitatea lor de a fi utilizate pe tot parcursul anului. Acestea au la bază tuburi vid formate din sticlă borosilicată. Un strat special este aplicat pe interiorul peretelui pentru a îmbunătăți percepția luminii solare. Scopul acestui design este de a minimiza reflexia razelor. Pentru o eficiență mai mare, există un vid în spațiile dintre tuburi, care este menținut de un distribuitor de gaz de tip bariu. Avantajul colectoarelor cu vid este că pot funcționa pe vreme rece și înnorată. În acest din urmă caz, ele absorb energia razelor infraroșii.

Cea mai mare cerere în industrie și viața de zi cu zi o reprezintă panourile solare, care transformă energia soarelui în căldură. Astfel de dispozitive se bazează pe convertoare fitoelectrice.

Avantaje— simplitatea designului, ușurința de instalare, cerințe minime de întreținere, precum și o durată de viață crescută. Nu este nevoie de spațiu suplimentar pentru a instala un panou solar. Condiția principală pentru funcționarea normală este deschiderea la lumină și absența umbririi. Resursa durează decenii, ceea ce explică o astfel de popularitate a produselor.

Bateriile care folosesc energie solară au și o serie de dezavantaje:

• Sensibilitate crescută la poluare. Din acest motiv, bateriile sunt instalate la un unghi de 45 de grade pentru a permite zăpezii și ploii să ajute la curățarea suprafeței.
• Evitați încălzirea excesivă. Dacă temperatura ajunge la 100-125 de grade Celsius, dispozitivul se poate opri din cauza creșterii temperaturii admise. Într-o astfel de situație, va fi necesar un sistem special de răcire.
• Cost ridicat. Acest dezavantaj nu poate fi numit complet, deoarece bateria solară are o durată de viață lungă, iar costurile achiziționării și instalării acesteia se plătesc în câțiva ani.

Rezultate

Societatea modernă știe unde este folosită energia solară și aplică în mod activ experiența acumulată în practică. Capacitățile „disc de foc” sunt necesare pentru a genera energie electrică, încălzire și răcire a încăperilor și pentru a asigura ventilație. Odată cu creșterea costului petrolului și gazelor, are loc o tranziție treptată către surse alternative și mai accesibile. De exemplu, în Germania, aproape jumătate din case sunt echipate cu colectoare solare pentru încălzirea apei. Multe state au programe speciale care vizează utilizarea energiei solare. Și această tendință crește doar în fiecare an.

Astăzi, problema furnizării umanității cu resurse energetice este destul de acută. Toată lumea știe că oamenii de știință se chinuie de mult să găsească surse alternative. Este trist că în ultimii ani nu a existat o descoperire clară în această industrie la nivel de gospodărie. Tehnologiile solare nu sunt disponibile oamenilor noștri. Omenirea a găsit multe modalități neconvenționale de a obține energie: stații geotermale, centrale cu valuri și maree, centrale hidroelectrice, turbine eoliene, hidrogen și energie spațială, biocombustibili și chiar furtuni. Aceasta este o listă incompletă a descoperirilor umane.

Locul al doilea energie alternativă

Locul al doilea după turbinele eoliene, în ceea ce privește combinația de avantaje și dezavantaje, a fost ocupat de energia solară. O sursă nesfârșită care a rămas mereu în fața ochilor noștri, deși încă nu am învățat să o folosim eficient. În practică, bateriile cu siliciu nu pot demonstra o eficiență mai mare de 22%. Acestea vor prezenta o eficiență de 75-80%, dar sunt folosite doar ca elemente de încălzire. Colectorii de vid plat sunt mai pretentiosi in ceea ce priveste utilizarea este mai dificil sa se mentina vidul intr-un sistem atat de mare, care este sensibil la deformarile carcasei.

Deși ne interesează cel mai mult utilizarea acestei surse în încălzire. Mulți oameni nu se deranjează să își încălzi casa folosind energie naturală, mai degrabă decât în ​​detrimentul portofelului. Aici ne așteaptă cel mai neplăcut lucru. Costul este atât de mare încât alternativa încetează să mai fie tentantă.

Prin urmare, îmi propun să privim această problemă din partea care este familiară oamenilor noștri. Și anume, să vezi cum te poți încălzi fără a plăti sume exorbitante. Acum este greu de înțeles cine a venit primul cu ideea de a folosi berea în acest fel, dar colectoarele de aer din cutiile de bere sunt acum construite în America, Europa și, într-adevăr, în întreaga lume. Sunt echipate cu termostat, microcontroler și boost suplimentar. În designul tău, va avea dimensiunea potrivită și la un cost mult mai mic. Deși, dacă bei bere intenționat, atunci nu sunt sigur de aceasta din urmă.

Panouri DIY

Dispozitive cu conserve din aluminiu

Nu trebuie să fii un meșter experimentat pentru a-ți crea prima baterie. Încă poți capta energia soarelui. Pentru a face acest lucru veți avea nevoie de o anumită cantitate de cutii de bere, câțiva metri pătrați de PAL, aproximativ aceeași cantitate de izolație și adeziv siliconic.

Capetele cutiilor sunt deschise cu atenție de-a lungul marginii. Dacă doriți, curățați suprafața exterioară pentru o aderență mai bună și lipiți țevi de lungimea necesară. După aceea, sunt lipite în rânduri într-o cutie, a cărei dimensiune va fi determinată de imaginația maestrului și vopsite în negru. De preferință vopsea rezistentă la căldură.

Toate suprafețele interioare sunt izolate. Vă recomandăm să folosiți spumă de polistiren extrudat, vopsită ulterior cu vopsea neagră. Experimentați cu izolația. Țevile în sine ar trebui să fie poziționate în cele din urmă vertical, iar capetele superioare și inferioare trebuie conectate între ele, ca registrele bateriei.

Colector de conserve din aluminiu DIY

În partea de sus și de jos există conducte de alimentare și de admisie a aerului care vor trebui aduse în casă. Plasați un mic răcitor la intrare și un termostat auto ușor îmbunătățit la ieșirea fierbinte sau utilizați o altă metodă de termoreglare. Practica demonstrează că poate fi un bun ajutor pentru sistemul dumneavoastră de încălzire. Principalul lucru este un ansamblu sigilat de înaltă calitate și locația bateriei. Din față, acoperiți cutia cu sticlă sau, mai bine, cu policarbonat. Potrivit experților, pentru a încălzi o casă de 100 de metri pătrați sunt necesari 15 metri pătrați de colectori. O astfel de alternativă miraculoasă va fi semnificativ inferioară modelelor industriale, dar totuși...

Parabolo – concentrator concentric de oglindă

În Europa sunt folosite, limitate doar la suprafața perforată a aliajelor de aluminiu.

Costul unor astfel de încălzitoare este mare datorită dimensiunilor mari și materialelor scumpe. Prin urmare, nu merită să luați în considerare schimbătoarele de căldură plate de casă. Următoarea opțiune va fi de interes pentru rezidenții suburbani. Diferența sa este radicală în aproape orice. În esență, acesta este un concentrator de oglindă parabolic-concentric al energiei solare. Dar principalul beneficiu constă în materialele folosite. Un concentrator este o oglindă curbată într-un singur plan care concentrează razele soarelui într-un anumit punct. Aici se aplică trei trucuri.

Material oglindă, dimensiunea suprafeței reflectorizante și acumulator de căldură. Oglinda curbată înfricoșătoare se dovedește a fi făcută din folie de oglindă. Filmul de oglindă este lipit de o suprafață concavă sub formă de șanț. Baza oglinzii ar trebui să fie aceeași spumă notorie de polistiren.

Și diverse materiale vor acționa ca structuri portante: de la lemn la metal. Numărul necesar de segmente de oglindă sunt fabricate și atașate la cadrele de susținere.

Într-un fel, întreaga structură seamănă cu un leagăn pentru copii, unde oglinzile acționează în loc de scaun, iar o conductă - un schimbător de căldură - este situată pe axă. Deoarece aceasta este o soluție suburbană, dimensiunile de aici pot fi impresionante.

Concentrator solar de la o antenă satelit

Captatoare de apa

O serie de dispozitive similare sunt situate de-a lungul mișcării soarelui. Oglinda se concentrează într-o singură linie, de unde lichidul de răcire preia putere. Lichidul de răcire va fi apă obișnuită, care trece prin țevi cu pereți subțiri care se desfășoară pe mai multe rânduri. Utilizați țevi din oțel inoxidabil sau obișnuite cu pereți subțiri, cu diametrul necesar. Cu o abordare atât de serioasă, acest sistem nu se poate descurca fără un acumulator mare de căldură.

Există soluții gata făcute aici, dar și zborurile imaginației sunt binevenite. De exemplu, o „piscină” din mai multe cuburi, din spumă de polistiren și suporturi din lemn. Suprafața interioară este căptușită cu peliculă densă de seră. Și rezistența laturilor este calculată pentru a reține câțiva metri cubi de apă. Acoperișul care acoperă această mini piscină, în formă de piramidă, este și el realizat din materiale similare.

Această simplitate a designului, cuplată cu materiale simple, asigură o întreținere ridicată. Și înlocuirea pieselor uzate. Costul va varia, de asemenea, semnificativ. Este mai bine să plasați un astfel de depozit de căldură într-un spațiu deschis, acest lucru va oferi un acces ușor dacă este necesar.

Oglinda de pe structura de susținere trebuie să se poată roti vertical. În acest caz, concentratorul monitorizează corpul de iluminat pe tot parcursul anului. Conducta este inclusă în sistemul general de încălzire pentru a economisi bani.

Colector solar cu vid

Apoi ratele încep să crească. Din pacate, vorbim de pret. Costul lor este destul de mare, deși eficiența este și destul de mare. Este imposibil să-l faci singur, deoarece producția folosește sticlă borosilicată de înaltă rezistență, cu un conținut redus de metal.

Un getter de bariu este folosit pentru a controla vidul. Dacă sigiliul nu este rupt, atunci tubul are o culoare argintie, dar dacă devine alb, atunci integritatea este ruptă. Captatoarele de vid sunt mai puțin dependente de condițiile meteorologice decât altele, deoarece canalul de căldură este separat de atmosferă prin vid. Și vidul, după cum știți, este un excelent izolator termic. Pe vreme rea, ei absorb radiația infraroșie care trece prin nori. Un alt plus în favoarea acestei tehnologii.

Tipuri de colectoare de vid

Sunt mai multe dintre ele, unele dintre ele sunt mai bine proiectate, dar sunt mai scumpe. Cel mai de succes este considerat a fi un colector cu un tub de pene și un canal de căldură cu flux direct. Principiul dispozitivului este aproximativ același în toate cazurile. Balonul este un termos alungit, subțire, cu un vid între pereți. Pe sticla interioară se aplică un strat foarte absorbant, iar în interior este plasată o conductă de căldură cu lichid de răcire.

Lichidele de răcire sunt fundamental diferite. Într-un caz, este un lichid care se evaporă ușor; transferul de căldură are loc prin evaporare și condensare. Cu un canal cu flux direct, lichidul de răcire curge prin fiecare dintre conductele de căldură, transferând și eliberând energie. Principalul dezavantaj este prețul ridicat și dificultatea reparației. In cazul repararii unor colectoare de vid, lichidul de racire va trebui evacuat din sistemul solar. Diferența de eficiență în funcție de producător poate fi destul de semnificativă și poate fi chiar dublă.

Cu tuburile de vid, este mai ușor să asamblați sistemul, deoarece elementul principal este gata. Rămâne să asigurați contactul absorbantului de cupru cu lichidul de răcire al întregului sistem și să plasați bateriile din tuburile de vid într-o carcasă sigură într-un loc iluminat. Desigur, este mai bine să încredințați specialiștilor asamblarea și instalarea unui sistem mare. Un sistem solar cu astfel de elemente se supraîncălzește adesea și fierbe și necesită un anumit control. Dacă sistemul dvs. principal de încălzire are o deplasare mare și nu va exista supraîncălzire, încercați să asamblați singur modulul auxiliar.

Tuburi vid de casă

Exploatare pe bază de siliciu

Clasicii de absorbție sunt bateriile fabricate din siliciu.

Le împărțim în trei tipuri:

• bazat pe mono-elemente
• bazat pe elemente poli
• Cele amorfe sunt, de asemenea, asemănătoare filmului. Acestea includ și panouri pe bază de telurura de cadmiu, seleniura de cupru-indiu și cele polimerice.

Există argumente pro și contra aici. Avantajul este că la ieșire obținem energie electrică, a cărei utilizare este foarte largă. Panourile policristaline au o eficiență medie de 12-18% și sunt mai ieftine de fabricat. Dimpotrivă, monopanourile sunt mai scumpe și au o eficiență mai mare - 18-22%. Panourile amorfe au cea mai scăzută eficiență de 5-6%, dar demonstrează o serie de avantaje. Absorbția optică este de 15-20 de ori mai mare decât cea a policristalelor și monocristalelor. Grosime mai mică de 1 micron. Are performanțe bune pe vreme înnorată și flexibilitate ridicată. Bateriile polimerice sunt folosite acolo unde elasticitatea și respectarea mediului sunt de cea mai mare importanță. Pe lângă panouri, vor fi necesare sisteme de încărcare, transformări de tensiune și distribuitoare de energie. Acestea includ invertoare, baterii, controlere. Celulele de siliciu sunt sensibile la contaminare, iar la temperaturi ridicate poate fi necesar un sistem de răcire, deși modelele moderne prevăd acest lucru.

Recent, oamenii de știință australieni au reușit să stabilească un record de eficiență de 35%, o dezvoltare fundamental nouă în acest domeniu. Deși francezii susțin că au dezvoltat module cu o eficiență de 46%, de către Soitec, CEA-Leti și Institutul Fraunhofer. Dar simplii muritori nu vor vedea asta mult timp. În plus, bateriile cu silicon au și alte dezavantaje. În America, utilizarea unor astfel de panouri a început în anii șaizeci, dar meșterii noștri par să facă altele similare din analogi ieftini din est de mult timp. Totuși, este o modalitate prea valoroasă de a economisi pentru omul obișnuit. Deși, este foarte atractiv să obții o anumită autonomie în alimentarea cu energie.

Există, de asemenea, inovații în industria auto, aviație și construcții navale. Expoziție, exemplare simple sau experimentale există, dar deocamdată rămâne un lux. Uneori, lucruri vechi bine uitate ies din trecut, precum iluminatul, cu ajutorul puțurilor de lumină. Metoda este familiară încă de pe vremea piramidelor gri.

Unii oameni vor să transforme ideea de drumuri solare în realitate. Au apărut elemente transparente și un avion care ar putea zbura în jurul pământului pe o velă ușoară. Germania a stabilit un record pentru cantitatea de energie primită pe zi, iar în India un întreg aerodrom a trecut la alimentat cu resurse naturale. Cu siguranță se apropie ziua în care tehnologia ne va permite să luăm de la soare exact cât avem nevoie.

Fără energie, viața pe planetă este imposibilă. Legea fizică a conservării energiei spune că energia nu poate apărea din nimic și nu dispare fără urmă. Poate fi obținut din resurse naturale precum cărbunele, gazul natural sau uraniul și transformat în forme pe care le putem folosi, precum căldura sau lumina. În lumea din jurul nostru putem găsi diverse forme de acumulare de energie, dar cea mai importantă pentru oameni este energia furnizată de razele soarelui – energia solară.

Energia solară se referă la surse regenerabile de energie, adică este restaurată fără intervenția omului, în mod natural. Aceasta este una dintre sursele de energie prietenoase cu mediul care nu poluează mediul. Aplicații posibile energie solară sunt practic nelimitate, iar oamenii de știință din întreaga lume lucrează pentru a dezvolta sisteme care extind posibilitățile de utilizare energie solară.

Un metru pătrat de Soare emite 62.900 kW de energie. Aceasta corespunde aproximativ cu puterea a 1 milion de lămpi electrice. Această cifră este impresionantă - Soarele oferă Pământului 80 de mii de miliarde de kW în fiecare secundă, adică de câteva ori mai mult decât toate centralele electrice din lume. Știința modernă se confruntă cu sarcina de a învăța cum să folosească cât mai complet și eficient energia Soarelui, ca fiind cea mai sigură. Oamenii de știință cred că utilizarea pe scară largă energie solară- acesta este viitorul umanității.

Rezervele mondiale de zăcăminte deschise de cărbune și gaze, la astfel de rate de utilizare a acestora ca astăzi, ar trebui să se epuizeze în următorii 100 de ani. Se estimează că în zăcămintele încă neexplorate, rezervele de combustibili fosili ar fi suficiente pentru 2-3 secole. Dar, în același timp, urmașii noștri ar fi lipsiți de aceste resurse energetice, iar produsele arderii lor ar provoca daune colosale mediului.

Energia nucleară are un potențial enorm. Totuși, accidentul de la Cernobîl din aprilie 1986 a arătat ce consecințe grave poate avea utilizarea energiei nucleare. Publicul din întreaga lume a recunoscut că utilizarea energiei nucleare în scopuri pașnice este justificată din punct de vedere economic, dar cele mai stricte măsuri de siguranță trebuie respectate atunci când se utilizează.

Prin urmare, cea mai curată și sigură sursă de energie este Soarele!

Energia solară poate fi transformată în energie utilă prin utilizarea sistemelor de energie solară activă și pasivă.

Sisteme pasive de energie solară.

Cel mai primitiv mod de utilizare pasivă energie solară- Acesta este un recipient de apă de culoare închisă. Culoare închisă, acumulare energie solară, îl transformă în căldură - apa se încălzește.

Cu toate acestea, există metode mai avansate de utilizare pasivă energie solară. Au fost dezvoltate tehnologii de construcție care folosesc la maximum energie solară pentru încălzire sau răcire, iluminarea clădirilor. Cu acest design, structura clădirii în sine este un colector, acumulând energie solară.

Așadar, în anul 100 d.Hr., Pliniu cel Tânăr a construit o casă mică în nordul Italiei. Într-una din camere ferestrele sunt din mica. S-a dovedit că această cameră era mai caldă decât celelalte și era nevoie de mai puține lemne de foc pentru a o încălzi. În acest caz, mica a acționat ca un izolator care reține căldura.

Proiectele moderne de clădiri iau în considerare amplasarea geografică a clădirilor. Astfel, în regiunile nordice sunt prevăzute un număr mare de ferestre orientate spre sud pentru a permite mai multă lumină solară și căldură să pătrundă, iar numărul de ferestre de pe laturile de est și de vest este limitat pentru a limita cantitatea de lumină solară vara. În astfel de clădiri, orientarea și amplasarea ferestrelor, sarcina termică și izolarea termică sunt un singur sistem de proiectare pentru proiectare.

Astfel de clădiri sunt ecologice, independente energetic și confortabile. În camere este multă lumină naturală, legătura cu natura se simte mai pe deplin, iar energia electrică se economisește semnificativ. Căldura din astfel de clădiri este păstrată datorită materialelor de izolare termică alese ale pereților, tavanelor și podelelor. Aceste prime clădiri „solare” au câștigat o popularitate enormă în America după al Doilea Război Mondial. Ulterior, din cauza prețului scăzut al petrolului, interesul pentru proiectarea unor astfel de clădiri a scăzut oarecum. Cu toate acestea, acum, din cauza crizei globale de mediu, se înregistrează o atenție sporită acordată proiectelor de mediu cu sisteme de energie regenerabilă.

Sisteme active de energie solară

Bazat pe sisteme de utilizare activă energie solară se folosesc colectoare solare. Colector, absorbant energie solară, o transformă în căldură, care, printr-un lichid de răcire, încălzește clădirile, încălzește apa, o poate transforma în energie electrică etc. Colectorii solari pot fi utilizați în toate procesele din industrie, agricultură și nevoile casnice în care se utilizează căldură.

Tipuri de colectori

colector solar de aer

Acesta este cel mai simplu tip de colectoare solare. Designul său este extrem de simplu și seamănă cu efectul unei sere obișnuite, care se găsește pe orice cabană de vară. Încearcă un mic experiment. Într-o zi însorită de iarnă, așezați orice obiect pe pervaz astfel încât razele soarelui să cadă pe el și după un timp puneți palma pe el. Veți simți că obiectul a devenit cald. Și în afara ferestrei ar putea fi 20! Funcționarea unui colector solar de aer se bazează pe acest principiu.

Elementul principal al colectorului este o placă izolată termic din orice material care conduce bine căldura. Placa este vopsită în culoarea închisă. Razele soarelui trec prin suprafața transparentă, încălzesc placa și apoi transferă căldura în cameră cu un flux de aer. Aerul circulă prin convecție naturală sau cu ajutorul unui ventilator, ceea ce îmbunătățește transferul de căldură.

Cu toate acestea, dezavantajul acestui sistem este că necesită costuri suplimentare pentru operarea ventilatorului. Acești colectori funcționează în timpul zilei, astfel încât nu pot înlocui sursa principală de încălzire. Cu toate acestea, dacă instalați colectorul în sursa principală de încălzire sau ventilație, eficiența acestuia crește disproporționat. Colectoarele solare de aer pot fi folosite și pentru desalinizarea apei de mare, ceea ce reduce costul acesteia la 40 de cenți de euro pe metru cub.

Colectoarele solare pot fi plane și în vid.

colector solar plat

Colectorul este format dintr-un element care absoarbe energia solară, o acoperire (sticlă cu conținut redus de metal), o conductă și un strat termoizolant. Învelișul transparent protejează carcasa de condițiile climatice nefavorabile. În interiorul carcasei, panoul de absorbție a energiei solare (absorbant) este conectat la lichidul de răcire, care circulă prin țevi. Conducta poate fi fie sub formă de zăbrele, fie sub formă de serpentină. Lichidul de răcire se deplasează prin ele de la conductele de admisie la conductele de evacuare, încălzindu-se treptat. Panoul absorbant este realizat din metal care conduce bine căldura (aluminiu, cupru).

Colectorul captează căldura, transformând-o în energie termică. Astfel de colectoare pot fi încorporate în acoperiș sau plasate pe acoperișul unei clădiri sau pot fi amplasate separat. Acest lucru va oferi designului site-ului un aspect modern.

Colector solar cu vid

Colectoarele de vid pot fi folosite pe tot parcursul anului. Elementul principal al colectoarelor sunt tuburile vidate. Fiecare dintre ele constă din două țevi de sticlă. Țevile sunt realizate din sticlă borosilicată, iar interiorul este acoperit cu un strat special care asigură absorbția căldurii cu reflexie minimă. Aerul a fost pompat din spațiul dintre tuburi. Un absorbant de bariu este folosit pentru a menține vidul. Când este în stare bună, tubul de vid este de culoare argintie. Dacă arată alb, vidul a dispărut și tubul trebuie înlocuit.

Colectorul de vid este format dintr-un set de tuburi de vid (10-30) si transfera caldura in rezervorul de stocare printr-un lichid care nu ingheta (lichid de racire). Eficiența colectoarelor de vid este mare:

- pe vreme înnorată, pentru că tuburile cu vid pot absorbi energie din razele infraroșii care trec prin nori

- poate lucra la temperaturi sub zero.

Panouri solare.

O baterie solară este un set de module care primesc și transformă energia solară, inclusiv energia termică. Dar acest termen a fost atribuit în mod tradițional convertoarelor fitoelectrice. Prin urmare, atunci când spunem „baterie solară” ne referim la un dispozitiv fitoelectric care transformă energia solară în energie electrică.

Panourile solare sunt capabile să genereze energie electrică în mod continuu sau să o stocheze pentru utilizare ulterioară. Pentru prima dată, bateriile fotovoltaice au fost folosite pe sateliții spațiali.

Avantajul panourilor solare este simplitatea maximă a designului, instalarea simplă, cerințele minime de întreținere și durata de viață lungă. Nu necesită spațiu suplimentar în timpul instalării. Singura condiție este să nu le umbriți mult timp și să îndepărtați praful de pe suprafața de lucru. Panourile solare moderne pot rămâne operaționale decenii! Este greu să găsești un sistem atât de sigur, eficient și care să reziste atât de mult! Ele produc energie pe tot parcursul zilei, chiar și pe vreme înnorată.

Bateriile solare au dezavantajele lor în aplicare:

- sensibilitate la poluare. (Dacă plasați bateria la un unghi de 45 de grade, aceasta va fi curățată de ploaie sau zăpadă, nefiind astfel nevoie de întreținere suplimentară)

- sensibilitate la temperaturi ridicate. (Da, atunci când este încălzită la 100 - 125 de grade, bateria solară se poate chiar opri și poate fi necesar un sistem de răcire. Sistemul de ventilație va consuma o mică parte din energia generată de baterie. Designurile moderne ale panourilor solare oferă o căldură caldă). sistem de evacuare a aerului.)

- pret mare. (Ținând cont de durata lungă de viață a panourilor solare, nu numai că va recupera costurile achiziției, dar va economisi și bani pe consumul de energie electrică, va economisi tone de combustibili tradiționali și va fi ecologic)

Utilizarea sistemelor de energie solară în construcții.

În arhitectura modernă, se plănuiește din ce în ce mai mult să se construiască case cu surse de energie solară reîncărcabile încorporate. Panourile solare sunt instalate pe acoperișurile clădirilor sau pe suporturi speciale. Aceste clădiri folosesc o sursă de energie liniștită, fiabilă și sigură - Soarele. Energia solară este utilizată pentru iluminat, încălzirea spațiilor, răcirea cu aer, ventilație și generarea de energie electrică.

Vă prezentăm câteva proiecte de arhitectură inovatoare folosind sisteme solare.

Fațada acestei clădiri este construită din sticlă, fier, aluminiu cu baterii de energie solară încorporate. Energia produsă este suficientă nu doar pentru a asigura locuitorilor casei alimentare autonomă cu apă caldă și energie electrică, ci și pentru a ilumina o stradă de 2,5 km pe tot parcursul anului.

Această casă a fost proiectată de un grup de studenți americani. Proiectul a fost depus la concursul „Proiectare, construcție de case și exploatare panouri solare”. Condițiile concursului: prezentați un proiect arhitectural al unei clădiri rezidențiale cu eficiența economică, economisirea energiei și atractivitatea acesteia. Autorii proiectului au dovedit că proiectul lor este accesibil, atractiv pentru consumatori și combină designul excelent și eficiența maximă. (traducere de pe www.solardecathlon.gov)

Utilizarea sistemelor de energie solară în lume.

Sisteme de utilizare energie solară perfect și prietenos cu mediul. Există o cerere uriașă pentru ele în întreaga lume. Peste tot în lume, oamenii încep să renunțe la utilizarea combustibililor tradiționali din cauza creșterii prețurilor la gaz și petrol. Astfel, în Germania în 2004. 47% dintre case aveau colectoare solare pentru încălzirea apei.

În multe țări din întreaga lume, au fost dezvoltate programe guvernamentale pentru dezvoltarea utilizării energie solară. În Germania acesta este programul „100.000 de acoperișuri solare”, în SUA există un program similar „Million Solar Roofs”. În 1996 arhitecți din Germania, Austria, Marea Britanie, Grecia și alte țări au dezvoltat Carta Europeană pe energie solară in constructii si arhitectura. China este lider în Asia, unde, pe baza tehnologiilor moderne, sistemele de colectoare solare sunt introduse în construcția clădirilor și utilizarea energie solarăîn industrie.

Un fapt care spune multe: una dintre condițiile pentru aderarea la Uniunea Europeană este creșterea ponderii surselor alternative în sistemul energetic al țării. În anul 2000 Până în 2010, în lume erau în funcțiune 60 de milioane de km² de colectoare solare, suprafața a crescut la 300 de milioane de km².

Experții notează că piața sistemelor energie solară pe teritoriul Rusiei, Ucrainei și Belarusului tocmai se formează. Sistemele solare nu au fost niciodată produse la scară largă, pentru că materiile prime erau atât de ieftine încât echipamentele scumpe ale sistemelor solare nu erau solicitate... Producția de colectoare, în Rusia, de exemplu, a încetat aproape complet.

Datorită creșterii prețurilor resurselor energetice tradiționale, a avut loc o renaștere a interesului pentru utilizarea sistemelor solare. Într-o serie de regiuni din aceste țări care se confruntă cu o penurie de resurse energetice, se adoptă programe locale pentru utilizarea sistemelor solare, dar sistemele solare sunt practic necunoscute pieței de consum.

Principalul motiv pentru dezvoltarea lentă a pieței de vânzare și utilizare a sistemelor solare este, în primul rând, costul inițial ridicat al acestora și, în al doilea rând, lipsa de informații despre capacitățile sistemelor solare, tehnologii avansate pentru utilizarea lor și despre dezvoltatori și producători de sisteme solare. Toate acestea nu pot face posibilă evaluarea corectă a eficienței utilizării sistemelor care operează energie solară.

Trebuie reținut că un colector solar nu este un produs final. Pentru a obține produsul final - căldură, electricitate, apă caldă - trebuie să parcurgeți procesul de la proiectare, instalare până la punerea în funcțiune a sistemelor solare. Mica experiență existentă în utilizarea colectoarelor solare arată că această lucrare nu este mai dificilă decât instalarea încălzirii tradiționale, dar eficiența economică este mult mai mare.

În Belarus, Rusia și Ucraina există multe companii implicate în proiectarea și instalarea echipamentelor de încălzire, dar astăzi sursele tradiționale de energie au prioritate. Dezvoltarea proceselor economice, experiență mondială în utilizarea sistemelor energie solară arată că viitorul constă în sursele alternative de energie. Pentru viitorul apropiat, se poate observa că sistemele solare reprezintă o poziție nouă, practic neocupată pe piața noastră.

Detalii Publicat 07.08.2015 15:28

Ce se numește în mod obișnuit energie solară? Aceasta este energia produsă de soare sub formă de lumină și căldură. În plus, există forme secundare de energie solară, cum ar fi energia eoliană și a valurilor. Toate aceste tipuri de energie reprezintă cea mai mare parte a energiei regenerabile de pe Pământ.

Pământul primește 174 de petawați (PW) de radiație solarăîn straturile superioare ale atmosferei. 30% este reflectat înapoi în spațiu, iar restul este absorbit de nori, oceane și pământ. Suprafața pământului, oceanele și atmosfera absorb radiația solară, ceea ce le crește temperatura. Aerul cald care conține apă din oceane se ridică, provocând convecție. Când aerul ajunge la altitudini mari unde temperatura este scăzută, vaporii de apă se condensează în nori și provoacă ploi. Căldura latentă a condensului apei crește convecția, producând vânt. Energia este absorbită de oceane și pământ, menținând suprafața la o temperatură medie de aproximativ 14 C.

Plantele verzi transformă energia solarăîn energie chimică prin fotosinteză. Producția noastră de alimente depinde în întregime de energia solară. După viața lor, plantele mor și se descompun în Pământ, astfel încât energia solară furnizează biomasa care a creat combustibilii fosili pe care îi cunoaștem.

Modalități de utilizare a energiei solare

Oamenii folosesc energia solară în multe forme diferite: pentru încălzirea și răcirea spațiilor, producerea apei potabile, distilare, dezinfectare, iluminare, producere de apă caldă și gătit. Modalitățile prin care energia solară poate fi valorificată sunt limitate doar de ingeniozitatea umană.

Tehnologiile solare sunt fie pasive, fie active,în funcție de metoda de captare a energiei, care este apoi convertită și distribuită.

Tehnologii solare active

Tehnologiile solare active includ panouri fotovoltaice si colectoare solare termice.

Tehnologii solare pasive

Metodele pasive includ orientarea clădirii spre Soare pentru a primi cantitatea maximă de lumină naturală și căldură, precum și alegerea materialelor cu proprietățile termice dorite.

Dependența noastră actuală de combustibilii fosili este înlocuită încet cu surse alternative de energie. Unii combustibili pot deveni în cele din urmă inutili, dar energia solară nu va deveni niciodată învechită, controlată de puteri străine sau se va epuiza niciodată. Soarele își folosește propriile rezerve de hidrogen, va produce energie utilă până va exploda. Provocarea cu care se confruntă oamenii este să capteze această energie, iar până acum cea mai simplă modalitate de a face acest lucru rămâne utilizarea combustibililor fosili.