Utilizarea energiei solare. Cum se folosește energia solară?

Astăzi, problema consumului de energie este destul de acută - resursele planetei nu sunt nesfârșite, iar în timpul existenței sale, omenirea a devastat destul de mult ceea ce a fost dat de natură. Pe în acest moment Producția de cărbune și petrol se desfășoară în mod activ, ale căror rezerve devin mai mici pe zi ce trece. a permis omenirii să facă un pas incredibil în viitor și să folosească energia nucleară, aducând împreună cu acest beneficiu un pericol uriaș pentru întregul mediu.

Problema de mediu nu este mai puțin presantă - extracția activă a resurselor și utilizarea lor ulterioară are un efect dăunător asupra stării planetei, modificând nu numai natura solurilor, ci chiar și condițiile climatice.

De aceea, întotdeauna s-a acordat o atenție deosebită surselor naturale de energie, precum apa sau vântul. În cele din urmă, după atâția ani de cercetare și dezvoltare activă, omenirea a „crescut” să folosească energia Soarelui pe Pământ. Despre asta vom vorbi în continuare.

Ce este atât de atractiv?

Înainte de a trece la exemple specifice, să aflăm de ce acest tip de extracție de energie a atras atât de mult atenția cercetătorilor din întreaga lume. Principalul său atu poate fi numit inepuizabilitate. În ciuda numeroaselor ipoteze, probabilitatea ca o stea precum Soarele să se stingă în viitorul apropiat este extrem de scăzută. Aceasta înseamnă că omenirea are posibilitatea de a obține energie curată într-un mod complet natural.

Al doilea avantaj neîndoielnic al utilizării energiei solare pe Pământ este ecologicul acestei opțiuni. Impactul asupra mediului în astfel de condiții va fi zero, ceea ce, la rândul său, oferă lumii întregi un viitor mult mai luminos decât cel care se deschide odată cu extracția constantă a resurselor subterane limitate.

În cele din urmă, trebuie acordată o atenție deosebită faptului că Soarele prezintă cel mai mic pericol pentru persoana însuși.

Ca într-adevăr

Acum să trecem la subiect. Denumirea oarecum poetică „energie solară” ascunde de fapt conversia radiațiilor în electricitate folosind tehnologii special dezvoltate. Acest proces este asigurat de celulele fotovoltaice, pe care omenirea le folosește în mod activ în propriile scopuri și cu destul de mult succes.

Radiația solară

S-a întâmplat din punct de vedere istoric că substantivul „radiație” evocă într-o persoană mai multe asocieri negative decât pozitive în legătură cu dezastrele provocate de om la care lumea a reușit să supraviețuiască în timpul vieții sale. Cu toate acestea, tehnologia de utilizare a energiei solare pe Pământ implică lucrul cu aceasta.

De fapt, acest tip de radiație este radiație electromagnetică, al cărei interval este cuprins între 2,8 și 3,0 microni.

Spectrul solar, folosit cu atâta succes de către omenire, constă de fapt din trei tipuri de unde: ultraviolete (aproximativ 2%), aproximativ 49% sunt unde luminoaseși, în sfârșit, aceeași cantitate provine din energia solară are un număr mic de alte componente, dar rolul lor este atât de nesemnificativ încât nu au un impact deosebit asupra vieții Pământului.

Cantitatea de energie solară care lovește Pământul

Acum că a fost determinată compoziția spectrului folosit în folosul umanității, trebuie remarcată încă o caracteristică importantă a acestei resurse. Utilizarea energiei solare pe Pământ pare foarte promițătoare și pentru că este disponibilă în cantități destul de mari, cu costuri de procesare aproape minime. Cantitatea totală de energie emisă de stea este extrem de mare, dar aproximativ 47% ajunge la suprafața Pământului, ceea ce este egal cu șapte sute de cvadrilioane de kilowați-oră. Pentru comparație, observăm că doar un kilowatt-oră poate oferi zece ani de funcționare pentru un bec de o sută de wați.

Puterea radiațiilor de la Soare și utilizarea energiei pe Pământ depind, desigur, de o serie de factori: condițiile climatice, unghiul de incidență al razelor la suprafață, perioada anului și localizare geografică.

Când și cât

Este ușor de ghicit că cantitatea zilnică de energie solară care cade pe suprafața Pământului se schimbă în mod constant, deoarece depinde direct de poziția planetei în raport cu Soarele și de mișcarea stelei în sine. Se știe de mult că la prânz radiația este maximă, în timp ce dimineața și seara numărul de raze care ajung la suprafață este mult mai mic.

Putem spune cu încredere că utilizarea energiei solare va fi cea mai productivă în regiuni cât mai apropiate de fâșia ecuatorială, deoarece aici diferența dintre cei mai înalți și cei mai mici indicatori este minimă, ceea ce indică cantitatea maximă de radiație care ajunge. suprafata planetei. De exemplu, în zonele deșertice din Africa, cantitatea anuală de radiații atinge o medie de 2200 de kilowați-oră, în timp ce în Canada sau, de exemplu, Europa Centrală, cifrele nu depășesc 1000 de kilowați-oră.

Energia solară în istorie

Dacă gândim cât mai larg posibil, încercările de a „îmblânzi” marele luminare care ne încălzește planeta au început în vremuri străvechi, în timpurile păgâne, când fiecare element era întruchipat de o zeitate separată. Cu toate acestea, desigur, atunci utilizarea energiei solare era exclusă - magia domnea în lume.

Tema utilizării energiei solare pe Pământ a început să fie ridicată activ abia la sfârșitul secolului al XIV-lea - începutul secolului al XX-lea. O adevărată descoperire în știință a fost făcută în 1839 de Alexandre Edmond Becquerel, care a reușit să devină descoperitorul efectului fotovoltaic. Studiul acestui subiect a crescut semnificativ și, după 44 de ani, Charles Fritts a reușit să construiască primul modul din istorie, care se baza pe seleniu placat cu aur. Această utilizare a energiei solare pe Pământ a produs o cantitate mică de electricitate eliberată - cantitatea totală de generare a fost atunci nu mai mare de 1%. Cu toate acestea, pentru întreaga umanitate aceasta a fost o adevărată descoperire, deschizând noi orizonturi ale științei la care nu fuseseră niciodată visate până acum.

Albert Einstein însuși a adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea energiei solare. În lumea modernă, numele omului de știință este mai des asociat cu celebra sa teorie a relativității, dar de fapt Premiul Nobel a fost premiat tocmai pentru studiu

Până în ziua de azi, tehnologia de utilizare a energiei solare pe Pământ se confruntă cu urcușuri și coborâșuri rapide, dar această ramură a cunoașterii este actualizată în mod constant cu fapte noi și putem spera că în viitorul apropiat ușa către o lume complet nouă se va deschide înainte. S.U.A.

Natura este împotriva noastră

Am vorbit deja despre avantajele utilizării energiei solare pe Pământ. Acum să fim atenți la dezavantajele acestei metode, dintre care, din păcate, nu sunt mai puține.

Datorită dependenței directe de locația geografică, condițiile climatice și mișcarea Soarelui, generarea energiei solare în cantități suficiente necesită costuri teritoriale uriașe. Concluzia este că, cu cât zona de consum și procesare a radiației solare este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de energie ecologică pe care o vom primi la ieșire. Plasarea unor astfel de sisteme uriașe necesită o cantitate mare de spațiu liber, ceea ce provoacă anumite dificultăți.

O altă problemă privind utilizarea energiei solare pe Pământ este că aceasta depinde direct de ora zilei, deoarece generarea va fi zero noaptea, și extrem de neglijabilă dimineața și seara.

Un factor de risc suplimentar este vremea în sine - schimbările bruște ale condițiilor pot avea un impact extrem de negativ asupra funcționării acestui tip de sistem, deoarece provoacă dificultăți în depanare. puterea necesară. Într-un anumit sens, situațiile cu modificări bruște ale cantității de absorbție și producție pot fi periculoase.

Curat dar scump

Utilizarea energiei solare pe Pământ este în prezent dificilă din cauza costului ridicat al acesteia. Celulele fotovoltaice necesare proceselor de bază sunt destul de scumpe. Cu siguranţă, aspecte pozitive utilizarea acestui gen de resursă o face să se plătească de la sine, dar din punct de vedere economic în momentul de față nu este nevoie să vorbim despre recuperarea integrală a costurilor bănești.

Totuși, așa cum arată tendința, prețul celulelor fotovoltaice scade treptat, astfel încât în ​​timp această problemă poate fi complet rezolvată.

Inconvenientul procesului

Utilizarea Soarelui ca sursă de energie este, de asemenea, dificilă, deoarece această metodă de procesare a resurselor este destul de intensivă în muncă și incomodă. Consumul și procesarea radiațiilor depind direct de curățenia plăcilor, ceea ce este destul de problematic de asigurat. În plus, încălzirea elementelor are un efect extrem de negativ asupra procesului, care poate fi prevenit doar prin utilizarea unor sisteme de răcire puternice, care necesită costuri suplimentare de materiale și considerabile.

În plus, plăcile folosite în colectoarele solare devin treptat inutilizabile după 30 de ani de funcționare activă, iar costul celulelor solare a fost discutat mai devreme.

Problema de mediu

S-a spus anterior că utilizarea acestui tip de resursă ar putea salva umanitatea de probleme de mediu destul de grave în viitor. Sursa de resurse și produsul final sunt cu adevărat cât mai ecologice posibil.

Cu toate acestea, folosind energia solară, principiul de funcționare al colectoarelor solare este utilizarea plăcilor speciale cu fotocelule, a căror producție necesită o mulțime de substanțe toxice: plumb, arsen sau potasiu. Însăși utilizarea lor este dăunătoare mediu nu face însă, având în vedere durata lor limitată de viață, în timp, eliminarea plăcilor poate deveni o problemă serioasă.

A limita impact negativ privind mediul înconjurător, producătorii trec treptat la plăci cu peliculă subțire, care au un cost mai mic și au efecte mai puțin dăunătoare asupra mediului.

Modalități de transformare a radiațiilor în energie

Filmele și cărțile despre viitorul umanității ne oferă aproape întotdeauna aproximativ aceeași imagine a acestui proces, care, de fapt, poate diferi semnificativ de realitate. Există mai multe metode de conversie.

Cea mai comună este utilizarea descrisă anterior a fotocelulelor.

Ca alternativă, omenirea folosește în mod activ energia termică solară, bazată pe încălzirea unor suprafețe speciale, care permite încălzirea apei în direcția corectă a temperaturii rezultate. Dacă simplificăm pe cât posibil acest proces, acesta poate fi comparat cu rezervoarele care se folosesc pentru dușurile de vară în casele particulare.

Un alt mod de a folosi radiația pentru a genera energie este „vela solară”, care poate funcționa numai în acest tip de sistem care transformă radiația în

Problema lipsei de generare pe timp de noapte este parțial rezolvată de centralele cu baloane solare, a căror funcționare continuă datorită acumulării de energie eliberată și a duratei procesului de răcire.

Noi și energia solară

Resursele de energie solară și eoliană de pe Pământ sunt folosite destul de activ, deși adesea nu observăm acest lucru. Încălzirea populară a apei într-un duș de vară a fost deja menționată. De fapt, energia solară este folosită cel mai adesea tocmai în aceste scopuri. Cu toate acestea, există multe alte exemple: în aproape fiecare magazin de iluminat puteți găsi becuri de depozitare care pot funcționa fără curent electric chiar și noaptea datorită energiei acumulate în timpul zilei.

Instalațiile bazate pe fotocelule sunt utilizate activ în toate tipurile de statii de pompareși sisteme de ventilație.

Ieri, azi, mâine

Una dintre cele mai importante resurse pentru umanitate este energia solară, iar perspectivele de utilizare a acesteia sunt extrem de mari. Această industrie este finanțată în mod activ, extinsă și îmbunătățită. Acum energia solară este cel mai dezvoltată în Statele Unite, unde unele regiuni o folosesc ca sursă alternativă de energie cu drepturi depline. Centralele de acest tip funcționează și în alte țări. Alte țări au urmat de mult un curs spre acest tip de generare a energiei electrice, care ar putea rezolva în curând problema poluării mediului.

03.03.2016

Bună ziua, dragi cititori ai site-ului blogului. Astăzi vom vorbi despre soare și energia solară. Unul dintre principalii generatori de energie naturali și, cel mai important, inepuizabil este soarele. Radiază cantitate uriașă energie și o parte impresionantă din ea cade pe suprafața pământului și anume aproximativ 700 de cvadrilioane kW/oră. Și putem folosi toată această energie solară în propriile noastre scopuri.

La ce poate fi folosită energia solară?

Există o gamă largă de aplicații ale „puterii” soarelui pentru a simplifica și îmbunătăți calitatea vieții umane. Cea mai comună utilizare a energiei solare este încălzirea apei. În plus, încălzirea apei poate fi complet de origine naturală - acestea sunt în mare parte iazuri, mări, râuri (în general, rezervoare). Încă din zorii omenirii, oamenii au folosit apă încălzită în rezervoare pentru băut, spălat și alte nevoi. Astăzi, oamenii folosesc deja încălzirea locală a apei special pentru nevoile lor. Cel mai simplu exemplu, care este probabil familiar tuturor, este un butoi negru pe acoperiș. Astăzi există metode de încălzire mult mai eficiente apă fierbinte decât „butoiul negru”, dar mai multe despre asta mai târziu.

O altă utilizare la fel de importantă a energiei solare este conversia energiei solare în curent electric. Cel mai simplu exemplu este binecunoscutul calculator alimentat cu energie solară. Pe lângă calculator, energia solară poate fi folosită pentru iluminat, încălzire și transport (vehicule electrice). Pentru a rezuma, soarele poate înlocui petrolul, gazul, cărbunele și alte resurse naturale nu infinite pentru noi. Și sunt sigur că acest lucru se va întâmpla în curând - procesul a început deja.

Cum poți folosi energia solară?

Cea mai cunoscută utilizare a energiei solare sunt panourile solare. Acestea pot fi instalate atât pe acoperișul unei clădiri, cât și pe suprafața solului, dar trebuie instalate într-o zonă deschisă și, de regulă, instalate la un anumit unghi care să asigure colectarea maximă a energiei solare. În acest moment, există deja (din păcate încă nu sunt multe) centrale solare care furnizează energie electrică orașelor întregi. Dar în acest moment este recomandabil să le creați numai în regiunile sudice, unde cel mai mare număr zile însorite pe an.

De asemenea, mulți oameni încep deja să folosească panouri solare pentru casele lor private. Dar deocamdată, de regulă, acestea sunt folosite doar ca sursă de alimentare suplimentară sau de rezervă. Adesea, sunt instalate doar 1 sau 2 panouri solare, care pot oferi doar iluminare de rezervă în casă. Dar repet - procesul a început deja și acesta este principalul lucru. Într-un timp relativ scurt, soarele va înlocui sursele moderne de energie.

Se folosesc alte baterii solare:

• în baterii portabile (pentru încărcarea telefoanelor și a altor gadget-uri)
• instalat pe stâlpi de iluminat stradal, pe felinare mici de grădină etc.
• la semafoare care reglementează traficul
• utilizat în general cu aproape toate dispozitivele care necesită alimentare cu energie

Un alt domeniu important al modului în care poate fi utilizată energia solară este încălzirea și alimentarea cu apă caldă. Pentru aceasta se pot folosi colectoare solare care, la fel ca panourile solare, sunt instalate pe acoperișul caselor. Numai în colectoare circulă lichid, care este încălzit cu energia solară și transferat într-un rezervor de stocare (rezervor încălzire indirectă). A doua opțiune de încălzire solară este geotermală. pompe de caldura. Dar ei folosesc indirect energia solară. Adică o pompă de căldură preia căldura pământului și, folosindu-l, încălzește casa, încălzește apă caldă și poate chiar răci casa. Ce legătură are energia solară cu ea? Da, în ciuda faptului că pământul este principalul acumulator de căldură solară.

Ei bine, cel mai important lucru este că energia solară dă viață tuturor viețuitoarelor de pe pământ. Mulțumesc tuturor celor care au citit acest articol, în care am încercat să dezvălui spectrul de utilizare a energiei solare. Dacă am omis ceva sau aveți întrebări, scrieți în comentarii.

Soarele este una dintre sursele alternative de energie regenerabilă. Până în prezent surse alternative căldura este utilizată pe scară largă în agricultură și pentru nevoile casnice ale populației.

Utilizarea energiei solare pe pământ joacă un rol important în viața umană. Folosindu-și căldura, soarele, ca sursă de energie, încălzește întreaga suprafață a planetei noastre. Datorită puterii sale termice, vânturile bat, mările, râurile, lacurile se încălzesc și toată viața de pe pământ există.

Oamenii au început să folosească surse de căldură regenerabile în urmă cu mulți ani, când tehnologiile moderne nu existau încă. Soarele este cel mai accesibil furnizor de energie termică de pe pământ astăzi.

Domenii de utilizare a energiei solare

În fiecare an, utilizarea energiei solare câștigă din ce în ce mai multă popularitate. Cu doar câțiva ani în urmă, era folosită pentru a încălzi apa pentru casele de țară și dușurile de vară, iar acum sursele de căldură regenerabile sunt folosite pentru a genera energie electrică și alimentare cu apă caldă la clădirile rezidențiale și la unitățile industriale.

Astăzi, sursele de căldură regenerabile sunt utilizate în următoarele domenii:

• în agricultură, în scopul alimentării cu energie electrică și încălzirii serelor, hangarelor și altor clădiri;
• pentru alimentarea cu energie a instalațiilor sportive și a instituțiilor medicale;
• în domeniul aviației și industriei spațiale;
• în iluminarea străzilor, a parcurilor și a altor facilități ale orașului;
• pentru electrificarea zonelor populate;
• pentru încălzire, energie electrică și alimentare cu apă caldă a clădirilor rezidențiale;
• pentru nevoile casnice.

Caracteristicile aplicației

Lumina pe care soarele o emite pe pământ este transformată în energie termică folosind sisteme pasive și active. Sistemele pasive includ clădiri în construcția cărora sunt utilizate materiale de construcție care absorb cel mai eficient energia radiației solare. La rândul lor, sistemele active includ colectoare care se transformă radiatia solaraîn energie, precum și fotocelule care o transformă în energie electrică.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra modului de utilizare adecvată a surselor de căldură regenerabile.

Sisteme pasive Astfel de sisteme includ clădiri solare. Acestea sunt clădiri construite ținând cont de toate caracteristicile zonei climatice locale. Pentru construcția lor se folosesc materiale care fac posibilă utilizarea maximă a întregii energii termice pentru încălzire, răcire, iluminare a spațiilor rezidențiale și industriale. Acestea includ următoarele tehnologii de constructii

Astfel de sisteme solare permit utilizarea maximă a energiei solare și rambursează rapid costurile construcției lor prin reducerea costurilor cu energia. Sunt prietenoase cu mediul și, de asemenea, vă permit să creați independență energetică. Din acest motiv, utilizarea unor astfel de tehnologii este foarte promițătoare.

Sisteme active

Acest grup include colectoare, baterii, pompe, conducte pentru alimentarea cu căldură și alimentare cu apă caldă în viața de zi cu zi. Primele sunt instalate direct pe acoperișurile caselor, iar celelalte sunt amplasate în subsoluri pentru a fi utilizate pentru alimentarea cu apă caldă și încălzire.

Fotocelule solare

Pentru a utiliza mai eficient toată energia solară, se folosesc surse de energie solară, cum ar fi fotocelulele sau, cum sunt numite, celulele solare. Pe suprafața lor au semiconductori, care, atunci când sunt expuși la razele soarelui, încep să se miște și, prin urmare, generează curent electric. Acest principiu al generației actuale nu conține niciunul reactii chimice, care permite fotocelulelor să funcționeze timp îndelungat.

Astfel de convertoare fotovoltaice precum sursele de energie solară sunt ușor de utilizat, deoarece sunt ușoare, ușor de întreținut și sunt, de asemenea, foarte eficiente în utilizarea energiei solare.

Astăzi, panourile solare, ca sursă de energie solară pe pământ, sunt folosite pentru a genera apă caldă, încălzire și electricitate în țări calde precum Turcia, Egipt și țările asiatice. În regiunea noastră, soarele este folosit ca sursă de energie pentru furnizarea de energie electrică. sisteme autonome surse de alimentare, electronice de putere redusă și unități de aeronave.

Colectori solari

Utilizarea energiei solare de către colectoare este că aceștia convertesc radiația în căldură. Ele sunt împărțite în următoarele grupuri principale:

• Captatoare solare plate. Sunt cele mai comune. Ele sunt convenabile de utilizat pentru nevoile de încălzire casnică, precum și pentru încălzirea apei pentru alimentarea cu apă caldă;
• Colectori de vid. Sunt folosite pentru nevoile casnice atunci când este nevoie de apă temperatură ridicată. Ele constau din mai multe tuburi de sticla, care trec prin care razele soarelui le incalzesc, iar acestea, la randul lor, dau caldura apei;
• Captatoare solare aeropurtate. Sunt utilizate pentru încălzirea aerului, recuperarea masei de aer și unitățile de uscare;
• Colectori integrati. Cele mai simple modele. Sunt folosite pentru a preîncălzi apa, de exemplu, pentru cazanele pe gaz. În viața de zi cu zi, apa încălzită este colectată într-un rezervor special - rezervoare de stocare și apoi este folosită pentru diferite nevoi.

Utilizarea energiei solare de către colectoare se realizează prin acumularea acesteia în așa-numitele module. Sunt instalate pe acoperișul clădirilor și constau din tuburi și plăci de sticlă, care sunt vopsite în negru pentru a absorbi mai multă lumina solară.

Colectorii solari sunt utilizați pentru încălzirea apei pentru alimentarea cu apă caldă și încălzirea clădirilor rezidențiale.

Avantajele instalațiilor solare

• sunt complet libere și inepuizabile;
• sunt complet sigure de utilizat;
• autonom;
• economic, deoarece fondurile sunt cheltuite doar pentru achiziționarea de echipamente pentru instalații;
• utilizarea lor garantează absența supratensiunii, precum și stabilitatea sursei de alimentare;
• durabil;
• usor de folosit si intretinut.

Utilizarea energiei solare folosind astfel de instalații câștigă popularitate în fiecare an. Panourile solare fac posibilă economisirea multor bani la încălzire și alimentarea cu apă caldă, în plus, sunt ecologice și nu dăunează sănătății umane;

Timp de citire: 8 minute. Vizualizari 756 Publicat 27 noiembrie 2015

Mare și puternic, etern și mereu tânăr, așa vorbeau oamenii despre Soare în multe religii antice. Ei au vorbit despre el ca pe un obiect animat și l-au închinat, au măsurat timpul și au oferit laude ca sursă principală a tuturor binecuvântărilor pământești.

Și astăzi, când nu este un secret pentru nimeni că Soarele este principala sursă naturală de căldură și, în consecință, viața în multe privințe trebuie să fie de acord cu înțelegerea rolului corpului ceresc în viața omenirii.

Ei bine, pe lângă închinarea și înțelegerea importanței Soarelui în istoria civilizației, ce poate folosi omenirea de astăzi în viața de zi cu zi?

Desigur, Soarele este sursa energiei necesare pentru fotosinteza plantelor, forțează ciclul apei în natură, doar datorită Soarelui, planeta dispune de toți combustibilii fosili cunoscuți astăzi. Și o persoană poate folosi, de asemenea, energia soarelui pentru a-și satisface nevoile energetice - termice și electrice.

Soarele este principala sursă de energie pe pământ Din întregul spectru al radiațiilor electromagnetice, trei tipuri principale de unde ajung la suprafața Pământului:

• unde ultraviolete, cantitatea lor totală în spectrul solar, conform diverselor estimări, este de aproximativ 2%, în timp ce este invizibilă pentru ochiul uman,
• unde luminoase alcătuiesc aproximativ jumătate din energia care ajunge pe Pământ - 49%, datorită valurilor din acest interval, o persoană are posibilitatea de a vedea toate culorile lumii;
• unde infrarosii, care reprezintă 49% din spectru și tocmai datorită acestor 49% suprafața Pământului, oceanelor și pământului este încălzită, iar aceste valuri sunt sursa de energie solară cea mai solicitată de omenire în prezent.

Principiul transformării energiei solare în energie electrică și căldură

Ca orice alt proces, conversia luminii solare în energie termică și electrică are loc pe principiul conversiei directe a energiei luminoase în energie termică sau electrică - lumina soarelui care lovește o suprafață specială declanșează procesul de transformare a energiei luminoase în energie electrică sau termică.

Procesul de obținere a energiei termice și electrice din energia solară, în ciuda anumitor diferențe, este în general foarte asemănător și poate fi prezentat în multe feluri sub formă de diagrame asemănătoare între ele:

• pentru obținerea energiei termice se folosește un colector termic pentru absorbția undelor infraroșii, apoi, în funcție de complexitatea sistemului, se folosesc dispozitive de stocare și schimbătoare de căldură pentru încălzirea produsului final;
• Pentru a obține energie electrică, se folosește principiul conversiei directe a luminii solare în curent electric continuu - o celulă fotocellulară primește lumina solară pe suprafața sa și o transformă în energie electrică.

Cum se folosește energia solară în zilele noastre

În multe privințe, utilizarea energiei solare gratuite și regenerabile și, în consecință, cea mai promițătoare, astăzi a trecut de mult de la cercetarea teoretică la un nivel practic. Un număr mare de oferte de la companiile comerciale fac o astfel de energie accesibilă aproape tuturor, în timp ce principalele domenii de utilizare a unei astfel de energie în viața de zi cu zi sunt în mare măsură lucruri familiare.

Panouri solare

Cea mai comună sursă de transformare a razelor solare în electricitate.În ciuda costului relativ ridicat și a puterii reduse, panourile solare pot asigura deja jumătate din nevoile omenirii de iluminare gratuită.

În ciuda noutății relative a acestui tip de sursă de energie electrică și a tehnologiei încă imperfecte, panourile solare sunt deja folosite astăzi pentru iluminat. poteci de grădinăși străzi și sunt deja folosite ca surse de energie pentru iluminatul caselor și apartamentelor din oraș.

Alimentarea cu energie a locuinței

Cu doar câțiva ani în urmă sistemul panouri solare pentru iluminarea unei case a fost ceva ieșit din science-fiction, dar astăzi este foarte posibil să instalați un set de panouri solare pe un balcon sau un perete exterior capabil să furnizeze energie unui apartament separat sau casă de țară.

Tehnologia de utilizare a energiei solare pentru a genera electricitate nu permite încă o eficiență foarte mare - în medie, este de aproximativ 13%, iar curentul generat este de 12 V, dar această cantitate de energie este suficientă pentru a folosi gratuit iluminatul dintr-un apartament sau casă.

În multe privințe, ceea ce adaugă scepticism la dotarea unei case cu panouri solare este capacitatea de a opera panourile într-o zi înnorată sau la amurg, totuși, aceasta este o etapă uitată de mult - toate panourile solare prezentate funcționează chiar și în amurg adânc. , iar bateriile reîncărcabile sunt destul de suficiente pentru a furniza curent consumatorilor până la următoarea încărcare.

Panouri solare portabile

Un alt tip de surse de curent electric în absența unei rețele electrice staționare. Panourile portabile, ușoare și convenabile, sunt indispensabile pentru cei a căror viață implică o deplasare constantă departe de civilizație, turiști, călători și chiar și pentru locuitorii de vară care nu au electricitate pe proprietatea lor - un lucru foarte necesar pentru încărcarea unui telefon sau alimentarea unui radio. .

Colector solar

Procesul de transformare a energiei solare în energie termică și-a găsit o aplicație și mai mare. Cel mai simplu exemplu este un duș de vară, când un recipient cu apă este încălzit la soare. Cu toate acestea, astăzi aceasta este departe de a fi cea mai rentabilă opțiune pentru utilizarea energiei solare în scopuri casnice - Un simplu colector solar face procesul de încălzire a apei mult mai eficient.

Esența unui colector solar este de a absorbi energia de către un element absorbant și de a o transfera sub formă de energie termică pentru a încălzi lichidul. Mai multe tipuri de colectoare solare sunt folosite astăzi:

• colector plat,în care elementul absorbant este realizat sub formă de panou plat, în interiorul căruia circulă lichidul de răcire;
• colector tubular– un tip de instalație solară în care fluidul de lucru este încălzit în conducte interconectate care au o conductivitate termică bună.

Alimentare cu apă caldă

Setări alimentare cu apă caldă– astazi cel mai folosit tip de instalatii solare cu colector solar. Fluidul de lucru, încălzit de soare, intră în rezervorul de concentrare printr-o conductă, unde apa este încălzită printr-un schimbător de căldură.

Diagrama dispozitivului este similară cu una obișnuită boiler electric, doar in locul unui element de incalzire electric, in interiorul rezervorului exista un schimbator de caldura tubular cu fluid de lucru. O instalație relativ mică cu colector solar este capabilă să asigure încălzirea gratuită a apei pentru a acoperi nevoile menajere ale consumului zilnic de apă caldă al unei familii de 4 persoane în perioada primăvară-toamnă.

Spre deosebire de apa fierbinte instalatie pentru incalzire autonoma furnizarea folosind lumina soarelui astăzi arată încă foarte exotică din multe puncte de vedere, dar, în general, nu este science fiction. Conține principiul acumulării energiei termice și al utilizării treptate a acesteia pentru a încălzi incinta casei. În astfel de instalații se utilizează o abordare combinată:

• clădirea este în curs de îmbunătățire– se realizează o izolare termică mai eficientă, se reduc pierderile de căldură, se înlocuiesc geamuri termopan;
• un acumulator de căldură este situat la subsol, capabil să acumuleze cantități mari de energie termică;
• colectoarele solare sunt instalate și umplute cu un lichid de răcire special, capabil să se încălzească la temperaturi minime pozitive ale aerului;

Un astfel de sistem de încălzire poate asigura încălzirea unei case de țară în perioada toamna-iarna timp de 60-70 de zile și sub rezerva iarnă caldă, cu multe zile însorite și fără alte surse de energie pe tot parcursul sezonului de încălzire.

Concentratoare solare

Un dispozitiv destul de exotic, deși vechi, pentru utilizarea energiei luminii. Utilizarea razelor solare concentrate la un moment dat este socotită din timp Grecia antică când Arhimede a ars flota inamică cu ajutorul oglinzilor.

Astăzi, concentratoarele solare sunt folosite în principal ca camping, bucătării ecologice pentru prepararea mâncărurilor simple și în energie solară, atunci când suprafețe mari oglinzile parabolice concentrează lumina soarelui pe conductele de lichid de răcire.

Transport cu energie solară

În zilele noastre, nu este de mirare că ciudații folosesc energia solară în diverse scopuri, dar, cu toate acestea, campionatele australiene obișnuite de curse de pe continent cu mașini solare sunt încă acoperite de presă în coloane de ciudatenii. Și, în același timp, în ultimii 10 ani, viteza unor astfel de vehicule solare a crescut de la 6 la 80 de kilometri pe oră. În plus, se pregătește un al doilea călătorie în jurul lumii aeronave alimentate cu energie solară.

Și, deși modelele industriale sunt încă departe, dacă un avion care folosește energie solară a zburat în jurul globului, atunci în viitorul apropiat acest lucru va deveni obișnuit.

Unde este cel mai bine utilizată energia solară?

În mod ciudat, în clasamentul țărilor care folosesc energia solară cel mai rațional, practic nu există state care să primească din punct de vedere geografic cea mai mare cantitate de lumină solară. Acest lucru poate fi explicat în mare măsură prin faptul că oamenii iubesc energia gratuită mai ales acolo unde știu să numere bani.

În plus, în primele 10 țări care folosesc energia solară există țări cu o mare dezvoltare a tehnologiei și, prin urmare, care au făcut ca tehnologia de utilizare a energiei solare să fie cea mai accesibilă.

Printre liderii de astăzi se numără țări care se străduiesc să asigure independența energetică nu numai a statului, ci și a cetățeanului individual - Germania, Italia, Japonia.În aceste țări, majoritatea instalațiilor solare sunt folosite ca panouri solare pentru iluminatul exterior și alimentarea cu apă caldă.

Utilizarea energiei solare a fost pusă pe bază industrială în SUA, unde se află cel mai mare număr de centrale solare. Dar utilizarea Soarelui în scopuri ecologice se realizează cel mai bine în Israel - aici nu doar desalinizează apa, ci și purifică apele uzate cu ajutorul instalațiilor solare.

Perspective pentru dezvoltarea energiei solare

Războaiele și crizele petrolului împing în mod natural oamenii să caute surse ieftine și eterne de energie. Oricât de ieftină ar fi extracția mineralelor, rezervele lor nu sunt nelimitate și, în plus, tehnologiile miniere devin în multe feluri periculoase pentru însuși mediul umanității. Și de aceea energia solară ocupă din ce în ce mai mult o poziție în sectorul energetic al țărilor dezvoltate, înlocuind treptat energia nucleară și termică.

Astăzi, o serie de state au adoptat deja programe de dezvoltare a energiei solare, în care, de exemplu, în Germania este planificată creșterea utilizării energiei solare în soldul total al țării la 50% până în 2050. Și astăzi Israelul folosește deja aproximativ 15% din electricitatea produsă de panourile solare.

1. În fiecare secundă, Pământul primește 170 de miliarde de wați din erupțiile solare

Soarele produce cantități enorme de energie. Datorită acesteia, pe Pământ au loc procese vitale, cum ar fi ciclul apei. Peste 170 de miliarde de wați de energie solară se prăbușesc în atmosfera Pământului în fiecare secundă.
Pentru a pune această scară incredibilă în perspectivă, imaginați-vă că smartphone-ul mediu consumă aproximativ două mii de wați pe parcursul unui an. Soarele trimite în atmosferă de un miliard de ori mai multă energie în fiecare secundă!
Nu toată energia solară care ajunge în atmosferă ajunge la suprafața Pământului. Atmosfera absoarbe și reflectă o parte de energie înapoi în spațiu, iar norii reflectă și absorb energie.
De fapt, doar 50% din energia soarelui trece prin atmosferă și ajunge la suprafața Pământului. Și acest lucru este foarte bine, pentru că dacă suprafața Pământului ar ajunge la 100 la sută din energia solară, atunci viața noastră ar fi radical diferită de cea actuală.

2. Când mâncăm fructe și legume, obținem calorii de la soare

Plantele ne pot spune și ele destul de multe fapte interesante despre energia solară. De exemplu, le folosim fără să ne dăm seama că plantele sunt o altă sursă de energie solară. Se dovedește că energia solară joacă un rol foarte important în procesul de fotosinteză, generând oxigenul de care avem nevoie.
Reacția chimică a fotosintezei transformă aerul, apa și altele nutrienti, pentru ca plantele, florile și frunzele copacilor să poată crește. Când mâncăm fructe și legume, consumăm calorii care au fost create folosind energia de la soare. Deci, atunci când mâncăm legume, primim de fapt energie de la soare. Acesta este unul dintre faptele uimitoare despre energia solară, care ne spune că folosim energia solară chiar și atunci când nu suntem conștienți de ea.
Oamenii mănâncă carne de la animale, care la rândul lor mănâncă alimente făcute din plante. Energia pe care o obținem mâncând carne provine din energia care este „acumulată” în animale de la plante. Acesta este altul fapt uimitor despre energia solară – chiar și atunci când mâncăm carne, primim energie de la Soare.

3. Vitamina D este creată în corpul nostru datorită energiei solare

Oamenii, ca și plantele, folosesc și energia solară ca vitamine.
Dar, spre deosebire de plante, nu depindem atât de mult de această energie. Cu toate acestea, corpul nostru are nevoie de energie solară pentru a efectua diferite procese chimice. De exemplu, pentru a produce vitamina D în organism.
Există un anumit tip de colesterol în pielea umană care transformă o pre-vitamina în vitamina D, care protejează pielea de radiațiile ultraviolete. În primul rând, „preparatul de vitamine”, atunci când este expus la radiațiile ultraviolete de la Soare, intră în ficat, care în cele din urmă produce vitamina D, care este atât de necesară organismului.

4. Prima centrală solară a fost construită în 1912

Energia solară participă la ciclul apei în natură. Soarele încălzește apa pe Pământ, iar acest lucru provoacă evaporarea, care se transformă în precipitații sub formă de ploaie sau zăpadă.
Când apa și alte lichide sunt încălzite de energia solară, ele suferă modificări și se transformă în gaz. Pentru apă, acest gaz este abur. Deja în 1897, Frank Schumann a creat un sistem care folosea energia soarelui pentru a conduce un motor mic. Sistemele sale ulterioare s-au îmbunătățit și au folosit apă pentru a alimenta un motor cu abur de dimensiuni mari.
În 1912, Schumann și-a brevetat sistemul și a construit prima centrală solară din Egipt. Acesta este unul dintre cele mai importante fapte din istoria energiei solare. Centrala electrică Schumann era capabilă să producă 45-52 kilowați și a fost prima utilizare comercială pe scară largă a energiei solare. Este o scară mică după standardele actuale, dar a început aplicare largă energie solară. Acest fapt i-a inspirat pe viitorii inventatori să meargă mai departe.

Energia solară termică este un tip de tehnologie care este capabilă să încălzească apa și apoi să folosească modificările acesteia pentru a alimenta o mașină. Schumann s-a dovedit a fi un vizionar care a arătat tuturor că energia solară poate fi folosită atunci când rezervele Pământului de cărbune și petrol s-au epuizat.

5. O băutură rece într-o zi fierbinte este tehnologia solară pasivă

Există două tipuri principale de tehnologii folosite pentru a „capta” și valorifica energia soarelui: activă și pasivă.
Tehnologiile solare active, cum ar fi panourile solare, colectează energia solară și o transformă în energie electrică. Tehnologia solară activă furnizează energia pentru utilizarea sa.
Tehnologiile solare pasive urmăresc reducerea consumului de energie din alte surse. Ar putea fi ceva simplu. De exemplu, acoperișul unei case cu un strat reflectorizant special necesar pentru a reduce cantitatea de energie primită. Acest lucru este necesar pentru a răci casa vara. Tehnologiile solare pasive funcționează prin reducerea cantității de energie. Chiar și o băutură rece într-o zi fierbinte este o formă de tehnologie solară pasivă.

6. Panourile solare folosesc fotonii pentru a crea excitații și câmpuri electronice

Când oamenii se gândesc la energia solară, se gândesc adesea la panouri solare. Aceste panouri conțin „celule solare”, care sunt cunoscute și ca celule fotovoltaice, prin care are loc efectul fotovoltaic.
Efectul fotovoltaic este tendința unor materiale de a fi excitate de fotoni din energia solară. Diverse materiale au proprietăți diverse când este excitat de energia solară.
De asemenea, materiale speciale sunt folosite pentru ca celulele solare să genereze excitoni în stare excitată. Prezența acestuia din urmă provoacă un flux de electroni. Ulterior, cu ajutorul unei baterii solare, acest flux este transformat în energie electrică, pe care o consumăm.
Primele panouri solare nu au putut transforma energia solară în electricitate. Au fost doar 1-2% eficiente, în timp ce bateriile moderne din laboratoare sunt 40% eficiente.

7. Energia solară poate purifica apa folosind lumina UV

Un alt fapt uimitor despre energia solară este că poate fi folosită pentru purificarea apei. Această proprietate a energiei solare era cunoscută de grecii antici și a fost practicată și de alchimiștii perși în anii 1500.
Procesul de purificare a apei sărate folosind energia solară se numește desalinizare solară. Există o altă metodă care folosește energia solară pentru a purifica apa numită distilare solară. Distilarea solară purifică apa de multe tipuri de contaminanți. Un exemplu este ciclul standard al ciclului apei în natură.
Ca exemplu în miniatură, putem lua cutie de cartonși puneți-l peste o groapă săpată anterior în pământ umed. Apa care se evaporă pe suprafața cutiei va fi curată și potabilă.
O altă opțiune pentru purificarea apei este radiații ultraviolete. Este distructiv pentru mulți microbi și bacterii.

8. Energia solară este singura sursă de energie regenerabilă

Energia solară dă viață pentru tot ceea ce ne înconjoară. Dacă oamenii trec la surse de energie solară, utilizarea rețelei electrice va fi redusă semnificativ. Cert este că rețelele electrice sunt alimentate de cărbune. Și acest proces contribuie la schimbările climatice, ceea ce duce la încălzirea globală.
Energia solară este una dintre cele mai bune surse energie regenerabilă. Unii susțin că este singura sursă de acest gen. O mare parte din infrastructura din lumea dezvoltată este construită pe combustibili fosili. Prin urmare, trecerea la utilizarea energiei solare ca sursă principală de energie va necesita eforturi semnificative.
Beneficiile economice ale utilizării energiei solare sunt evidente. Prețurile la combustibil sunt în creștere, iar costul producerii de panouri solare mai eficiente este în scădere.

9. Energia gravitațională de la Soare ține Sistemul Solar împreună

Poate cel mai misterios fapt despre energia solară se referă la gravitația pe care o emite Soarele. Datorită gravitației, toate planetele și alte obiecte își mențin orbitele în sistemul solar.
Energia gravitațională este una dintre cele mai puțin înțelese forțe din Univers. În timp ce Soarele radiază lumină și energie solară către Pământ, de asemenea, trage Pământul spre sine cu câmpul său gravitațional.
Dacă te gândești bine, se dovedește că energia solară este responsabilă nu numai pentru ciclurile apei care alimentează viața pe Pământ. Energia solară a creat condițiile existenței vieții pe Pământ când sistem solar tocmai a fost format.

Energia solară devine din ce în ce mai importantă în viața umană. Oamenii de știință văd în el surse de energie regenerabilă care nu dăunează mediului, precum și mari beneficii pentru sănătatea umană.