Использование энергии солнца на земле: применение и преимущества солнечных установок

Фотоэлектрические элементы, или солнечные батареи, как их чаще называют, бывают нескольких видов: кремниевые и пленочные.

Прорыв в будущее – основные области применения солнечной энергии на Земле

O использование силы солнца в своих целяхИдея использования солнечной энергии в своих целях возникла относительно недавно, хотя на практике мы применяем ее с начала времен. Идея хранить и использовать его на практике появилась в начале 20-го века, но технологических возможностей в то время не было. Прорыв произошел в конце века с появлением фотоэлектрические панелиспособные производить электроэнергию в определенных количествах. Этот вопрос важен и заслуживает детального рассмотрения.

Использование солнечной энергии на Земле – широко распространенное, хотя и неосознанное явление. Она настолько привычна и известна, что люди редко задумываются о возможностях и перспективах солнечной энергии. Однако специалисты из различных областей науки и промышленности уже давно разрабатывают технологии, которые позволяют для получения бесплатной и неисчерпаемой энергии.

Свет и тепло солнца используются с помощью различных технологических методов. Как правило, Производство электроэнергии направлено на обеспечение индивидуальные или массовые потребители, и Тепловая энергия используется для нагрева жилые дома, теплицы, промышленные и общественные здания.

Использование солнечной энергии на Земле используется двумя способами: пассивный и активный. Оба метода имеют свои особенности и возможности, которые необходимо рассмотреть более тщательно.

Казалось бы, все хорошо и нужно переходить на солнечную энергию. Оказалось, что существует ряд проблем. Что это такое? Основная проблема заключается в том, что поступающая энергия в значительной степени рассеивается. На квадратный метр приходится около 100─200 ватт. Точное количество зависит от расположения этого места на Земле. Кроме того, солнце светит днем, и мощность в это время достигает 400-900 ватт на квадратный метр. Также нет энергии ночью и гораздо меньше в пасмурную погоду. Поэтому в определенное время вы должны собрать весь этот поток энергии и сохранить его. А когда солнечный свет не достигает Земли, нам приходится использовать накопленную энергию.

Общая информация об энергии Солнца

Солнце является основным источником всех энергетических процессов на Земле. Ежегодно звезда посылает в сторону нашей планеты 20 миллионов эксаджоулей. Поскольку Земля круглая, она получает около 25 процентов. Из этой энергии около 70 процентов поглощается атмосферой, отражается и теряется в других потерях. 1,54 миллиона эксаджоулей достигают поверхности Земли каждый год. Эта цифра в несколько тысяч раз превышает энергопотребление нашей планеты. Более того, эта цифра в 5 раз превышает весь энергетический потенциал углеводородного топлива, накопленный на Земле за миллионы лет.

Солнце - неисчерпаемый источник энергии

Большая часть этой энергии на поверхности планеты преобразуется в тепло. Он согревает землю и воду, а от них нагревает воздух. Солнечное тепло определяет океанические течения, круговорот воды, воздушные потоки и т.д. Это тепло постепенно излучается в космос и теряется там. В экосистеме нашей планеты энергия проходит долгую и сложную трансформацию, но лишь небольшая ее часть используется. В результате экосистема работает, не загрязняет окружающую среду и использует малую часть энергии, поступающей на Землю. Из этого можно сделать вывод, что постоянный поток энергии от Солнца к Земле постоянен и поступает в избытке.

Растения на Земле используют только 0,5 процента энергии, поступающей к ним. Поэтому, даже если человечество будет полагаться исключительно на солнечную энергию, оно будет использовать лишь малую ее часть. Энергии солнца на Земле достаточно для удовлетворения энергетических потребностей цивилизации. При этом мы возьмем лишь небольшую его часть, и это никак не повлияет на биосферу. Солнце посылает на Землю огромное количество энергии. За несколько дней он превышает энергетический потенциал всех известных запасов топлива. До трети того количества, которое достигает Земли, в тысячи раз превышает все традиционные источники энергии.

Солнечная энергия является экологически “чистой”. Конечно, ядерные реакции, происходящие на Солнце, порождают радиоактивное загрязнение. Но он расположен на безопасном расстоянии от Земли. С другой стороны, сжигание углеводородов и атомные электростанции загрязняют Землю. Кроме того, солнечная энергия постоянна и присутствует в изобилии.

Солнечная энергия практически неисчерпаема

Можно сказать, что энергия солнца вечна. Некоторые эксперты утверждают, что звезда погаснет через несколько миллиардов лет. Но какое это имеет значение для нас? В конце концов, люди живут уже около 3 миллионов лет. Таким образом, использование солнечной энергии не ограничено по времени. Благодаря энергии, выделяемой Солнцем, на Земле происходят два цикла веществ. Один из них – большой (его еще называют геологическим). Это проявляется в атмосферном и водном цикле. Существует также малый биологический цикл (также называемый биотическим), который основан на большом цикле. Он включает циклическое перераспределение энергии и веществ в границах экологических систем. Эти циклы взаимосвязаны и представляют собой единый процесс.

Солнечная энергия активно используется не только в частных домах, но и в городских зданиях. Легко догадаться, как люди используют солнечную энергию в мегаполисах. Он также используется для отопления и горячего водоснабжения в зданиях, часто в целых многоквартирных домах.

Солнечные системы отопления и их преимущества

Успешное применение первых солнечных модулей доказало, что солнечная энергия имеет множество преимуществ перед традиционными источниками. До сих пор основными преимуществами солнечных установок считались экологичность и неисчерпаемость (и бесплатность) солнечного света.

Однако в действительности список преимуществ гораздо длиннее:

  • Автономность, так как не требуется подключение к внешним источникам энергии;
  • Стабильность электроснабжения, так как солнечная энергия не подвержена скачкам напряжения в силу своей природы;
  • Экономическая эффективность, поскольку средства расходуются только один раз, при установке системы;
  • Долгий срок службы (более 20 лет);
  • Круглогодичное использование, солнечные установки эффективно работают даже в морозную и пасмурную погоду (с небольшим снижением эффективности);
  • Простота и удобство обслуживания, так как требуется лишь периодическая очистка лицевой стороны панелей.

Единственным недостатком является зависимость от солнца и тот факт, что эти устройства не работают ночью. Однако эта проблема решается путем подключения специальных батарей, которые накапливают энергию солнечного света, вырабатываемую в течение дня.

Трудно представить себе область, где сегодня не использовались бы солнечные батареи. Некоторые из них очевидны и используются уже давно, а некоторые выглядят как кадры из фильма о далеком будущем и не до конца вложены в сознание обычных людей.

23 области применения солнечных батарей

Трудно представить себе районы, где в настоящее время не используются солнечные батареи. Некоторые из них очевидны и существуют уже давно, но некоторые выглядят как кадры из фильма о далеком будущем и не так хорошо укладываются в сознании обывателя.

  1. Космонавтика. Синекрылые космические спутники и космические станции – это не что иное, как солнечные батареи, которые позволяют этим устройствам непрерывно выполнять свои функции в космосе.
  2. Промышленность. Использование солнечных батарей на крышах зданий и пустырях – оптимальный и экологически чистый способ обеспечения компании необходимой электроэнергией и продажи излишков в сеть. Выручка инвестируется в производство, увеличивая оборот и прибыль.
  3. Самолет. Благодаря использованию солнечных батарей на самолетах, они могут находиться в воздухе достаточно долго без использования топлива. В настоящее время изобретен самолет, который полностью состоит из солнечных батарей. Он уже совершил кругосветное путешествие, проведя в воздухе 510 часов.
  4. Владельцы яхт и катеров также активно используют солнечные батареи на своих судах. Ведь они не только обеспечивают потребности самого судна, но и вырабатывают электроэнергию для освещения и экипажа.
  5. Транспортные средства. Работа двигателя обеспечивается солнечными генераторами. Это не только делает автомобиль экологически чистым, но и позволяет ему проехать 130 км.
  6. Солнечные батареи для дома – это уже обычная практика. Этот вариант может решить сразу несколько проблем: обеспечить дом электричеством, забыть об отключениях электроэнергии и заработать деньги, продавая остатки электроэнергии в сеть по “зеленому тарифу”.
  7. Солнечные панели для крыш незаменимы в местах, где линий электропередач просто не существует. Поскольку солнце светит везде, вы можете построить свой дом для отдыха на необитаемом острове. Обеспечение его электроэнергией больше не будет проблемой.
  8. Солнечные коллекторы в повседневной жизни – это отдельная тема для обсуждения. Калькуляторы, фонарики, мобильные телефоны и внешние аккумуляторы. Все эти и другие устройства работают на солнечных батареях или накапливают энергию от них.
  9. Туризм. Солнечные батареи встраиваются в сумки, рюкзаки, палатки для питания всего необходимого в походе, вдали от дома и цивилизации.
  10. Пчеловодство. Поскольку пчеловоды также часто находятся в отдаленных местах, использование солнечных батарей в этой области является необходимым. Ведь энергия, запасенная в аккумуляторах, позволяет использовать электрический экстрактор меда, электрический гребнеотделитель, а также удовлетворять потребности пчеловодов. Еще одно важное преимущество солнечных батарей – это тишина во время работы, которую так любят пчелы.
  11. Маяки. Удаленность столь необходимых объектов создает серьезную проблему, когда речь заходит об их энергоснабжении. Но солнце светит везде, поэтому солнечные батареи пригодятся и здесь.
  12. Поезда. Этот вид транспорта также не избегает использования солнечных батарей. Один из примеров – сверхскоростной Hyperloop изобретателя Илона Маска, который планирует запускать свои поезда с помощью солнечной энергии.
  13. Солнечные печи и солнечные грили – отличный вариант для тех, кто любит устраивать пикники в глуши леса, где нет электричества. Этот тип устройств работает без дыма, поэтому вы можете жарить мясо и овощи даже на балконе у себя дома.
  14. Уличные фонари, рекламные щиты, автобусные остановки, велосипедные дорожки, скамейки и тротуары могут питаться солнечной энергией и даже заряжать смартфоны и электромобили.
  15. Маленькие солнечные батареи также встраиваются в детские игрушки. Такая инновация позволяет самой игрушке работать бесконечно долго, а также бережет нервы родителям, которые беспокоятся, что дети могут проглотить традиционные батарейки.
  16. Холодильники для вакцин на солнечных батареях – отличный вариант для доставки лекарств в труднодоступные места по всему миру. Использование альтернативной энергии в здравоохранении уже спасло тысячи жизней.
  17. Жители квартир также могут оценить преимущества солнечных батарей. Их можно установить на балконе или на крыше многоквартирного дома. Таким образом, вы можете забыть о коммунальных услугах и быть полностью автономным дома.
  18. Одежда. Да, да, есть несколько примеров использования солнечных батарей и здесь. Во-первых, купальный костюм, изготовленный из гибких элементов, может питать портативный MP3. А во-вторых, бренд одежды Tommy Hilfiger выпустил женскую куртку с солнечными батареями, соединенными с аккумулятором. Он может заряжать два устройства одновременно.
  19. Подъемник на солнечных батареях также может работать хорошо. На самом деле, если вы установите солнечные батареи на крыше своего дома, то вырабатываемой ими энергии хватит даже на такие нужды.
  20. Солнечные окна уже стали реальностью. Такие окна не искажают вид и не препятствуют проникновению света. Создатели этого ноу-хау утверждают, что такие окна производят в 50 раз больше энергии, чем обычные солнечные панели.
  21. Инвалидная коляска. Установка солнечных батарей на такой автомобиль позволяет ему работать долгое время и передвигаться не только по городу, но и в поездках.
  22. Солнечный мост. Викторианский мост Блэкфрайарс в Лондоне имеет крышу, покрытую фотоэлектрическими панелями, которые, по мнению экспертов, будут генерировать до 900 000 кВт/ч энергии в год.
  23. Парусные беспилотники на солнечных батареях. Они могут отслеживать погоду, океанические течения и влияние изменения климата на океан.

Большинство из этих идей реализованы нашей компанией. Подписывайтесь на наши страницы в социальных сетях и читайте все интересное из мира альтернативной энергетики прямо со своего смартфона:

За относительно короткое время человечество смогло “приручить” поток света и начать использовать его энергию в следующих областях:

Особенности и назначение конструкций

Все разновидности таких систем можно разделить на несколько классов.

  • Пассивные – это специальные материалы или конструкции, которые максимально поглощают излучение и предназначены для преобразования солнечной энергии в тепло.
  • Активные – это системы, задачей которых является не только поглощение, но и переработка, а зачастую и хранение солнечной энергии. К ним относятся всевозможные коллекторы, а также фотоэлектрические батареи с аккумуляторами.

По типу конверсии:

  • к тепловому;
  • механический;
  • электрическая энергия.
  • Простые – это простые материалы или сосуды, в которых среда нагревается солнечным излучением;
  • Комплекс – высокотехнологичные сооружения, способные вырабатывать электроэнергию, накапливать выработанную энергию, управляемые системами автоматического позиционирования и т.д.

В настоящее время конструкции солнечных батарей совершенствуются и используются все шире и шире с каждым днем. Особенно в странах, где световой день довольно длинный и не сильно сокращается со сменой сезонов, солнечная энергия обеспечивает около 10% потребляемой электроэнергии. В Сиднее в ближайшие два года планируется установить солнечные системы общей мощностью 12,5 МВт. В странах бывшего СНГ сфера развития альтернативных источников энергии развивается очень медленно, поэтому, к сожалению, мы не можем ничем похвастаться.

Типы солнечных панелей

Солнечные тепловые системы можно разделить на три основных типа

Пленочные аккумуляторы

Изготовлены из тонких пленок, натянутых на раму, легко устанавливаются в удобных местах. В облачную погоду эффективность выработки электроэнергии снижается на двадцать процентов, кроме того, при установке они занимают большую площадь, но при этом довольно дешевы.

Монокристаллические батареи.

Они состоят из серии отдельных элементов, отлитых из кремния, поэтому обладают повышенной водонепроницаемостью. Такие батареи успешно используются в судоходстве, устанавливаются на крышах. Они эффективно работают на солнечной стороне крыши, но если это невозможно, их можно установить и на затененной стороне ската, но на выход энергии это мало повлияет.

Эти батареи легкие и небольшие по размеру. Они очень просты в сборке и установке. Их отличает малый вес, гибкость, компактность, долговечность и надежность.

Поликристаллические батареи.

Их отличает способность улавливать даже самый рассеянный свет и минимальная зависимость от прямого солнечного света. Все это благодаря кристаллам, содержащимся в клетках и направленным во все стороны. Эти батареи используются чаще всего благодаря своей надежности и эффективности при выработке электроэнергии. Они успешно используются для освещения домов, офисов и улиц.

Использование солнечных батарей в частном секторе.
Батареи, работающие по принципу поглощения солнечного света, могут не только использоваться в промышленных масштабах, но и успешно применяться в частном секторе. В последнее время наша промышленность неуклонно наращивает производство солнечных панелей с долгосрочным сроком службы более 25 лет. В результате цены на них стали ниже, чем на западные аналоги, и постепенно снижаются, становясь более доступными.

Экономически выгодно ли вообще использовать солнечные коллекторы?

Прежде чем принять решение о покупке и установке солнечной электростанции в частном доме, стоит произвести некоторые расчеты. Это очень просто. Разделите стоимость устройства и его установки на гарантийный срок в 25 лет и все солнечные дни в году, и вы примерно узнаете, стоит ли в данном случае использовать такую установку. Вам также необходимо учесть площадь поверхности батареи для получения 1 кВт энергии, эту информацию можно получить у продавцов-консультантов в магазине, продающем солнечные коллекторы.

Читайте далее:
Сохранить статью?