Энергия Солнца

Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем ее вырабатывается всеми электростанциями мира. Оценка энергетических возможностей Солнца показывает, что ежегодный поток энергии, посылаемой им на Землю, в 10 раз больше, чем вся энергия, заключенная в топливе, имеющемся в недрах. Использование только 5% солнечной энергии, попадающей на 1/10 часть пустынь нашей страны, перекрыло бы в 30 раз мощность электростанций России.

К районам с благоприятными условиями для освоения солнечной энергии относятся Украина, Молдавия, Кавказ, Средняя Азия, Казахстан, юг России, Забайкалье, отдельные районы Дальнего Востока. Здесь солнечный «сезон» длится от 2200 до 3000 ч/год. За это время «ливень» солнечной энергии составляет от 1200 до 1700 кВт -ч на 1 м2.

Оценивая значение для природы широкого использования солнечной энергии, следует отметить, что при существующем уровне технологии, устойчивой тенденции к возрастанию затрат на добычу и транспортировку традиционных топлив, а также требований, вытекающих из экологических соображений, утилизация солнечной энергии в первую очередь целесообразна для теплоснабжения различных объектов.

Попытки использовать солнечную энергию в массовом масштабе начали предприниматься весьма активно после нефтяного кризиса 1973—1974 гг. тогда же было высоко оценено значение природы Солнца в качестве важного энергоностеля. Оборудование для солнечной энергетики уже поступает на рынок.

С 1984 г. в России 35 организаций различных министерств и ведомств ведут работы по использованию солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения жилых домов. В 1985 г. в стране изготовлено 215 тыс. м2 солнечных коллекторов.

Система теплоснабжения дома состоит из трех контуров: солнечного, отопительного и горячего водоснабжения. Имеются также резервные источники энергии – электрические подогреватели воды. Они работают, когда вода плохо нагрета за счет Солнца, и рассчитаны так, что могут дать дому тепло при отключении солнечного коллектора.

В солнечном контуре циркулирует теплоноситель, который, проходя через гелиоприемник, нагревается за счет солнечной радиации. Теплоносителем служит вода, а в холодное время — антифриз (смесь этиленгликоля с водой), что позволяет использовать установку круглый год. Солнечный контур заполняется антифризом с помощью ручного насоса; вода в контуры поступает из водопровода.

Гелиоприемник — это набор солнечных коллекторов. Каждый такой коллектор представляет собой хорошо теплоизолированный ящик, в котором находится нагреваемая солнечными лучами алюминиевая панель. Для наибольшего поглощения солнечной радиации панель сверху окрашена в черный цвет. Двойная стеклянная рама, закрывающая ящик сверху, пропускает солнечные лучи, но задерживает инфракрасное излучение от нагретой панели. Гелиоприемник смонтирован неподвижно на южном скате крыши дома с углом наклона 60°, что обеспечивает в зимнее время наиболее эффективное использование солнечной радиации для отопления.

В баке-теплообменнике теплоноситель отдает накопленное тепло воде, заполняющей бак и поступающей в отопительный контур, и воде контура горячего водоснабжения. Циркуляция воды в этих контурах естественная. Бак-теплообменник служит одновременно и аккумулятором тепла. Его объем выбран из расчета покрытия суточной потребности дома в тепле, когда не действует солнечный контур. Система солнечного теплоснабжения дома может работать в нескольких режимах. Прежде всего, это основной режим: солнечная радиация достаточна и есть необходимость в отоплении и горячей воде. Возможны случаи, когда солнечной радиации хватает для работы системы, но необходимости в отоплении нет. Тогда бак-аккумулятор, расположенный на чердаке дома, наполняется из водопровода. Вода, нагретая в трубах теплообменника, поднимается по трубопроводу и поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора, вытесняя при этом в теплообменник более холодную воду из нижних слоев. Разбор горячей воды идет из верхней части бака-аккумулятора; одновременно снизу в него поступает вода из водопровода.

Может случиться так, что солнечная радиация практически отсутствует, а необходимость в отоплении есть. Тогда солнечный контур выключится и отопительный контур будет работать либо на энергии, запасенной в баке-теплообменнике, либо с электроводоподогревателем.

За работой установки солнечного теплоснабжения следит автоматическая система управления. Она получает сигналы от датчиков значения температуры, установленных в различных местах контуров. Если из-за изменившейся погоды температура теплоносителя станет ниже, чем температура воды в баке-теплообменнике, автоматически будет отключен насос, прокачивающий теплоноситель по солнечному контуру; при уменьшении температуры воды в теплообменнике ниже заданной насос снова включится. Автоматика следит и за температурой в доме.

Крым справедливо считают солнечным полуостровом. Большую часть года здесь ярко светит солнце. И людей давно волнует вопрос, нельзя ли его энергию заставить работать на человека. Примеров использования солнечной энергии немало. Так, на птицефабрике «Южная» в Крыму на молочном комплексе смонтирована гелеустановка. С ее помощью подогревают и используют воду днем, котельная работает только в пасмурные дни и ночью.

В 1985 г. дала промышленный ток солнечная электростанция в Крыму у поселка Щелкино. С включением ее в сеть еще один нетрадиционный источник энергии поставлен на службу народному хозяйству. Это хороший пример того, как люди постепенно начинают учитывать высокое значение природы и используют солнечную энергию, чтобы наносить как можно меньше вреда окружающей среде.

Первая в России крупная солнечная электростанция мощностью 300 тыс. кВт поднимется в пустыне Кызылкум, неподалеку от Туямуюнского водохранилища на Амударье. Она будет собирать и концентрировать энергию щедрого солнца пустыни. На секторе поля площадью около 150 га будут установлены 5250 зеркальных отражателей. По командам компьютеров гелиостаты станут постоянно следить за движением солнца. Все концентрированные пучки света будут сходиться в фокусе на поверхности парогенератора, установленного высоко над землей. Нагретая солнцем вода даст пар, который под давлением устремится по трубопроводам в машинный зал, к турбогенератору. В пасмурные дни энергию будет давать построенная рядом обычная ТЭС. Вредные выбросы в атмосферу при этом сократятся на 10 тыс. т.

В 1986 г. в Ашхабаде построена первая в республике гелиокотельная, которая работает на энергии солнечного тепла, обеспечивая горячей водой жилые дома, школы-интернаты микрорайона в северной части города.

Существенное отличие этой «солнечной котельной» от уже действующих в стране подобных гелиокомплексов — в принципиально новой схеме монтажа оборудования, позволяющей с помощью электронного регулятора сберегать ежегодно до 70 т условного топлива и учитывающей значение природы солнечной энергетики. Более двухсот дней в году сможет она работать на дешевой солнечной энергии. А потребуется в зимнее время подогреть воду до более высокой температуры, котельную всегда можно переключить на природный газ. На очереди — уже сооружение Чарджоуской гелиокотельной.

Силу ветра и тепло солнечных лучей свели в одну «упряжку» ученые Казахстана. Близ села Баканас — центра Балхашского района Алма-Атинской области — началось строительство первой в стране комбинированной солнечно-ветровой энергосистемы. Такая электростанция имеет большие перспективы и её значение для природы очень высоко.

В Южном Прибалхашье более 250 солнечных дней в году, а пасмурные редко бывают тихими. Но если такое и случается, зажигать топки котельной не потребуется: ток начнет давать цепь предварительно заряженных мощных аккумуляторов. Работающая в полуавтоматическом режиме система даст электричество и тепло производственным корпусам и жилым домам, радиотелевизионной станции, теплице.

В настоящее время солнечные элементы широко применяются в космической технике, главным образом в виде солнечных батарей.

Выбирайте декоративный щебень тут.