У світі все менше традиційних джерел енергії. Запаси нафти, газу, вугілля виснажуються і все йде до того, що рано чи пізно вони закінчаться. Якщо до цього часу не знайти альтернативних джерел енергії, то людство чекає катастрофа. Тому в усіх розвинених країнах ведуться дослідження по відкриттю та розробці нових джерел енергії. В першу чергу – це сонячна енергія.

З давніх часів ця енергію використовувалася людьми для освітлення житла, сушіння продуктів, одягу і т. п.

Сонячна енергетика сьогодні є одним з найбільш перспективних джерел альтернативної енергії. В даний час вже є досить багато конструкцій, що дозволяють перетворювати енергію сонця в електричну чи теплову. Галузь поступово росте і розвивається, але, як і скрізь, є свої проблеми. Про все це піде мова в цьому матеріалі.

Як розвивалася сонячна енергетика до наших днів? Про використання сонця у своїй діяльності людина думав з давніх часів. Всім відома легенда, згідно з якою Архімед спалив флот ворога свого міста Сіракузи. Він використав для цього запальні дзеркала. Кілька тисяч років тому на Близькому сході палаци правителів опалювали водою, яка нагрівалася сонцем. У деяких країнах выпариваем морської води на сонці отримували сіль. Вчені часто проводили досліди з нагрівальними апаратами, що працюють від сонячної енергії.

Перші моделі таких нагрівачів були випущені в XVII?XVII століттях. Зокрема, дослідник Н. Соссюр представив свою версію водонагрівача. Він являє собою ящик з дерева, накритий скляною кришкою. Вода в цьому пристрої підігрівалася до 88 градусів Цельсія. У 1774 році А. Лавуазьє використовував лінзи для концентрації тепла від сонця. І також з’явилися лінзи, що дозволяють локально розплавити чавун за кілька секунд.

Батареї, що перетворюють енергію сонця в механічну, створили французькі вчені. В кінці XIX століття дослідник О. Мушо розробив інсолятор, що фокусує промені за допомогою лінзи на паровому котлі. Цей котел використовувався для роботи друкарської машини. У США в той час вдалося створити агрегат, що працює від сонця, потужністю в 15 «коней».

Перша сонячна електростанція була побудована в 1912 році

Сонячна енергія бере участь у кругообігу води в природі. Сонце нагріває воду на Землі, і це викликає випаровування, яке перетворюється у опади у вигляді дощу або снігу.

Коли вода та інші рідини нагріваються від сонячної енергії, вони зазнають зміни і перетворюються на газ. Для води, цей газ є пором. Вже у 1897 році, Френк Шуман створив систему, яка використовує енергію Сонця, щоб привести в рух маленький двигун. Його пізніші системи поліпшувалися і використовували воду для живлення повнорозмірного парового двигуна.

У 1912 році Шуман запатентував свою систему і побудував першу сонячну електростанцію енергії в Єгипті. Це один з найбільш важливих фактів в історії використання сонячної енергії.

Електростанція Шумана була здатна отримувати 45-52 кіловат, і стало першим масштабним комерційним використанням сонячної енергії. За сьогоднішніми мірками це невеликий масштаб, але він дав початок широкому використанню сонячної енергії. Цей факт надихнув майбутніх винахідників рухатися далі.

Сонячна теплова енергія є одним з видів технологій, яка здатна нагрівати воду, а потім використовувати її зміни, щоб привести в дію машину. Шуман виявився провидцем, який показав усім, що сонячну енергію можна буде використовувати, коли на Землі вичерпаються запаси вугілля і нафти.

Довгий час инсоляторы випускалися за схемою, що використовує енергію сонця для перетворення води в пару. І перетворена енергія використовувалася для здійснення якої-небудь роботи. Перше пристрій, що перетворює сонячну енергію в електричну, було створено в 1953 році в США. Воно стало прообразом сучасних сонячних батарей. Фотоелектричний ефект, на якому заснована їхня робота, був відкритий ще в 70-ті роки XIX століття.

У тридцяті роки минулого століття академік СРСР А. Ф. Іоффе запропонував використовувати напівпровідникові фотоелементи для перетворення енергії сонця. ККД батарей в той час був менш 1%. Минуло багато років до того, як були розроблені фотоелементи, мають ККД на рівні 10?15 відсотків. Потім американці побудували сонячні батареї сучасного типу.

Для отримання більшої потужності сонячних систем низький ККД компенсується збільшеною площею фотоелементів. Але це не вихід, оскільки кремнієві напівпровідники в фотоелементах досить дорогі. При збільшенні ККД зростає вартість матеріалів. Це є головною перешкодою для масового використання сонячних батарей. Але по мірі виснаження ресурсів їх використання буде все більш вигідним. Крім того, дослідження по збільшенню ККД фотоелементів не припиняються.

 

Сонячна вироблення електроенергії являє собою чисту альтернативу електроенергії з видобутого палива без забруднення повітря і води, відсутністю глобального забруднення навколишнього середовища та без будь-яких загроз для нашого громадського здоров’я. Всього 18 сонячних днів на Землі містить таку ж кількість енергії, яка зберігається у всіх запаси планети вугілля, нафти і природного газу. За межами атмосфери, сонячна енергія містить близько 1300 ватів на квадратний метр. Після того, як вона досягне атмосфери, близько однієї третини цього світла відбивається назад у космос, у той час як інші продовжують слідувати до поверхні Землі.

Усереднені по всій поверхні планети, квадратний метр збирає 4,2 кіловат-годин енергії на кожен день, або приблизний енергетичний еквівалент майже бареля нафти в рік. Пустелі, з дуже сухим повітрям і невеликою кількістю хмарності, можуть отримати більш ніж 6 кіловат-годин на квадратний метр в середньому протягом року.

 

Перетворення сонячної енергії в електрику

Фотоелектричні (PV) панелі і концентрація сонячної енергії (CSP) об’єктів захоплення сонячного світла можуть перетворити його в корисну електроенергію. Дахи PV панелі роблять сонячну енергію життєздатною практично в кожній частині Сполучених Штатів. В сонячних місцях, таких як Лос-Анджелес або Фенікс, система 5 кіловат виробляє в середньому від 7000 до 8000 кіловат-годин у рік, що приблизно еквівалентно використанню електроенергії типового домогосподарства США.

У 2015 році майже 800 000 фотоелектричних систем були встановлені на дахах будинків по всій території Сполучених Штатів. Великомасштабні PV проекти використовують фотоелектричні панелі для перетворення сонячного світла в електрику. Ці проекти часто мають виходи в діапазоні сотень мегават, а це мільйони сонячних панелей, встановлених на великій площі землі.

Як працюють панелі сонячних батарей

Сонячні фотоелектричні (PV) панелі на основі високою, але дивно простий технології, яка перетворює сонячне світло безпосередньо в електрику.

У 1839 році французький учений Едмон Беккерель виявив, що деякі матеріали будуть випускати іскри електрики при ударі з сонячним світлом. Дослідники виявили, що найближчим часом це властивість, зване фотоелектричний ефект, може бути використане; перша фотоелектричні (PV) комірка була виготовлена з селену в кінці 1800-х років. У 1950 році вчені в Bell Labs переглядали технології і, використовуючи кремній, вироблений в фотоелементи, змогли перетворити енергію сонячного світла безпосередньо в електрику.

Компоненти PV осередку

Найбільш важливими компонентами PV комірки є два шару напівпровідникового матеріалу, зазвичай складається з кристалів кремнію. Сам по собі кристалізується кремній є не дуже хорошим провідником електрики, тому в нього навмисно додають домішки — процес, званий допінг-етап.

Нижній шар з фотоелементів зазвичай складається з легованого борома, який у зв’язці з кремнієм створює позитивний заряд (p), в той час як верхній шар, легований фосфором, взаємодіючи з кремнієм — негативний заряд (n).

Зайві електрони з n-шару можуть залишати свої атоми, тоді як p-шар ці електрони захоплює. Промені світла «вибивають» електрони з атомів n-шару, після чого вони летять в p-шар займати вільні місця. Таким способом електрони біжать по колу, виходячи з p-шару, проходячи через навантаження і повертаючись в n-шар.

 

Кожна комірка генерує дуже мало енергії (декілька ватт), тому вони згруповані у вигляді модулів або панелей. Панелі потім використовуються як окремі одиниці або згруповані в більш великі масиви.

Перехід до електричної системи з великою кількістю сонячної енергії дає багато переваг.

Вартість сонячних батарей швидко зменшується (в 1970 році -1кВт-год електроенергії, що виробляється з їх допомогою коштував 60 доларів, у 1980 році – 1долар, зараз -20-30 центів). Завдяки цьому попит на сонячні батареї зростає на 25% в рік, а щорічний обсяг від продаваних батарей перевищує (по потужності) 40мВт. ККД сонячних батарей, досягав у середині 70-х років в лабораторних умовах 18%, складає в даний час 28,5% для елементів з кристалічного кремнію і 35% — з двошарових пластин з арсеніду галію і антимода галію. Розроблено перспективні елементи з тонкоплівкових (товщиною 1-2мкм) напівпровідникових матеріалів: хоча їх низький ККД (не вище 16%), вартість дуже мала (не більше 10% від вартості сучасних сонячних батарей). Незабаром вчені припускають, що вартість 1кВт-год буде дорівнює 10 центам, що поставить сонячну енергетику на перші місця в енергетичній незалежності багатьох країн.

Ще в 2013 році новина рознеслася по просторах мережі: мінерал перовскит зробить революцію в сонячній енергетиці. Застосування замість кремнію перовскіту дозволить знизити вартість виробництва електроенергії за допомогою сонячних батарей. Перовскит (титанат кальцію), був виявлений на початку 19 століття в Уральських горах, названий на честь Л. А. Перовського (відомого любителя мінералів). Як компонент фотоелемента почав використовуватися в 2009 році.

Батареї покриваються інноваційним недорогим фотоелементом, основна перевага якого в тому, що він може конвертувати в енергію набагато більшу кількість частин сонячного світла. Перовскіти являють собою кристалічну структуру, яка дозволяє з максимальною ефективністю вбирати сонячне світло. За попередніми оцінками використання батарей на основі перовскіту може знизити вартість кіловата енергії в сім разів.

«Головна перевага нових фотоелементів полягає не стільки ефективності, скільки в тому, що матеріал біса дешевий. Батареї на основі перовскіту, в яких не використовується кремній, можуть зробити сонячну енергетику по-справжньому масовою».

На сьогоднішній день сонячні електростанції класифікуються на наступні типи:

– сонячна електростанція тарілчастого типу;

– баштового типу;

– сонячна електростанція, що припускає застосування параболічних концентраторів;

– електростанції, на яких використовуються фотобатареї;

– аэростатные електростанції;

– комбіновані сонячні електростанції.

Сонячні електростанції баштового типу ґрунтуються на принципах застосування сонячної радіації та отримання водяної пари. У самому центрі цієї конструкції розташовується вежа, висота якої може становити від 18 до 24 метрів (залежить від потужності і безлічі інших параметрів). Слід зауважити, що на її верхівці розташований резервуар, заповнений водою. Він має чорне забарвлення, що сприяє максимально ефективному поглинанню сонячної радіації. Крім того, в цій вежі розташовується насосна група, яка на турбогенератор доставляє пар. Від вежі по колу на певній відстані знаходяться геліостати, які є дзеркалами, укріпленими на опорі і підключеними до єдиної системи позиціонування.

Ще однією поширеною в наш час сонячною електростанцією вважається установка, в якій використовуються параболічні концентратори. Сутність функціонування цих СЕС полягає в нагріванні теплоносія до параметрів, які придатні до застосування в турбогенераторі. Їх конструкція передбачає монтаж параболічного дзеркала, що відрізняється значною довжиною. Слід зазначити, що спеціальна трубка встановлюється у фокусі параболи. Всередині неї знаходиться теплоносій (в більшості випадків – масло). Він розігрівається, передає теплоту воді, яка поступово перетворюється в пар, і потрапляє на турбогенератор.

Сонячні електростанції тарілчастого типу передбачають використання принципу отримання електричної енергії, аналогічного баштовим моделям. Єдина відмінність полягає в конструкції. Станція передбачає наявність окремих модулів, що складаються з опори, куди закріплюється ферменних конструкція відбивача і приймача. Приймач розташовується на заданому відстані від відбивача. Слід зазначити, що в ньому відбувається концентрація відбитих сонячних променів. Відбивач складається з декількох дзеркал, що мають форму тарілок, радіально знаходяться на фермі. Що стосується діаметрів цих дзеркал, то вони можуть досягати двох метрів, а кількість дзеркал – до кількох десятків (залежить від потужності модуля).

Сутність комбінованих сонячних електростанцій полягає в тому, що в них додатково монтуються теплообмінні апарати, що відповідають за отримання теплої води, застосовуваної як для опалення та гарячого водопостачання, так і для технічних потреб.

Gemasolar Power Plant – це перша сонячна станція, що виробляє енергію і вночі, а все завдяки солі, яка повільно остигає в темний час доби. Не дарма слова сіль і сонце співзвучні! Продуктивність станції, будівництво якої обійшлося в 260 мільйонів євро – 20 мегават. Це на два порядки менше, ніж можна отримувати від АЕС, але зате сонячна енергія не завдає шкоди навколишньому середовищу і виключає екологічні катастрофи. Щоб отримати ту ж енергію шляхом спалювання палива, треба було б викидати в атмосферу 30 000 тонн вуглекислого газу щорічно! Gemasolar Power Plant – найбільша і, мабуть, найкрасивіша станція свого типу в Європі.

Енергія сонця є одним з найбільш доступних поновлювальних джерел на Землі. Використання сонячної енергії в народному господарстві позитивно позначається на стані навколишнього середовища, оскільки для її отримання не потрібно бурити свердловини або розробляти шахти. До того ж, цей вид енергії вільний і не варто нічого. Природно, що потрібні витрати на покупку і монтаж обладнання.

Проблема в тому, що сонце – це переривчастий джерело енергії. Так, що потрібно накопичення енергії і використання її в зв’язці з іншими енергетичними джерелами. Основна проблема на сьогоднішній день полягає в тому, що сучасне обладнання має низьку ефективність перетворення енергії сонця в електричну і теплову. Тому всі розробки спрямовані на те, щоб збільшити ККД таких систем і знизити їх вартість.

До речі, дуже багато ресурсів на планеті являють собою похідні від сонячної енергії. Приміром, вітер, який є ще одним поновлюваних джерел, не дув би без сонця. Випаровування води і накопичення її в річках також відбувається під дією сонця. А вода, як відомо, використовується гідроенергетиці. Біопалива також не було б без сонця. Тому, крім прямого джерела енергії, сонце впливає на інші сфери енергетики.

 

Сонце надсилає до поверхні нашої планети радіацію. З широкого спектру випромінювання поверхні Землі досягають 3 типи хвиль:

Світлові. В спектрі їх випромінювання приблизно 49 відсотків;

Інфрачервоні. Їх частка також 49 відсотків. Завдяки цим хвилям наша планета нагрівається;

Ультрафіолетові. У спектрі сонячного випромінювання їх приблизно 2 відсотки. Вони невидимі для нашого ока.

Варто сказати, що батареї на основі напівпровідників досить довговічні і не вимагають кваліфікації для догляду за ними. Тому їх найчастіше використовують у побуті. Є також цілі сонячні електростанції. Як правило, вони створюються в країнах з великим числом сонячних днів у році. Це Ізраїль, Саудівська Аравія, південь США, Індія, Іспанія. Зараз є і зовсім фантастичні проекти. Наприклад, сонячні електростанції поза атмосфери. Там сонячне світло ще не втратив енергію. Тобто, випромінювання пропонується вловлювати на орбіті і потім переводити в мікрохвилі. Потім в такому вигляді енергія буде відправлятися на Землю.

Як можна оцінити величину сонячної енергії?

Фахівці використовують для оцінки таку величину, як сонячна постійна. Вона дорівнює 1367 ват. Саме стільки енергії сонця припадає на квадратний метр планети. В атмосфері втрачається приблизно чверть. Максимальне значення на екваторі – 1020 вт на квадратний метр. З урахуванням дня і ночі, зміни кута падіння променів, цю величину слід зменшити у три рази.

Версії про джерела сонячної енергії висловлювалися самі різні. На даний момент фахівці стверджують, що енергії вивільняється в результаті перетворення чотирьох атомів H2 в ядро He. Процес протікає з виділенням значної кількості енергії. Для порівняння уявіть, що енергія перетворення 1 грама H2 порівнянна з тією, що виділяється при спалюванні 15 тонн вуглеводнів.

 

Оскільки наука на сьогоднішній день не має пристроїв, що працюють на енергії сонця в чистому вигляді, її потрібно перетворити в інший тип. Для цього були створені такі пристрої, як сонячні батареї та колектори. Батареї перетворюють сонячну енергію в електричну. А колектор виробляє теплову енергію. Є також моделі, які поєднують ці два види. Вони називаються гібридними.

Основні способи перетворення енергії сонця представлені нижче:

фотоелектричний;

гелиотермальный;

термовоздушный;

сонячні аэростатные електростанції.

Перший спосіб найбільш розповсюджений. Тут використовуються фотоелектричні панелі, які під впливом сонця виробляють електричну енергію. В більшості випадків їх роблять з кремнію. Товщина таких панелей становить десяті частки міліметра. Такі панелі об’єднуються в фотоелектричні модулі (батареї) і встановлюються на сонці. Найчастіше їх ставлять на дахах будинків. В принципі, ніщо не заважає розмістити їх на землі. Потрібно, щоб навколо них не було великих предметів, інших будівель і дерев, які можуть відкидати тінь.

Крім фотоелементів, для отримання електричної енергії застосовуються тонкоплівкові або гнучкі сонячні панелі. Їх перевагою є мала товщина, а недоліком – знижений ККД. Такі моделі часто використовуються в портативних зарядках для різних гаджетів.

Термовоздушный спосіб перетворення передбачає отримання енергію потоку повітря. Цей потік спрямовується на турбогенератор. У аеростатна електростанціях під дією сонячної енергії в аеростатних балоні генерується водяний пар. Поверхня аеростата покривається спеціальним покриттям, що поглинає сонячні промені. Такі електростанції здатні працювати в похмуру погоду і в темний час доби завдяки запасу пари в аеростаті.

Гелиотремальная енергетика заснована на нагріванні поверхні енергоносія у спеціальному колекторі. Наприклад, це може бути нагрівання води для системи опалення будинку. В якості теплоносія може використовуватися не тільки вода, але і повітря. Він може нагріватися в колекторі і подаватися в систему вентиляції будинку.

Всі ці системи коштують досить дорого, але їх освоєння і вдосконалення поступово триває.

 Цікаві факти

Німецький архітектор Андре Броезель з компанії Rawlemon створив солнечую батарею у формі рушійного скляної кулі. Він називає його генератором нового покоління, який буде ловити максимальна кількість променів, так як він оснащений системою відстеження переміщення сонця і датчиками зміни погоди, а це на 35 % ефективніше в порівнянні з стандартними сонячними батареями.

Японська енергетична компанія Shimizu Corporation в 2015 році оголосила про свій намір побудувати велику сонячну електростанцію на природному супутнику нашої планети — Місяцем. Електростанція у вигляді кілець з сонячними батареями буде оперізувати Місяць за прикладом планети Сатурн і передавати енергію на Землю. Від такої сонячної станції Shimizu Corporation очікує 13 тисяч терават енергії/ рік. Ще не відома вартість і дата початку такого космічного будівництва.

В інституті прогресивної архітектури в Каталонії розробили сонячну панель, яка може функціонувати на рослинах, моху і грунті. Плюсом такої технології є відмова від небезпечних токсичних матеріалів і важких металів у виробництві сонячних панелей. Тут використовуються спеціальні бактерії в крихітних паливних комірках, розміщених в землі під корінням рослин. Бактерії потрібні для вироблення дешевої енергії в міні-батареях. Рослини будуть забезпечувати життєвий цикл бактерій, а вода служити в якості підживлення для всієї системи. Така інноваційна система може працювати на територіях, де сонячного світла не так вже й багато, якщо замінити рослини мохом, так як він може рости в тіні.

Сонячна енергія є загальнодоступним, безоплатним і невичерпним джерелом енергії. Хоча відстань від Землі до Сонця складає 92,96 мільйонів миль, проте потік сонячного світла, що досягає поверхні Землі приблизно за 10 хвилин.

Використання сучасних технологій здатних перетворити сонячну енергію дає можливість забезпечувати електрикою і теплом будинку практично в будь-якому кутку земної кулі.

Сонячну енергію за методом використання енергетичних систем поділяють на активну і пасивну. Прикладами активної системи використання сонячної енергії можуть служити фотоелектричні панелі, сонячні колектори. Пасивні технології сонячної енергії застосовуються при проектуванні будівель з урахуванням кліматичних умов, вибору будівельного матеріалу і максимального використання енергії сонця, для освітлення, обігріву, циркуляції повітря в приміщеннях

Потужність надходить сонячного випромінювання у верхніх шарах атмосфери Землі становить 174 петаватт (PW). Близько 30% відбивається назад у космос, а решта поглинається океанами, хмарами і сушею. Це в десятки тисяч разів більше загальноприйнятих показників потужності всіх електростанцій на планеті.

Важливу роль в ізоляції сонячного випромінювання відіграє безперервний процес циркуляції води. Гідрологічний цикл в природі відбувається під впливом сонячної енергії та сили тяжіння, які переміщують воду між океанами, атмосферою і землею. Цей процес викликає процес конденсації вологи в хмарах, після чого вона випадає на землю у вигляді опадів.

Енергія сонячного світла, перетворена в зелених рослинах у процесі фотосинтезу, може накопичувати хімічну енергію. У результаті розкладання рослин в надрах землі утворюються такі корисні копалини як нафта, газ, вугілля і торф, які успішно використовуються людством.

В сільському господарстві і садівництві фахівці прагнуть використовувати енергію сонця по максимуму. Биоинтенсивное землеробство, наприклад, включає створення змішаних посадок, вирощування спеціальних культур цілий рік. Биоинтенсивное сільське господарство дозволяє використовувати до 99% менше енергії, ніж комерційне сільське господарство.

Пристрої підігріву води за рахунок сонячної енергії нашим предкам були відомі досить давно. В регіонах, де температурні показники досягають високих позначок цілком реально активне використання сонячного підігріву води та опалення будівель.

Сонячні димоходи і пасивні системи вентиляції з використанням конвекції повітря нагрітого сонячною енергією широко застосовувалося ще в давнину. Нагріта труба і повітря під впливом сонця створюють ефект всмоктування і можуть використовуватися як для провітрювання так і для охолодження приміщень.

Сонячна енергія успішно застосовується в сонячному опреснении морської води. В якості випарника-опріснювача солоної води виступає сонце. Отриману прісну воду можна використовувати для потреб сільського господарства, в промисловості і в побуті.

Одяг можна чудово сушити на сонці. Завдяки сонячним променям постільна білизна та одяг пахнуть свіжістю, до того ж сонячне світло це природний відбілювач і дезінфектор.

Енергія сонця допоможе приготувати, висушити або пастеризувати їжу.

Сонячна енергія може бути перетворена в електричну. В даний час існує два методи перетворення енергії сонця в електрику за допомогою фотовольтаїки (або частіше його називають прямим методом перетворення) або концентрованої сонячної енергії (непрямий метод). Прямий метод (безмашинный) — це коли енергія сонця безпосередньо перетворюється в електричну без проміжної стадії. У непрямому (машинному методі) має місце проміжна стадія перетворення енергії.

Перетворена енергії сонячного світла в органічних речовинах за допомогою фотосинтезу давно використовується в якості сировини для технічних потреб людства. Такі види палива, як біогаз, біодизель та інші вуглеводні, отримані з біомаси водневим або метановим способом, динамічно розвиваються в якості джерела енергії в багатьох галузях народного господарства.

Сонячні теплові системи зберігання здатні накопичувати енергію і віддавати її для подальшого використання за рахунок матеріалів з високою питомою теплоємністю. До таких теплових накопичувачів енергії відносяться камінь, грубозернистий гравій, галька, земля, вода, сіль, а також інші речовини. Речовини здатні накопичувати тепло при зміні агрегатного стану (плавленні-твердінні, випаровування-конденсації) таким чином енергії накопичується багато, а температура практично не змінюється.

Нафтова криза 1970 року визначив, як короткострокові, так і довгострокові перспективи в світовій економіці споживання нафти як основного пального. Намітилися тенденції широкого впровадження і поширення альтернативних джерел енергії, таких як енергія сонця та енергії вітру, землі, гейзерів.

Як джерело енергії майбутнього, сонячна енергія — це виключно чистий, простий і природний спосіб отримання енергії, який не пов’язаний ні з якою біологічною небезпекою.

За допомогою спеціальних конструкцій перетворюють енергію сонця в тепло або електрику, яка використовується в різних галузях народного господарства.

Сонячна енергія не завдає жодної шкоди навколишньому середовищу, є екологічно чистим джерелом, не витрачають ресурси корисних копалин і не порушує тепловий баланс планети.

Сонячна енергія є одним з найбільш широко використовуваних, надійних поновлюваних джерел енергії.

Використання сонячного випромінювання особливо важливо в космосі. Енергія сонця є одним з небагатьох джерел енергії для забезпечення працездатності супутників, автоматичних міжпланетних станцій і космічних кораблів.

Сучасні розробки і наукові дослідження в області сонячної енергії із застосуванням нанотехнологій в майбутньому зменшать витрати, і збільшать ефективність перетворення випромінювання Сонця в електрику.

Сонячна енергія в майбутньому може стати основним джерелом безперервно відновлюваної енергії в біосфері Землі.

Земля отримує близько 1366 ват прямого сонячного випромінювання на квадратний метр.

Найпоширенішим способом отримання альтернативної енергії є сонячні електростанції. Найбільша в світі сонячна електростанція знаходиться в пустелі Мохаве в Каліфорнії, електростанція «Айванпа» займає площу 13 кв. км. Дана станція виробляє близько 30% від усієї «термальної енергії», виробленої в США.

Сонячна енергія здатна повністю вирішити енергетичні проблеми, коли потреба в її використанні носить тимчасовий характер. Найбільш цікаві з них це захисний чохол для мобільного телефону, рюкзак з сонячною панеллю, сонячні Bluetooth-навушники. Такі зарядні пристрої дозволяють зарядити будь-яку електроніку, в якій є вихід USB

Сучасні калькулятори, що застосовуються в обчислювальній техніці, належить до виду найпростіших і малопотужних джерел електричного струму заснованих на роботі від енергії сонячного світла.

Сонячні панелі можуть використовуватися для забезпечення електроенергією. Такі пристрої практично не вимагають технічного обслуговування.

 

По суті, така енергія сонячного випромінювання безкоштовно, єдині витрати — це початкова вартість обладнання. Крім того, у багатьох країнах існує безліч державних програм і податкових пільг, призначені для стимулювання використання енергії сонця. Подібна політика держави дозволяє істотно заощадити кошти власників на встановлення таких пристроїв.

Сонячна енергія вседоступный, невичерпний, екологічний чистий і безшумний джерело електроенергії. Відсутність потреби в паливному ресурс надає можливість не залежати від його вартості і виключає проблеми транспортування.

У країнах, що розвиваються, газ, нафта і вугілля вже стали дорожче сонячної енергії.

За останні три роки було встановлено 60% всіх сонячних батарей.

Країни, що займають лідируючі позиції у використанні енергії Сонця — Німеччина, Іспанія, Японія і Китай. 50% всіх сонячних систем виробляється в Японії висхідного сонця для роботи в будинках звичайних японців.

Японська державна політика стимулює жителів користуватися панелями і відшкодовує майже половину витрат на їх установку.

1 кВт від спалювання 77 кілограм вугілля дорівнює 1 кВт, виробленої сонячною панеллю.

Широке розповсюдження і застосування сонячних батарей стало реальним завдяки американським вченим і промисловцям, створив у 1955 році Асоціації Сонячної Енергетики.

Сонячна погода не потрібна для роботи панелей, енергія виробляється і при хмарності. Акумулятор накопичує електрика в сонячні дні, а витрачає його в похмурі і непогожие.

Сонячні промені досягають Землю всього за 8 хвилин.

Найпотужніша заполярна сонячна електростанція знаходиться в Російській Федерації. Вона була побудована в Якутії в 2016 році. Середньорічна вироблення електроенергії сонцем на станції дозволить заощадити 16 000 000 рублів або 300 тонн палива.

За даними досліджень Німецького Аерокосмічного Центру: якщо в Цукрі помістити сонячні панелі, 1% пустелі буде достатньо, щоб забезпечити електроенергією весь світ! Щорічно людство використовує 13 ТВт енергії, а Цукру може подарувати світу 450 ТВт енергії.

 

Китайські вчені планують створити першу сонячну електростанцію в космосі до 2020 року. Вага станції буде близько 10 000 тонн, а вартість розробки — 1 трильйон доларів.

Популярність енергетики Сонця в Росії зростає з кожним днем. Спалювання газу, нафти і вугілля призводить до забруднення навколишнього середовища і глобального потепління.

Перший політ літака, оснащеного сонячними батареями, відбувся в 1974 році в Каліфорнії. На жаль, назва літака досі не відомо, відомо лише те, що літак був розроблений братами Роландом і Бобом Буші.

У 1975 році в Англії була сконструйована перша в світі човен на сонячних батареях. У 1996 році Кенічі Хорі з Японії вперше перетнув Тихий океан на катамарані з приводом від сонячних батарей.

У 1987 році пройшли перші в світі змагання серед автомобілів на сонячних батареях World Solar Challenge. За умовами перегонів, споконвічна «зарядка» авто не повинна перевищувати 5 кВт*год — всю іншу енергію транспортні засоби повинні отримувати від сонця. Змагання проводяться в Австралії. Маршрут гонки становить 3021 км.

Solar Impulse — перший у світі літак, що працює за рахунок сонячних батарей

У 2009 році швейцарським аэронавтом Бертраном Пікаром був представлений перший в світі пілотований літак Solar Impulse, здатний літати виключно за рахунок енергії Сонця. Сонячні панелі покривають крила, горизонтальне оперення і фюзеляж літака. Батареї виробляють електроенергію, яка використовується для живлення чотирьох електродвигунів і зарядки акумуляторів. Технологія дозволяє літаку триматися в повітрі необмежено довго, запасаючи енергію в акумуляторних батареях.

З 9 березня Solar Impulse здійснює кругосвітній політ. Маршрут розрахований на 12 ділянок з посадками в 9 містах. Найдовші ділянки шляху зажадають до 120 годин безперервного польоту.

Сім’ї в Стародавній Греції будували свої будинки таким чином, щоб отримувати якомога більше сонячної енергії протягом холодних зимових місяців.

Встановлюючи сонячні колектори ми змінюємо життя на краще!

Рекомендую так само подивитися Сонячний гриль і Найбільша сонячна електростанція на воді

Дякую за інтерес. Оцінюйте, коментуйте, діліться, підписуйтесь.

Теги: Наука Сонячна енергія