Солнечная энергия. Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

В то же время, когда солнечные панели стали более эффективными, стоимость солнечной энергии значительно снизилась. Только за последнее десятилетие стоимость установки солнечных панелей снизилась более чем на 60%, и многие эксперты отрасли прогнозируют, что в ближайшие годы цены продолжат снижаться.

Что нужно знать о солнечной энергии?

Солнечная энергия — это полезная энергия, вырабатываемая солнцем в виде электрической или тепловой энергии. Солнечная энергия может быть получена различными способами, наиболее распространенным из которых является использование фотоэлектрических солнечных панелей, которые преобразуют солнечное излучение в пригодную для использования электроэнергию. Помимо использования фотоэлектрических элементов для производства электроэнергии, солнечная энергия также используется для производства тепловой энергии для отопления или горячего водоснабжения. Владельцы жилой и коммерческой недвижимости могут устанавливать солнечные системы горячего водоснабжения и проектировать свои здания с пассивным солнечным отоплением, чтобы полностью использовать энергию солнца с помощью новейших технологий.

Заинтересованы в использовании солнечной энергии? Солнечные коллекторы устанавливаются в трех основных секциях: домашней, коммерческой и муниципальной. Солнечные коллекторы в домашнем секторе обычно устанавливаются на крышах или на открытых площадках (на земле) и обычно составляют от 5 до 20 кВт (кВт), в зависимости от требуемой мощности и размера установки. Коммерческие установки солнечных батарей обычно больше, чем частные. Хотя размеры отдельных объектов могут сильно варьироваться, солнечные панели в коммерческом секторе обычно предназначены для обеспечения местной солнечной энергией предприятий и некоммерческих организаций. Наконец, солнечные установки в коммунальном секторе обычно представляют собой крупные объекты мощностью много мегаватт (МВт), которые обеспечивают солнечной энергией большое количество коммунальных предприятий.

В некоторых случаях существует жизнеспособный вариант использования солнечной энергии, который напрямую связывает работу коммунальных секций с домашними клиентами, поскольку потребители солнечной энергии не могут сами установить солнечную установку на своей территории. Поэтому общественные солнечные парки обычно создаются в близлежащих районах и не принадлежат конкретным индивидуальным потребителям. Эти потребители могут подписаться на участие в общественном солнечном проекте и получить многие преимущества солнечной энергии без необходимости устанавливать солнечную станцию на своем участке.

Как работает солнечная энергия?

Солнечные коллекторы (также называемые солнечными установками или солнечными панелями) состоят из слоя кремниевых элементов, металлической рамы, стеклянного корпуса и кабелей для передачи электроэнергии от кремния. Кремний (атомный номер 14 в периодической таблице) — это неметалл с проводящими свойствами, который может поглощать солнечный свет и преобразовывать его в полезное электричество. Когда свет попадает на кремниевый элемент, электроны перемещаются в кремний и инициируют поток электричества. Это известно как «фотоэлектрический феномен» и описывает общую функцию технологии солнечных батарей.

Наука о производстве электроэнергии с помощью солнечных батарей основана на этом фотоэлектрическом явлении. Впервые открытый Эдмундом Беккерелем в 1839 году, он может рассматриваться как свойство некоторых материалов (известных как полупроводники), которые могут вырабатывать электричество при воздействии солнечного света.

Фотоэлектрический процесс работает по следующей общей схеме.

1. Кремниевый фотоэлектрический солнечный элемент поглощает солнечную радиацию
2. Когда солнечные лучи взаимодействуют с кремниевой ячейкой, электроны начинают двигаться, создавая поток электрического тока
3. Провода собирают и подают это электричество постоянного тока (DC) к солнечному инвертору для преобразования в электричество переменного тока (AC)

Краткая история солнечной энергетики

Bell Laboratories разработала первый кремниевый солнечный элемент в 1954 году. Солнечная энергия и раньше преобразовывалась в возобновляемую различными способами, но только в 1954 году солнечная энергия стала жизнеспособным источником энергии для энергетических устройств на длительный период времени. Первые солнечные батареи преобразовывали солнечное излучение в электричество с КПД всего 4%, но многие солнечные установки, широко доступные сегодня, могут преобразовывать солнечный свет в солнечную энергию с КПД более 20%, и эта цена постоянно растет.

Хотя первоначально внедрение солнечной энергии шло довольно медленно, ряд государственных и федеральных стимулов и законов помогли снизить стоимость солнечных батарей и сделать их более доступными. Сегодня солнечной энергии достаточно для питания 11 миллионов из 126 миллионов домохозяйств страны.

‘Главное преимущество новых солнечных батарей не столько в эффективности, сколько в том, что материалы настолько дешевы. Элементы на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут действительно доминировать в солнечной энергетике».

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Способы преобразования солнечной энергии для получения различных видов энергии для использования человеком можно разделить на категории в зависимости от типа производимой энергии и способа ее получения.

Преобразование в электрическую энергию

Благодаря использованию солнечных батарей

Солнечные батареи используются для изготовления солнечных панелей, которые выступают в качестве солнечных батарей в фотоэлектрических системах. Принцип работы основан на том, что при воздействии солнечного света внутри солнечного элемента создается разность потенциалов.

Панели различаются по конструкции (поликристаллические, монокристаллические, с кремниевым покрытием), размерам и прочности.

Благодаря использованию термоэлектрических генераторов.

• Термоэлектрический генератор – это техническое устройство, позволяющее получать электрическую энергию из тепловой энергии. Принцип действия основан на преобразовании энергии получаемой из-за разности температур на разных частях элементов конструкции (термоэлектродвижущая сила).

Преобразование в тепловую энергию

Используются коллекторы различных типов и конструкций.

Принцип действия — под воздействием солнечного света образуется специальная жидкость, которая начинает испаряться при достижении определенных параметров. В этот момент пар передает энергию теплоносителю. Когда тепловая энергия высвобождается, пар конденсируется, и этот процесс повторяется.

• Плоские коллекторы – представляют из себя каркас с теплоизоляцией и абсорбер покрытые стеклом, с патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Принцип работы заключается в том, что солнечный свет попадает на абсорбер и нагревает его — тепло от абсорбера передается теплоносителю. Использование солнечных тепловых систем. Принцип работы основан на нагревании поверхности, способной поглощать солнечное излучение. Солнечное излучение фокусируется и концентрируется линзовым устройством, а затем направляется в приемное устройство, где солнечная энергия передается для хранения или потребителю через теплоноситель.

Распространение в России

Солнечная энергия все больше распространяется по разным странам и континентам. Россия не является исключением из этой тенденции. Причины наибольшего разброса в последние годы включают.

• Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
• Желание людей иметь независимый источник энергии;
• Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
• Возобновляемый источник энергии.

Южные регионы нашей страны — Кавказ, республики Краснодарского края и Ставрополья, южные регионы Сибири и Дальнего Востока — имеют потенциал для развития солнечной энергетики. В связи с различной солнечной радиацией в течение дня и сезона, поток солнечной радиации в летний период в различных регионах выглядит следующим образом.

С начала 2017 года мощность по эксплуатации солнечных электростанций в России составила 0,03% от мощности электростанций в нашей энергосистеме. В цифрах это составляет 75,2 мВт.

Солнечные электростанции работают в

• Оренбургской области: «Сакмарская им. А. А. Влазнева», установленной мощностью 25 МВт; «Переволоцкая», установленной мощностью 5,0 МВт.
• Республике Башкортостан: «Бурибаевская», установленной мощностью 20,0 МВт; «Бугульчанская», установленной мощностью 15,0 МВт.
• Республике Алтай: «Кош-Агачская», установленной мощностью 10,0 МВт; «Усть-Канская», установленной мощностью 5,0 МВт.
• Республике Хакасия: «Абаканская», установленной мощностью 5,2 МВт.
• Белгородской области: «АльтЭнерго», установленной мощностью 0,1 МВт.
• В Республике Крым, независимо от Единой энергетической системы страны, работает 13 солнечных электрических станций, общей мощностью 289,5 МВт.
• Также, вне системы работает станция в Республике Саха—Якутия (1,0 МВт) и в Забайкальском крае (0,12 МВт).

В стадии разработки проекта и строительства находятся электростанции

• В Алтайском крае, 2 станции, общей проектируемой мощностью 20,0 МВт, запуск в работу планируется в 2019 году.
• В Астраханской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 90,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
• В Волгоградской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 100,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
• В Забайкальском крае, 3 станции, общей проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
• В Иркутской области, 1 станция, проектируемой мощностью 15,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
• В Липецкой области, 3 станции, общей проектируемой мощностью 45,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
• В Омской области, 2 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
• В Оренбургской области, 7 станция, проектированной мощностью 260,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годах.
• В Республике Башкортостан, 3 станции, проектируемой мощностью 29,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
• В Республике Бурятия, 5 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
• В Республике Дагестан, 2 станции, проектируемой мощностью 10,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
• В Республике Калмыкия, 4 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
• В Самарской области, 1 станция, проектируемой мощностью 75,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
• В Саратовской области, 3 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
• В Ставропольском крае, 4 станции, проектируемой мощностью 115,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годы.
• В Челябинской области, 4 станции, проектируемой мощностью 60,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.

Большинство разработок в отрасли в настоящее время направлены на оптимизацию и улучшение работы и использования существующих методов и разработку новых, более безопасных и производительных методов.

Источник солнечной энергии

Участвовали ли вы в дискуссиях об альтернативной энергетике? Большинство людей хотя бы что-то слышали об этом. И многие испытали на себе солнечные батареи и ветряные электростанции. Сегодня разработки в этой области энергоснабжения имеют решающее значение для дальнейшего комфортного существования человечества.

Большинство традиционных ресурсов, таких как ископаемое топливо, фактически исчерпаны, поэтому возникла необходимость поиска более жизнеспособных источников. Одним из таких нетрадиционных источников энергии является солнечная энергия. Солнечный свет — один из самых распространенных и легкодоступных ресурсов, поскольку он имеется в разных количествах в каждом уголке земного шара. Поэтому разработка накопителей солнечной энергии началась давно и активно продолжается до сих пор.

В качестве источника энергии солнечный свет является прекрасной альтернативой традиционным ресурсам. И при правильном использовании она может заменить в будущем все другие энергоресурсы.

Что является источником солнечной энергии?

Чтобы найти наиболее эффективный способ преобразования солнечной энергии, ученым необходимо понять, какой преобразователь является источником солнечной энергии. Для ответа на этот вопрос было проведено множество экспериментов и исследований. Для объяснения этого явления были сформулированы различные случаи. Однако в результате длительных исследований было экспериментально доказано, что реакция, в ходе которой водород превращается из ядра углерода в солнечный, является основным источником солнечной энергии.

Солнце как источник энергии Солнечной системы

Мы уже знаем, что водород и солнце являются источниками солнечной энергии, но сама солнечная энергия является источником определенных процессов. Все природные процессы на Земле основаны на энергии солнца.

Без солнечного света это было бы невозможно:.

• Круговорот воды в природе. Именно благодаря воздействию Солнца испаряется вода. Именно этот процесс запускает циркуляцию влаги на Земле. Повышение и понижение температуры влияет на образование облаков и выпадение осадков.
• Фотосинтез. Процесс, благодаря которому поддерживается баланс углекислого газа и кислорода, образуются необходимые для развития и роста растений вещества также происходит с помощью солнечных лучей.
• Циркуляция атмосферы. Солнце влияет на процессы перемещения воздушных масс и теплорегуляции.

Солнечная энергия является основой жизни на Земле. Но на этом его благотворное влияние не заканчивается. Для человечества солнечная энергия служит альтернативным источником энергии.

Гелиотермальная энергетика как вид автономного питания

Быстрое развитие технологий позволило преобразовать энергию солнца в другие формы энергии, которые могут быть использованы человеком. Как возобновляемый источник энергии, солнечная энергия широко распространена и активно используется как в промышленных масштабах, так и на небольших частных участках. Кроме того, области, где используется солнечная тепловая энергия, с каждым годом становятся все более распространенными.

Сегодня солнечный свет используется в качестве источника энергии для:.

• В сельском хозяйстве для отопления и электроснабжения различных хозяйственных построек таких, как теплицы, ангары и прочие.
• Для обеспечения электричества в медицинских центрах и зданий спортивного назначения.
• Для снабжения электроэнергией населенных пунктов.
• Для обеспечения более дешевого освещения на улицах городов.
• Для поддержания налаженной работы всех коммуникационных систем в жилых домах.
• Для ежедневных бытовых потребностей населения.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что солнечная энергия может стать отличным источником энергии практически для всех сфер человеческой деятельности. Поэтому продолжение исследований в этой области способно изменить обычное текущее существование корней.

Активные и пассивные системы преобразования солнечной энергии

Сегодня, благодаря различным разработкам и методам, солнечная энергия как альтернативный источник энергии может быть преобразована и сохранена различными способами. В настоящее время существуют как активные, так и пассивные системы активного использования солнечной энергии. Какова их природа?

Способы преобразования солнечной энергии для получения различных видов энергии для использования человеком можно разделить на категории в зависимости от типа производимой энергии и способа ее получения.

Как развита солнечная энергетика в России

К сожалению, наша страна по-прежнему сжигает уголь, газ и нефть, и Россия, вероятно, будет одной из последних, кто полностью перейдет на альтернативные источники энергии.

Сегодня на долю солнечной энергии приходится всего 0,03% энергобаланса России. Для сравнения, в Германии эта доля превышает 20 %. Частные предприниматели не заинтересованы в инвестировании в солнечную энергию, потому что газ намного дешевле, срок окупаемости больше, а рентабельность не очень высока.

В экономически развитых областях — Московской и Ленинградской — солнечная активность низкая. Там невозможно построить солнечные электростанции. Однако южные регионы являются очень перспективными.

Одной из крупнейших в нашей стране является Орская электростанция. Она состоит из 100 000 блоков общей мощностью 25 МВт. Выработанная электроэнергия направляется в Единую энергетическую систему (ЕЭС).

Самой мощной станцией на сегодняшний день является PerovoSPA в Республике Крым. Она вырабатывает более 105 МВт, что стало мировым рекордом на момент ее первого запуска. Перово состоит из 440 000 солнечных энергоблоков и занимает площадь в 259 футбольных полей.

В целом, солнечная энергетика хорошо развита на Крымском полуострове: здесь насчитывается более десятка солнечных электростанций мощностью более 20 МВт. Однако вся вырабатываемая электроэнергия используется только для нужд полуострова.

К 2020 году в России планируется построить четыре крупные солнечные электростанции, что позволит увеличить долю солнечной энергии до 1% в общем энергобалансе страны.

Таким образом, уже сегодня можно с уверенностью сказать, что солнечная энергия может послужить полноценной альтернативой традиционным методам получения электроэнергии в ближайшем будущем. И в России эта отрасль растет, хотя и медленно.