История возникновения солнечной энергии.

Достоинства и недостатки использования солнечной энергии.

Достоинства солнечной энергии:

1. Возобновляемость. Говоря о солнечной энегрии, в первую очередь, необходимо упомянуть, что это – возобновляемый источник энергии, вотличие от ископаемых видов топлива – угля, нефти, газа, которые невосстанавливаются.

2. Обильность. Потенциал солнечной энергии, огромен-поверхность Землиоблучается 120 тысяч. терраватами солнечного света, а это в 20 тыс. Разпревышает общемировую потребность в ней.

3. Постоянство. Кроме того,солярная энергия неисчерпаема и постоянна –ее нельзя перерасходовать в процессе удовлетворения нужд человечества вэнергоносителях, так что ее хватает в избытки и на долю будущихпоколений.

4. Доступность. Помимо прочих достоинств солнечной энергии,онадоступна в каждой точке мира – не тольков экваториальной зоне земли, но и

в северных широтах. И Германия занимает на данный момент первое место,в мире ее использованию энергии солнца обладает максимальным ее потенциалом.

5. Экологическая чистота. В свете последних тенденций в борьбе заэкологическую чистоту земли, солнечная энергетика наиболее перспективная отрасль, которая частично заменяет энергию, получаемую отневозобновляемых топливных ресурсов и, тем самым, выступаетприниципиальным шагом на пути защиты климата от глобальногопотепления.

6. Бесшумность.За счет того, что в системах на солнечном ресурсе неникакихдвижующихся узлов, как например, в генераторах, выработкаэлектроэнергии происходит бесшумно.

7. Экономичнсть и низкие эксплуатационные расходы. Перейдя насолнечные батареи в качсевте автономного источника энергии,собственникчастых домов получают ощутимую экономию. Немалаважнои то чтообслуживание систем энергосбережения на солнечных батареяххарактеризуется низкими затратами – необходимо лишь несколько раз в годподвергать чистке солнечные элементы

8. Обширная область применения.

Солнечная энергия обладает широкимспектором приложений – этавыработка электроэнергии в регионах, гдеотсутствует подключение кцентриализованной системе электроснабжения,и опреснение воды в Африке,и даже снабжение энергией спутников наоколоземной орбите. Не напрасносолярную воду называют «народной» - этоназвание отражает простоту ееинтегрирования в систему электроснабжениядома, как в случае сфотоэлектрическими, так и с тепловыми элементами.

Недостатки солнечной энергии:

1. Высокая стоимость.Солнечная энергия относится к разрядудорогостоящего ресурса.

2. Непостоянство.За счет того, что солнечный свет отсутствует в ночноевремя, а пасмурные и дождливые дни, солнечная энергия не можетслужитьосновнымисточником электроэнергии.

3. Высокая стоимость аккумулирования энергии. Аккмуляторные батареи,позволяющие накапливать энергию и сглаживать, в какой – то мере,нестабильность поступления солнечной энергии, отличает высокая цена, доступная не каждому домовладельцу. Упрощает ситуацию тот факт, чтопик потребления электроэнергии приходится как раз на светлое время суток.

4. Применение дорогостоящих и редких компонентов.Выпусктонкопленочных солнечных панелей требует введения теллуридакадмия или селенида меди индия галлия, которые являются редкими идорогостоящими – это влечет за собой удорожание системы альтернативногоэнергосбережения в целом.

5. Малая плотность мощности.Одним из важных параметров источникаэлектроэнергии выступает средняяплотность мощности, измеряемая в Вт/ми характеризующая количествоэнергии, которое можно получить с единицыплощади энергоносителя.Данный показатель для солнечного излучениясоставляет 170 Вт/м2 – этобольше, чем у прочих возобновляемыхприродных ресурсов, но ниже, чем унефти, газа, угля и в атомнойэнергетике. По этой причине, для выработки 1кВт электроэнергии изсолнечного тепла требуется значительная площадьсолнечных панелей.

Выводы к разделу

Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар, внутри которогопротекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяетсяэнергия. ЭнергияСолнца является источником жизни на нашей планете.Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечнойэнергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе,нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм.Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемыевиды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту илихолод, движущую силу и электричество.

Выводы к разделу.

В настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечной энергиииз-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве.Однако не следует сразу отказываться от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетикамогла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергиина тысячи лет вперед. Возможно, также повысить КПД гелиоустановок внесколько раз, а разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим, обогрев жилья, подогрев воды и работу бытовых электроприборовдаже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Для нужд промышленности, требующих больших затрат энергии, можно использоватькилометровые пустыри и пустыни, сплошь уставленные мощными гелиоустановками. Но перед гелиоэнергетикой встает множество трудностейс сооружением, размещением и эксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности. Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно скромным, по крайней мере, в обозримом будущем.

В настоящее время разрабатываются новые космические проекты,имеющие целью исследование Солнца, проводятся наблюдения, в которыхпринимают участие десятки стран. Данные о процессах, происходящих наСолнце, получают с помощью аппаратуры, установленной на искусственныхспутниках Земли и космических ракетах, на горных вершина и в глубинах океанов.

Требования солнечной энергии при проектировании в жилых зданий.

Солнечная энергия-облучение жилых помещений и придомовыхтерриторий прямым солнечным светом, характеризуетсяпродолжительностью и измеряется в часах. Обеспечение солнечной энергиисоздает в жилых помещениях необходимый человеку санитарно-гигиенический комфорт.

Для северных районах солнечной энергии жилых помещений должна быть обеспечена 3 часов, для средней полосы – 2,5 часов, для южных районов – 2 часов. В условиях реконструкции солнечная энегрия может быть уменьшена 0,5 часа.

Учет солнечной энергии проводят при проектировании жилых помещений квартиры и размещении дома на участке. В 2 – 3- комнатных квартирах инсолироваться не менее одной жилой комнаты, в 4- и более комнатных квартирах – не менеедвух жилых помещений, 1 – комнатные квартиры следует инсолировать в объязательном порядке.

Средствами обеспечения солнечной энергиислужат ориентации жилых и их форма – конфигурация планов, разрывы между зданиями и их высоты.

Ориентация жилого помещения считается благоприятной, если она обеспечивает его инсоляцию. Благоприятную ориентацию для жилых помещений обеспечивают южная и восточная стороны горизонта (от 40 до 200 градусов), а также северно – западная (от 290 до 320 градусов).

Соотвестственно неблагоприятную ориентацию дают север (320 – 40) для всех климатичсеких районов из – за отсутствия инсоляции юга – запада (200 – 290) для южных районов из за перегрева.

Устраняют перегрев с помощью солнцезащиты: на южном фасаде –наиболее эффективно горизонтальная, на восточном и западном – вертикальная.

Различают широтную, меридиональную и диагональную виды ориентаций жилых зданий. При широтной ориентации жилые здания распологают вдольшироты, при меридиальной ориентации жилое здание ориентирует вдоль меридиана, а в случае диагональной – по направлению ЮЗ – СВ и ЮВ –СЗ.Меридиональная ориентация жилых зданий применяется в холодном и умеренном климате, широтная – в теплом и жарком, а диагональная – не имеет особого предпочтения.

Выводы к разделу.

Идеальное расположение дома с учетом сторон света таково, что солнценаполняет здание с утра и до самого заката.

Жилые помещения лучше всего располагать по сторонам так, чтобыспальни выходили на юг, гостиная и столовая – на юг или запад. Причина – восвещенности указанных помещений. Следование таким правилам сделаетжизнь в доме более комфортной. Такая ориентация увеличит световойсолнечный день в доме и использует солнечную энергию максимальноэффективно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Большое внимание нужно уделить и тому, что производство энергии,являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человекасреду. С одной стороны, в быт и производственную деятельность человеканастолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и немыслит своего существования без нее и потребляет само собойразумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек всебольше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспектеэнергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которыхперераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическоеиспользование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новыхальтернативных технологий для выработки тепла и электроэнергии и т.д. Сейчас учёные исследуют природу Солнца, выясняют его влияние наЗемлю, работают над проблемой применения практически неиссякаемойсолнечной энергии.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. Андреев С.В. Солнечные электростанции. – М.: Наука, 2002 г.,

2.Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии. - М.: Энергия, 2003 г.,

3. Молчанов В.М. Теоретические основы проектирования жилых зданий- Ростов- на – Дану, 2003 г.,

4. Авезов Р.Р., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения Ташкент: Фан 1988 г.,

5.Андреев С.В. Солнечные электростанции- М.:Наука 2002 г.,

6. Базаров Б.А., Заддэ В.В., Стебков Д. С. и др. Новые способы получения кремния солнечного качества. Сб. "Солнечная фотоэлектрическая энергетика". Ашхабад, 1983 г.,

7. Володин В.Е., Хазановский П.И. "Энергия, век двадцать первый". – М.:Знание, 1998 г..

 

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Солнце – источник энергии.

Пассивные системы.

 

Активные солнечные коллекторы.

 

Станция ИванпаСолар в пустыне Мохава

Солнечный свет концентрируется на башни

Теоретические основы при проектировании жилых зданий

 

 

Основные факторы проектирования жилища

 

 

 

Естественное освещение жилых помещений

 

 

Искусственное освещение жилых помещений

Смешанное освещение

 

История возникновения солнечной энергии.

В древности люди начали задумываться о возможностях применения солнечной энергии. Согласно легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осадивший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду. Однако больше всеголюдей привлекали опыты с зеркалами и увеличительными стеклами.

Настоящий "солнечный бум" начался в XVIII столетии, когда наука, освобожденная от пут религиозных суеверий, пошла вперед семимильными шагами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции.

Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, котороефокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было

способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68метров. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый

водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной

крышкой, однако вода, налитая в немудреное приспособление, нагреваласьсолнцем до 88°С. В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье

впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца.

Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло,

расплавлявшее чугун за три секунды и гранит - за минуту.

Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную

энергиюв механическую, были построены опять-таки во Франции. В конце

XIX векана Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо

демонстрировал инсолятор - аппарат, который при помощи зеркала

фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную

машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в

США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.

Строение солнца

В центральной части Солнца находится источник его энергии, или, говоря

образным языком, та “печка”, которая нагревает его и не даёт ему остыть.

Эта область называется ядром. В ядре, где температура достигает 15 МК,

происходит выделение энергии. Ядро имеет радиус не более четверт

общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина

солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая

поддерживает свечение Солнца.

1.2 Область применения и общие положения солнечной энергии

На сегодняшний день возобновляемые источники тепла используют в следующих сферах:

· в аграрном хозяйстве, в целях электрообеспечения и отопления парников,

· ангаров и других построек;

· для электроснабжения спортивных объектов и медицинских учреждений;

· в сфере авиационной и космической промышленности;

· в освещение улиц, парков, а также других городских объектов;

· для электрафикации населенных пунктов;

· для отопления, электроснабжения и горячего водоснабжения жилых домов;

Солнечная радиация может быть преобразована в полезную энергию,

используя так называемые активные и пассивные солнечные системы.

Пассивные системы получаются с помощью проектирования зданий и

подбора строительных материалов таким образом, чтобы максимально

использовать энергию солнца. К активным солнечным системам относятся

солнечные коллекторы. Также в настоящее время ведутся разработки

фотоэлектрических систем – это системы, которые преобразовывают

солнечную радиацию непосредственно в электричество.

Солнечная энергия преобразуется в полезную энергию и косвенным

образом, трансформируясь в другие формы энергии, например, энергию

биомассы, ветра или воды. Энергия солнца “управляет” погодой на земле.

Большая доля солнечной энергии радиации поглощается океанами и

морями, вода в которых нагревается, испаряется и в виде дождей выпадает

на землю “питая” гидроэлектростанции. Ветер, необходимый

ветротурбинам, образуется вследствие неоднородного нагревания воздуха.

Другая категория возобновляемых источников энергии, возникающих

благодаря энергии солнца- биомасса. Зеленые растения поглощают

солнечный свет, в результате фотосинтеза в них образуются органические

вещества, из которых в последствии можно получить тепловую и

электрическую энергию. Таким образом, энергия ветра, воды и биомассы

является производственной солнечной энергии.

Пассивное использование солнечной энергии солнечная энергия тепловая электростанция. Пассивные солнечные здания это те, проект которых разработан с максимальным учетом местных климатических условий, и где применяются соответствующие технологии и материалы для обогрева, охлаждения и освещения здания за счет энергии солнца. К ним относятся традиционные строительные технологии и материалы, такие как изоляция, массивные полы, обращения к югу окна. Такие помещения могут быть построены в некоторых случаях без дополнительных затрат. В других случаях могут быть возникшие при строительстве дополнительные расходы могут быть скомпенсированы снижением энергозатрат. Пассивные солнечные здания являются экологически чистыми, они способствуют зданию энергетической независимости и энергетически сбалансированному будущему.

В пассивной солнечной системе сама конструкция здания выполняет роль

коллектора солнечной радиации. Это определение соответствует большинству наиболее простых систем, где тепло сохраняется в зданииблагодаря его стенам, потолкам и полом. Есть также системы, гдепредусмотрены специальные элементы для накопления тепла,вмонтированные в конструкцию здания (например, ящики с камнями или

заполненные водой баки или бутылки). Такие системы классифицируются как пассивные солнечные.

Активное использование солнечной энергии осуществляется с помощьюсолнечных коллекторов и солнечных систем.

Солнечные коллекторы и их виды.

· Плоские солнечные коллекторы.Являются самыми распространенными.Их удобно использовать для бытовых отопительных нужд, а также приподогреве воды для горячеговодоснабжения;

· Вакуумные коллекторы. Их используют для бытовых нужд, когда

необходима вода высокой температуры. Они состоят из нескольких

стеклянных трубок, проходя черезкоторые лучи солнца нагревают их, а они

в свою очередь, отдают тепловоде;

· Воздушные солнечные коллекторы. Их используют для воздушного

отопления, рекуперации воздушных масс идля осушительных установок;

· Интегрированные коллекторы. Самые простые модели. Их используют дляпредварительного подогреваводы, например, для газовых котлов. В быту

подогретая вода собирается вспециальном баке – накопители и далее

используется для различных нужд;