Возобновляемые источники энергии. Энергия солнца. Возможности использования в России и на Урале

2) Создание солнечных энергетических  станций ограниченной мощности  в северных районах (типа Аляски). Это может радикально решить  проблему использования возобновляемой  энергии в масштабах, ощутимых в мировом энергобалансе.

Как может осуществляться альтернативное использование солнечной энергии  при эксплуатации зданий? Рассмотрим несколько основных положений:

- солнечная энергия — воздействие  солнечной радиации на здание  или воспринимающие поверхности. Для восприятия солнечной энергии необходима ориентация воспринимающих плоскостей на южную сторону, т.е. наиболее эффективно широтное расположение жилых домов;

- пассивное использование солнечной  радиации возможно за счет  восприятия и отдачи энергии при прямом улавливании лучей через остекленные проемы (окна, витражи, витрины) и косвенном, за счет массивов стен, крыш, ограждений зимних садов и т.п.;

- активное использование солнечной  радиации возможно за счет  восприятия и передачи энергии  специальными устройствами - гелиоколлекторами, солнечными фотоэлектрическими установками наземного использования и т.п.;

- возможно устройство энергоактивных  пристроек к реконструируемому  зданию, конструкции и формы которых  предназначены для создания оптимального восприятия солнечной энергии;

- устройство интегрированных систем, использующих энергию солнца  в различном временном сочетании,  позволяет с большей эффективностью  использовать альтернативную энергию  в организации жилой среды; 

- архитектурное и конструктивное решение гелиоэнергоактивного (своими формами и конструкциями способного воспринимать солнечную энергию) здания зависит от технологии использования гелиосистем. Пластика решения фасадов определяет максимальную эффективность улавливания солнечных лучей;

- энергоактивные здания с интеграцией  систем, воспринимающих энергию  солнца, позволяют значительно повысить  эффективность гелиосистем для  климатических условий средней  полосы России.

Каковы же основные принципы, которых  следует придерживаться при проектировании или реконструкции здания с возможностью использования строительных приемов альтернативного энергоснабжения?

Прежде всего, необходимо учитывать  климат региона и метеоусловия конкретной местности строительства, условия  освещенности солнечными лучами гелиополя. Проект обязательно должен учитывать условия энергосбережения, оптимального восприятия зданием солнечных лучей;

- энерговоспринимающие части установок  необходимо правильно ориентировать  с учетом максимальной эффективности; 

- при проведении строительства и реконструкции жилых зданий с последующим использованием в них альтернативного энергообеспечения необходимо стремиться к созданию энергетически эффективного здания, теплопотери которого сведены к минимуму за счет оптимального объемно-планировочного решения и усиленной теплоизоляции. Предполагается экологический подход к созданию жилой среды;

- рекомендуется интегрированное  использование солнечных установок  с подключением электрогенерирующих  установок к электросети для  сброса избыточной энергии и забора недостающей, т.е. предусматривать дублирующую систему;

- развитие серийного производства, упрощение конструкции альтернативных  систем может значительно снизить  себестоимость энергии от альтернативных  систем;

- при проектировании солнечных  систем для работы в климатических условиях средней полосы России- необходимо стремиться к углу наклона гелиоколлектора 700 и возможности корректировки угла 2 раза в год в зависимости от летне-зимнего периода (400 — летом и 700 — зимой).

Ярким уральским примером стал дом, построенный в поселке Растущий Белоярского района. Специалисты УРФУ, занимающиеся изучением природной энергии, создали его сами для себя. Из заброшенного коровника получился комфортабельный красивый дом общей площадью 2400 м . 25% энергии для нужд дают ветряк мощностью 4 кВт и солнечные батареи.

«В условиях Урала солнечную энергию целесообразно использовать там, где нет других источников питания, – говорит преподаватель кафедры электротехники Игорь Витальевич Кирпичников. – Пока это дорогое удовольствие». За 1 Вт нужно будет заплатить от $ 2 до 8, а за 1 кВт соответственно $ 8000. Здесь предстоят и другие траты: солнечную батарею необходимо будет оснастить аккумулятором, чтобы энергия именно накапливалась и была, так сказать в наличии, когда темно. К тому же, каждый электроприбор нужно обеспечить преобразователем напряжения, т.к. электроток из солнечных батарей получается постоянный. В общем, для Урала использование солнечных батарей скорее получается как дополнение к основному источнику энергии.

В санатории “Обуховский”, расположенном  в Свердловской области, испытываются энергосберегающие технологии для  последующего их внедрения. Для нагрева  минеральной воды в питьевом бювете был установлен солнечный коллектор.

В состав солнечного коллектора входят: солнечные панели, бак-аккумулятор с теплообменником внутри, насосная группа, блок управления (микропроцессор), расширительный бак и система трубопроводов по двухтрубной схеме: антифриз (до -600°С) – минеральная вода.

Солнечная установка смонтирована с целью испытать подобные технологии в условиях Свердловской области, а также определить целесообразность их установки на Урале. Исследование проводилось по заказу министерства энергетики и ЖКХ ГБУ СО “Институт энергосбережения” и НПФ “Энтальпия”. Во время испытаний тепловая мощность солнечного коллектора достигала 7,32 кВт и снижалась при прохождении облаков до 2,43 кВт. По заключению экспертов, пилотный проект удался, но необходимо круглогодичное испытание. В случае удачного завершения эксперимента подобные установки появятся в ряде бюджетных предприятий области. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Потенциал возобновляющихся энергоресурсов, питающихся энергией солнца и возникающих  вследствие взаимодействия Земли, Луны и Солнца, огромен. Были разработаны различные технологии по извлечению и использованию их энергии, которые непрестанно совершенствуются, что повышает конкурентоспособность возобновляемых источников энергии по сравнению с традиционными. Большинство возобновляемых источников энергии являются экологически чистыми, что сегодня является явным преимуществом. Биомасса и энергия ветра уже сейчас играет немало важную роль в энергетическом балансе некоторых стран. Проекты по использованию энергии волн и преобразовании термальной энергии океана большей частью находятся на стадии разработки, и их использование ограничено несколькими экспериментальными установками. Энергия приливов уже сейчас используется на коммерческом уровне и обещает серьезное развитие.

Будущее возобновляемых источников энергии, обсуждаемых здесь, зависит от ряда факторов: рост энергопотребления, рост численности населения, цены на ископаемое топливо, общественное мнение по поводу развития атомной энергетики, экологические вопросы и множество других.

Выводы

1. Bo всем мире наблюдается стремительный рост интереса к фотоэнергетике, которая в ближайшие годы может превратиться в процветающую отрасль промышленности.

2. Основным материалом для изготовления  СЭ в настоящее время и в  перспективе является кристаллический  кремний.

3. Перед промышленно развитыми  странами встает проблема снижения  стоимости кремния - сырца ниже 20 долл/кг и создания специализированного  производства кремния для фотоэнергетики  объемом 10 000 т/год.

4. Технический потенциал России  позволяет ей занять одно из ведущих мест на мировом рынке продаж солнечных элементов, модулей и фотоэлектрических систем.

Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия сможет к 2050 году обеспечить 20-25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы  углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20-25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд. тонн ежегодно.

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Электронная энциклопедия. Режим доступа: http://www.wikipedia.ru
2. Арбузов Ю.Д., Евдокимов В.М., Зайцев С.В., Муругов В.П., Пузаков В.Н. "Возобновляемая энергия" "Вестник энергосбережения Южного Урала". Июнь, 2002.
3. Шпильрайн Э.Э. Проблемы и перспективы возобновляемой энергии в России, 2007.