Солнечная энергия

Солнечная энергия

Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса  атмосферы постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии.

Наша звезда Солнце - единственный источник энергии, обеспечивающий в  глобальном масштабе само существование  жизни на нашей планете. Уникальные условия, в которых находится  Земля, обеспечивают возможность существования  всего многообразия жизненных форм: от простейших бактерий и вирусов  до вершины эволюции - мыслящего  существа - человека.

Еще 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 всего людей  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, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные  лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. 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, нагревалась солнцем 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.

В наше время солнечная энергетика развивается во многих странах мира. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Но у такой энергии есть свои недостатки: зависимость от погоды и времени суток, высокая стоимость конструкции, необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли,

нагрев атмосферы над электростанцией. Но тем не менее, большинство высокоразвитых стран переходят на альтернативные виды топлива, в том числе и на солнечное. В Германии, Испании и Италии около 10% электроэнергии получают из солнечной энергии и фотоэлектрических установок. А в солнечной энергетике США работают 94 тысячи человек.

Среднегодовой показатель интенсивности  солнечного излучения в Украине  составляет 1200–1235 кВт.ч/кв. м, что намного выше, чем в той же Германии. В температурных условиях Украины можно произвести 500–600 кВт.ч/кв. м солнечной тепловой энергии и их использование позволило бы сэкономить 3,4 млн т условного топлива. В Крыму 290-300 солнечных дней в году. То есть, в Украине очень выгодно использовать солнечную энергию, но мы, к сожалению, не используем ее широко. Солнечные станции работают только в Симферополе и на побережье Чёрного моря.

В настоящее время солнечный  нагрев воды является самым эффективным  способом преобразования солнечной  энергии. Для этого производят солнечные коллекторы, которые изготавливаются из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150°С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства «солнечной кухни» составляет $3 — $7. Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 2 млн тонн в 2008—2012 гг.

Также широко используются фотоэлектрические элементы, которые могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т. д. Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта. В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши ж/д поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем. Ещё 20 ноября 1980, Стив Птачек совершил полет на самолёте Solar Impulse, питающемся только солнечной энергией. На 2010 г. солнечный пилотируемый самолет продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.

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 20% всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно