Hur kan du använda solens energi? Sammanfattning: Användning av solenergi. Solvärmekraftverk

Solen är en av de förnybara alternativa energikällorna. Idag används alternativa värmekällor i stor utsträckning inom jordbruket och för befolkningens inhemska behov.

Användningen av solenergi på jorden spelar viktig roll i en människas liv. Med hjälp av sin värme värmer solen, som energikälla, hela vår planets yta. Tack vare dess värmekraft blåser vindar, hav, floder, sjöar värms upp och allt liv på jorden existerar.

Människor började använda förnybara värmekällor för många år sedan, när modern teknik ännu inte existerade. Solen är den mest tillgängliga leverantören av värmeenergi på jorden idag.

Områden för användning av solenergi

Varje år blir användningen av solenergi mer och mer populär. För bara några år sedan användes den för att värma vatten till hus på landet och sommarduschar, och nu används förnybara värmekällor för att generera el och varmvattenförsörjning till bostadshus och industrianläggningar.

Idag används förnybara värmekällor inom följande områden:

  • inom jordbruket, för kraftförsörjning och uppvärmning av växthus, hangarer och andra byggnader;
  • för strömförsörjning av idrottsanläggningar och medicinska institutioner;
  • inom området för flyg- och rymdindustrin;
  • i belysning av gator, parker och andra stadsanläggningar;
  • för elektrifiering av befolkade områden;
  • för uppvärmning, el och varmvattenförsörjning av bostadshus;
  • för hushållens behov.

Funktioner i applikationen

Ljuset som solen sänder ut på jorden omvandlas till termisk energi. Passiva system omfattar byggnader i vilka byggmaterial används som mest effektivt absorberar solstrålningsenergi. Aktiva system inkluderar i sin tur kollektorer som omvandlar solstrålning till energi, samt fotoceller som omvandlar den till elektricitet.

Låt oss ta en närmare titt på hur man korrekt använder förnybara värmekällor.

Sådana system inkluderar solenergibyggnader. Dessa är byggnader byggda med hänsyn till alla funktioner i den lokala klimatzonen. För deras konstruktion används material som gör det möjligt att maximalt utnyttja all termisk energi för uppvärmning, kylning, belysning av bostäder och industrilokaler. Dessa inkluderar följande konstruktionstekniker och material: isolering, trägolv, ljusabsorberande ytor och byggnadens orientering mot söder.

Sådana solsystem möjliggör maximal användning av solenergi, och de betalar snabbt tillbaka kostnaderna för sin konstruktion genom att minska energikostnaderna. De är miljövänliga och låter dig även skapa energioberoende. Det är på grund av detta som användningen av sådan teknik är mycket lovande.

Aktiva system

Till denna grupp hör kollektorer, batterier, pumpar, rörledningar för värmeförsörjning och varmvattenförsörjning i bostaden. De första installeras direkt på hustaken, och resten ligger i källare för att användas för varmvattenförsörjning och uppvärmning.

Sol fotoceller

För att mer effektivt kunna realisera all solenergi används solenergikällor som fotoceller, eller som de också kallas, solceller. På sin yta har de halvledare, som, när de utsätts för solens strålar, börjar röra sig och därigenom genererar elektrisk ström. Denna princip för nuvarande generation innehåller inga kemiska reaktioner, vilket gör att fotoceller kan fungera under lång tid.

Sådana fotovoltaiska omvandlare som solenergikällor är lätta att använda eftersom de är lätta i vikt, lätta att underhålla och är också mycket effektiva när det gäller att utnyttja solenergi.

Idag används solpaneler, som en källa till solenergi på jorden, för att generera varmvatten, värme och elektricitet i varma länder som Turkiet, Egypten och asiatiska länder. I vår region används solen som energikälla för att leverera el till autonoma kraftsystem, lågeffektelektronik och flygplansdrifter.

Solfångare

Användningen av solenergi av solfångare är att de omvandlar strålning till värme. De är indelade i följande huvudgrupper:

  • Platta solfångare. De är de vanligaste. De är bekväma att använda för hushållsuppvärmningsbehov, såväl som för uppvärmning av vatten för varmvattenförsörjning;
  • Vakuumfångare. De används för hushållsbehov när högtemperaturvatten behövs. De består av flera glasrör, som går genom vilka solens strålar värmer dem, och de i sin tur avge värme till vattnet;
  • Luftburna solfångare. De används för luftuppvärmning, luftmassaåtervinning och torkningsinstallationer;
  • Integrerade samlare. De enklaste modellerna. De används för att förvärma vatten, till exempel till gaspannor. I vardagen samlas uppvärmt vatten i en speciell tank - lagringstankar och används sedan för olika behov.

Användningen av solenergi av solfångare sker genom att den samlas i så kallade moduler. De är installerade på taket av byggnader och består av glasrör och plattor, som är målade svarta för att absorbera mer solljus.

Solfångare används för att värma vatten för varmvattenförsörjning och uppvärmning av bostadshus.

Fördelar med solcellsinstallationer

  • de är helt fria och outtömliga;
  • är helt säkra att använda;
  • autonom;
  • ekonomiskt, eftersom medel endast spenderas på inköp av utrustning för installationer;
  • deras användning garanterar frånvaron av strömspänningar, såväl som stabilitet i strömförsörjningen;
  • hållbar;
  • lätt att använda och underhålla.

Användningen av solenergi med sådana installationer blir allt mer populärt varje år. Solpaneler gör det möjligt att spara mycket pengar på uppvärmning och varmvattenförsörjning dessutom är de miljövänliga och skadar inte människors hälsa.


Livet för en modern person är helt enkelt otänkbart utan energi. Ett strömavbrott verkar som en katastrof en person kan inte längre föreställa sig livet utan transport, och matlagning, till exempel över en eld, snarare än på en bekväm gas- eller elektrisk spis är redan en hobby.

Vi använder fortfarande fossila bränslen (olja, gas, kol) för att generera energi. Men deras reserver på vår planet är begränsade, och den dag kommer inte i dag eller imorgon då de kommer att ta slut. Vad ska man göra? Svaret finns redan - att leta efter andra energikällor, icke-traditionella, alternativa, vars tillgång helt enkelt är outtömlig.

Sådana alternativa energikällor inkluderar solen och vinden.

Användning av solenergi

Sol- den mest kraftfulla energileverantören. Vi använder något på grund av vår fysiologiska egenskaper. Men miljoner, miljarder kilowatt går till spillo och försvinner när mörkret faller. Varje sekund ger solen jorden 80 tusen miljarder kilowatt. Det är flera gånger mer än vad alla världens kraftverk producerar.

Föreställ dig bara vilka fördelar användningen av solenergi kommer att ge mänskligheten:

. Oändlighet i tiden. Forskare förutspår att solen inte kommer att slockna på flera miljarder år. Och detta betyder att det kommer att finnas tillräckligt för vår livstid och för våra avlägsna ättlingar.

. Geografi. Det finns inga platser på vår planet där solen inte skiner. Någonstans är det ljusare, någonstans är det svagare, men solen är överallt. Det betyder att det inte kommer att finnas något behov av att omsluta jorden i ett ändlöst nät av trådar, för att försöka leverera elektricitet till avlägsna hörn av planeten.

. Kvantitet. Det finns tillräckligt med solenergi för alla. Även om någon börjar omätbart lagra sådan energi för framtida bruk, kommer det inte att förändra någonting. Tillräckligt för att ladda batterierna och sola på stranden.

. Ekonomisk nytta. Du behöver inte längre spendera pengar på att köpa ved, kol eller bensin. Gratis solljus kommer att ansvara för drift av vattenförsörjning och bil, luftkonditionering och TV, kyl och dator.

. Miljönyttigt. Total avskogning kommer att bli ett minne blott, det kommer inte att finnas något behov av att värma ugnar, bygga nya "Tjernobyl" och "Fukushima" anläggningar, bränna eldningsolja och olja. Varför lägga så mycket kraft på att förstöra naturen när det finns en underbar och outtömlig energikälla på himlen - solen.

Lyckligtvis är det inte drömmar. Forskare uppskattar att år 2020 kommer 15 % av elen i Europa att tillhandahållas av solljus. Och det här är bara början.

Var används solenergi?

. Solpaneler. Batterier installerade på taket av ett hus överraskar inte längre någon. Genom att absorbera solens energi omvandlar de den till elektricitet. I Kalifornien, till exempel, kräver alla nya hemprojekt användning av en solpanel. Och i Holland kallas staden Herhugoward för "solens stad" eftersom alla hus här är utrustade med solpaneler.

. Transport.

Redan nu, under autonom flygning, förser alla rymdfarkoster sig själva med elektricitet från solenergi.

Soldrivna bilar. Den första modellen av en sådan bil presenterades redan 1955. Och redan 2006 franskt företag Venturi har lanserat serietillverkning av solbilar. Dess egenskaper är fortfarande blygsamma: endast 110 kilometers autonom färd och en hastighet på högst 120 km/h. Men nästan alla världsledare inom bilindustrin utvecklar sina egna versioner av miljövänliga bilar.

. Solkraftverk.

. Prylar. Det finns redan laddare för många enheter som går på solen.

Typer av solenergi (solkraftverk)

För närvarande har flera typer av solkraftverk (SPP) utvecklats:

. Torn. Funktionsprincipen är enkel. En enorm spegel (heliostat) roterar efter solen och riktar solens strålar till en kylfläns fylld med vatten. Sedan händer allt som i ett konventionellt värmekraftverk: vatten kokar och förvandlas till ånga. Ångan snurrar en turbin som driver en generator. Den senare genererar el.

. Skivformad. Funktionsprincipen liknar tornets. Skillnaden ligger i själva designen. För det första används inte en spegel, utan flera runda som ser ut som enorma tallrikar. Speglarna monteras radiellt runt mottagaren.

Varje platta SES kan ha flera liknande moduler samtidigt.

. Solceller(använder fotobatterier).

. SES med parabolisk cylindrisk koncentrator. En enorm spegel i form av en cylinder, där ett rör med kylvätska (oftast olja används) är installerat i fokus på parabeln. Oljan värms upp till önskad temperatur och överför värme till vattnet.

. Sol-vakuum. Tomten är täckt med glastak. Luften och jorden under blir varmare. En speciell turbin driver varm luft till ett mottagningstorn, nära vilket en elektrisk generator är installerad. El genereras på grund av temperaturskillnader.

Användning av vindenergi

En annan typ av alternativ och förnybar energikälla är vind. Ju starkare vinden är, desto mer rörelseenergi producerar den. Och kinetisk energi kan alltid omvandlas till mekanisk eller elektrisk energi.

Mekanisk energi som genereras av vind har använts under lång tid. Till exempel när man maler spannmål (berömda väderkvarnar) eller pumpar vatten.

Vindenergi används också:

I vindkraftverk som genererar el. Bladen laddar batteriet, från vilket ström tillförs omvandlarna. Här D.C. konverteras till en variabel.

Transport. Det finns redan en bil som går på vindkraft. En speciell vindinstallation (drake) gör att vattenfartyg kan röra sig.

Typer av vindenergi (vindkraftverk)

. Jord- den vanligaste typen. Sådana vindkraftsparker installeras på kullar eller kullar.

. Havs. De är byggda på grunt vatten, på avsevärt avstånd från kusten. El tillförs land via undervattenskablar.

. Kust- installeras på något avstånd från havet eller havet. Kustnära vindkraftsparker använder kraften från vindar.

. Flytande. Det första flytande vindturbinen installerades 2008 utanför Italiens kust. Generatorer installeras på speciella plattformar.

. Skyhöga vindkraftsparker placeras på höjd på speciella kuddar gjorda av icke brandfarliga material och fyllda med helium. El tillförs marken genom linor.

Utsikter och utveckling

De allvarligaste långsiktiga planerna för användningen av solenergi fastställs av Kina, som år 2020 planerar att bli världsledande på detta område. EEC-länderna håller på att utveckla ett koncept som gör det möjligt att få upp till 20 % av elen från alternativa källor. Det amerikanska energidepartementet sätter en lägre siffra - upp till 14% år 2035. Det finns SES i Ryssland också. En av de mest kraftfulla är installerad i Kislovodsk.

När det gäller användningen av vindenergi, här är några siffror. European Wind Energy Association har publicerat data som visar att vindkraftverk ger el till många länder runt om i världen. I Danmark erhålls alltså 20 % av den förbrukade elen genom sådana installationer, i Portugal och Spanien - 11 %, i Irland - 9 %, i Tyskland - 7 %.

För närvarande finns vindkraftsparker installerade i mer än 50 länder runt om i världen, och deras kapacitet växer från år till år.

Hem > Abstrakt

Kommunal läroanstalt "Lyceum nr 43"

ANVÄNDANDE
SOLENERGI

Avslutad: elev i klass 8A Nikulin Alexey Kontrollerade: Vlaskina Maria Nikolaevna

Saransk, 2008

INTRODUKTION

Solens energi är källan till liv på vår planet. Solen värmer upp atmosfären och jordens yta. Tack vare solenergin blåser det vindar, vattnets kretslopp uppstår i naturen, hav och hav värms upp, växter utvecklas och djur får mat. Det är tack vare solstrålningen som fossila bränslen finns på jorden. Solenergi kan omvandlas till värme eller kyla, drivkraft och elektricitet.

HUR MYCKET SOLENERGIE SLAGDE TILL JORDEN?

Solen strålar enorm mängd energi - cirka 1,1x1020 kWh per sekund. En kilowattimme är den mängd energi som krävs för att driva en 100-watts glödlampa i 10 timmar. Jordens yttre atmosfär fångar upp ungefär en miljondel av den energi som solen sänder ut, eller ungefär 1 500 kvadrillioner (1,5 x 1018) kWh årligen. Men på grund av reflektion, spridning och absorption av atmosfäriska gaser och aerosoler, når endast 47 % av den totala energin, eller cirka 700 quadrillion (7 x 1017) kWh, jordens yta.

ANVÄNDER SOLENERGI

I de flesta länder i världen överstiger mängden solenergi som faller på tak och väggar i byggnader vida den årliga energiförbrukningen för invånarna i dessa hus. Att använda solljus och värme är ett rent, enkelt och naturligt sätt att få alla former av energi vi behöver. Solfångare kan användas för att värma bostäder och kommersiella byggnader och/eller förse dem med varmvatten. Solljus, koncentrerat av paraboliska speglar (reflektorer), används för att generera värme (med temperaturer upp till flera tusen grader Celsius). Den kan användas för uppvärmning eller för att generera el. Dessutom finns det ett annat sätt att producera energi med hjälp av solen - solcellsteknik. Solceller är enheter som omvandlar solstrålning direkt till elektricitet. Solstrålning kan omvandlas till användbar energi med hjälp av vad som kallas aktiva och passiva solsystem. Aktiva solsystem inkluderar solfångare och fotovoltaiska celler. Passiva system uppnås genom att designa byggnader och välja byggmaterial för att maximalt utnyttja solens energi. Solens energi "kontrollerar" vädret på jorden. En stor del av solstrålningen absorberas av haven och haven, vattnet i vilket värms upp, förångas och faller till marken i form av regn, och "matar" vattenkraftverk. Vindkraften som krävs av vindkraftverken genereras på grund av ojämn uppvärmning av luften. En annan kategori av förnybara energikällor som härrör från solenergi är biomassa. Gröna växter absorberar solljus och bildar, som ett resultat av fotosyntesen, organiska ämnen från vilka termisk och elektrisk energi sedan kan erhållas. Vind-, vatten- och biomassaenergi är alltså derivat av solenergi.

PASSIV ANVÄNDNING AV SOLENERGIE

Passiva solcellsbyggnader är de som är utformade för att ta maximal hänsyn till lokala klimatförhållanden, och där lämpliga tekniker och material används för att värma, kyla och tända byggnaden med hjälp av solenergi. Dessa inkluderar traditionella byggtekniker och material som isolering, massiva golv och fönster i söderläge. Sådana bostäder kan i vissa fall byggas utan extra kostnad. I andra fall kan merkostnader som uppstår under byggandet kompenseras av en sänkning av energikostnaderna. Passiva solcellsbyggnader är miljövänliga och bidrar till att skapa energioberoende och en energibalanserad framtid I ​​ett passivt solsystem fungerar byggnadsstrukturen själv som en samlare av solstrålning. Denna definition motsvarar de flesta av de enklaste systemen där värme lagras i en byggnad tack vare dess väggar, tak eller golv. Det finns också system som tillhandahåller speciella element för att lagra värme, inbyggda i byggnadens struktur (till exempel lådor med stenar eller tankar eller flaskor fyllda med vatten). Sådana system klassificeras också som passiv solenergi. Passiva solenergibyggnader är en idealisk plats att bo på. Här känns kopplingen till naturen mer fullständigt, det finns mycket naturligt ljus i ett sådant hus, och det sparar energi.

BERÄTTELSE

Historiskt sett har byggnadsdesign påverkats av lokala klimatförhållanden och tillgången på byggmaterial. Senare separerade mänskligheten sig från naturen och följde vägen för dominans och kontroll över den. Denna väg ledde till samma typ av byggstil för nästan vilken plats som helst. År 100 e.Kr e. Historikern Plinius den yngre byggde ett sommarhus i norra Italien, vars ett av rummen hade fönster av tunn glimmer. Rummet var varmare än de andra och krävde mindre ved för att värma det. I de berömda romerska baden under I-IV-talen. n. e. Stora fönster mot söder installerades speciellt för att mer solvärme skulle komma in i byggnaden. Av VI Art. Solrum i hem och offentliga byggnader blev så vanliga att Justinian Coad införde en "rätt till sol" för att garantera individuell tillgång till solen. På 1800-talet var växthus mycket populära, där det var på modet att strosa i skuggan av frodiga växter. På grund av strömbrist under andra världskriget, i slutet av 1947 i USA, var byggnader som använde passiv solenergi. i så stor efterfrågan att The Libbey-Owens-Ford Glass Company publicerade en bok som heter Your Solar Home, som innehöll 49 av de bästa solenergibyggnadsdesignerna. I mitten av 1950-talet ritade arkitekten Frank Breijers världens första passiva solcellskontorsbyggnad. Solvarmvattensystemet installerat i den har fungerat utan avbrott sedan dess. Själva Bridgers-Paxton-byggnaden är listad i landets National Historic Register som världens första soluppvärmda kontorsbyggnad efter andra världskriget avledde allmänhetens uppmärksamhet från solenergibyggnader och energieffektivitetsfrågor. Sedan mitten av 1990-talet har marknaden förändrat sin inställning till ekologi och användning av förnybar energi och inom byggandet har trender dykt upp som kännetecknas av en kombination av den framtida byggnadens utformning med den omgivande naturen.

PASSIVA SOLSYSTEM

Det finns flera huvudsakliga sätt att passivt använda solenergi i arkitektur. Genom att använda dem kan du skapa många olika upplägg, och erhåller därigenom en mängd olika byggnadsdesigner. Prioriteringarna när man bygger en byggnad med passiv solenergi är: bra placering av huset; stort antal fönster i söderläge (på norra halvklotet) för att släppa in mer solljus vintertid(och vice versa, ett litet antal fönster som vetter mot öster eller väster för att begränsa insläppet av oönskat solljus på sommaren); korrekt beräkning av den termiska belastningen på inredningen för att undvika oönskade temperatursvängningar och behålla värmen på natten, välisolerad byggnadsstruktur Placeringen, isoleringen, orienteringen av fönster och den termiska belastningen på rummen måste bilda ett enda system. För att minska interna temperaturfluktuationer bör isolering placeras på utsidan av byggnaden. Men i områden med snabb intern uppvärmning, där lite isolering krävs, eller med låg värmekapacitet, bör isoleringen vara på insidan. Då blir byggnadsdesignen optimal för alla mikroklimat. Det är värt att notera att den korrekta balansen mellan den termiska belastningen på lokalerna och isoleringen leder inte bara till energibesparingar utan också till besparingar i byggmaterial.

SOLARKITEKTUR OCH AKTIV SOL
SYSTEM

Vid byggnadsprojektering bör även användningen av aktiva solsystem (se nedan), såsom solfångare och solcellspaneler, övervägas. Denna utrustning är installerad på södra sidan av byggnaden. För att maximera värmeeffekten på vintern måste solfångare i Europa och Nordamerika installeras i en vinkel större än 50° från horisontalplanet. Fasta solcellsbatterier tas emot inom ett år största antal solstrålning, när lutningsvinkeln i förhållande till horisontnivån är lika med den geografiska latitud där byggnaden är belägen. Lutningen på en byggnads tak och dess sydliga orientering är viktiga överväganden när man utformar en byggnad. Solfångare för varmvattenförsörjning och solcellspaneler bör placeras i närheten av platsen för energiförbrukningen. Det är viktigt att komma ihåg att den nära platsen för badrummet och köket gör att du kan spara på att installera aktiva solsystem (i det här fallet kan du använda en solfångare för två rum) och minimera energiförlusterna för transport. Huvudkriteriet vid val av utrustning är dess effektivitet.

RESUME

Passiv användning av solljus ger cirka 15 % av uppvärmningsbehovet för en standardbyggnad och är en viktig källa till energibesparingar. Vid design av en byggnad måste principer för passiv solenergi beaktas för att maximera användningen av solenergi. Dessa principer kan tillämpas var som helst och praktiskt taget utan extra kostnad.

SOLFAMLARE

Sedan urminnes tider har människan använt solens energi för att värma vatten. Många solenergisystem bygger på användningen av solfångare. Kollektorn absorberar ljusenergi från solen och omvandlar den till värme, som överförs till en kylvätska (vätska eller luft) och sedan används för att värma upp byggnader, värma vatten, generera elektricitet, torka jordbruksprodukter eller laga mat. Solfångare kan användas i nästan alla processer som använder värme För ett typiskt bostadshus eller lägenhet i Europa och Nordamerika är vattenuppvärmning den näst mest energikrävande hushållsprocessen. För ett antal hus är det till och med det mest energikrävande. Att använda solenergi kan minska kostnaderna för uppvärmning av hushållsvatten med 70 %. Kollektorn förvärmer vattnet som sedan tillförs en traditionell varmvattenberedare eller panna där vattnet värms upp till önskad temperatur. Detta resulterar i betydande kostnadsbesparingar. Ett sådant system är enkelt att installera och kräver nästan inget underhåll. Numera används solvärmesystem i privata hem, flerbostadshus, skolor, biltvättar, sjukhus, restauranger, jordbruk och industri. Alla dessa anläggningar har något gemensamt: de använder varmvatten. Husägare och företagsledare har redan sett att solvärmesystem för vatten är kostnadseffektiva och kan möta varmvattenbehoven i alla regioner i världen.

BERÄTTELSE

Människor har värmt upp vatten med hjälp av solen sedan urminnes tider, innan fossila bränslen tog en ledande plats i världens energiförsörjning. Principer solvärme känt i tusentals år. En svartmålad yta blir väldigt varm i solen, medan ljusa ytor värms mindre och vita ytor värms mindre än andra. Den här egenskapen används i solfångare - de mest kända enheterna som direkt använder solens energi. Samlare utvecklades för cirka tvåhundra år sedan. Den mest kända av dessa, plattsamlaren, gjordes 1767 av en schweizisk vetenskapsman vid namn Horace de Saussure. Senare användes den för matlagning av Sir John Herschel under hans expedition till Sydafrika på 30-talet av 1800-talet. Tekniken för att tillverka solfångare nådde nästan moderna nivåer 1908, när William Bailey från amerikanska "Carnegie Steel Company" uppfann. en kollektor med en värmeisolerad kropp och kopparrör. Denna samlare var mycket lik ett modernt termosifonsystem (se nedan). I slutet av första världskriget hade Bailey sålt 4 000 av dessa grenrör, och affärsmannen i Florida som köpte patentet av honom hade sålt nästan 60 000 1941. Kopparransonering som infördes i USA under andra världskriget ledde till en kraftig nedgång på marknaden för solvärmare Fram till den globala oljekrisen 1973 föll dessa enheter i glömska. Krisen har dock väckt nytt intresse för alternativa energikällor. Som ett resultat har efterfrågan på solenergi ökat. Många länder är mycket intresserade av utvecklingen av detta område. Effektiviteten hos solvärmesystem har ökat stadigt sedan 1970-talet, tack vare användningen av härdat glas med reducerat järn för kollektorbeklädnad (det överför mer solenergi än vanligt glas), förbättrad värmeisolering och hållbara selektiva beläggningar.

TYPER AV SOLFÅLLARE

En typisk solfångare lagrar solenergi i takmonterade moduler av rör och metallplåtar som målats svart för att maximera strålningsabsorptionen. De är inneslutna i ett glas- eller plasthus och lutade mot söder för att fånga maximalt solljus. Således är uppsamlaren ett miniatyrväxthus som samlar värme under en glaspanel. Eftersom solinstrålningen fördelas över ytan måste solfångaren ha en stor yta finns i olika storlekar och utföranden beroende på deras användning. De kan förse hushållen med varmvatten för tvätt, bad och matlagning, eller användas för att förvärma vatten till befintliga varmvattenberedare. För närvarande erbjuder marknaden många olika modeller samlare. De kan delas in i flera kategorier. Exempelvis särskiljs flera typer av kollektorer beroende på den temperatur de producerar: Lågtemperaturkollektorer producerar låggradig värme, under 50 grader Celsius. De används för att värma vatten i simbassänger och i andra fall när det inte krävs för varmt vatten. Typiskt är dessa glasade plana kollektorer, i vilka värmeöverföring sker genom en vätska, eller koncentratorkollektorer, i vilka värme koncentreras. En representant för den senare är en evakuerad rörformig kollektor, som ofta används för att värma vatten i bostadssektorn.

FUNKTIONSPRINCIP

Luftburna solfångare kan delas in i grupper enligt metoden för luftcirkulation. I den enklaste av dem passerar luft genom ett grenrör under en absorbator. Denna typ av kollektor är endast lämplig för att höja temperaturen med 3-5 °C på grund av höga värmeförluster på kollektorns yta genom konvektion och strålning. Dessa förluster kan reduceras avsevärt genom att täcka absorbatorn med ett transparent material med låg infraröd ledningsförmåga. I en sådan uppsamlare sker luftflöde antingen under absorbatorn eller mellan absorbatorn och den transparenta beläggningen. Tack vare det genomskinliga locket reduceras värmestrålningen från absorbatorn något, men på grund av minskningen av konvektiv värmeförlust kan en temperaturhöjning på 20-50 °C uppnås, beroende på mängden solstrålning och intensiteten hos luftflöde. Det är möjligt att ytterligare minska värmeförlusten genom att passera luftflödet både över och under absorbatorn, eftersom detta fördubblar värmeöverföringsytan. Värmeförlusterna på grund av strålning kommer att minska på grund av absorbatorns lägre temperatur. Men samtidigt minskar absorbatorns absorptionsförmåga på grund av dammansamling om luftflödet passerar på båda sidor av absorbatorn Vissa solfångare kan minska kostnaderna genom att ta bort glas, en metalllåda och värmeisolering . Denna kollektor är gjord av svarta perforerade metallplåtar, vilket möjliggör god värmeöverföring. Solen värmer metallen, och fläkten drar uppvärmd luft genom hål i metallen. Sådana samlare av olika storlekar används i privata hem. En typisk kollektor på 2,4 gånger 0,8 meter kan värma 0,002 m3 utomhusluft per sekund. En solig vinterdag värms luften i kollektorn upp med 28 °C jämfört med uteluften. Samtidigt förbättras luftkvaliteten inne i huset, eftersom solfångaren direkt värmer den friska luften som kommer utifrån. Dessa uppsamlare har uppnått mycket hög effektivitet - i vissa industriella tillämpningar överstiger den 70%. Dessutom kräver de varken inglasning eller isolering och är billiga att tillverka.

KONCENTRATORER

Fokuserande samlare (koncentratorer) använder spegelytor för att koncentrera solenergin på en absorbator, även kallad kylfläns. Temperaturen de uppnår är betydligt högre än plattkollektorer, men de kan bara koncentrera direkt solstrålning, vilket leder till dålig prestanda i dimmigt eller molnigt väder. Spegelytan fokuserar solljus som reflekteras från en stor yta till en mindre absorberande yta och uppnår därmed hög temperatur. I vissa modeller är solstrålningen koncentrerad till en brännpunkt, medan i andra är solens strålar koncentrerade längs en tunn brännpunkt. Mottagaren är placerad vid brännpunkten eller längs fokuslinjen. Kylvätskan passerar genom behållaren och absorberar värme. Sådana koncentratorsamlare är mest lämpade för regioner med hög solinstrålning - nära ekvatorn och i ökenområden Koncentratorer fungerar bäst när de är vända direkt mot solen. För detta ändamål används spårningsanordningar som vänder samlaren mot solen under dagen. Enaxelföljare roterar från öst till väst; biaxial - från öst till väst och från norr till söder (för att följa solens rörelse över himlen under hela året). Koncentratorer används främst i industriella installationer eftersom de är dyra och spårningsenheter kräver konstant underhåll. Vissa solenergisystem i bostäder använder paraboliska koncentratorer. Dessa installationer används för varmvattenförsörjning, uppvärmning och vattenrening. I hushållssystem används främst enaxliga spårningsanordningar - de är billigare och enklare än biaxiala. Mer information Du hittar information om koncentratorer i kapitlet om solvärmeverk.

SOLUGNAR OCH DISTILLERARE

Det finns andra billiga, tekniskt okomplicerade solfångare för smala ändamål - solugnar (för matlagning) och solenergidestillerare, som gör att du billigt kan få destillerat vatten från nästan vilken källa som helst. Solugnar är billiga och enkla att tillverka. De består av en rymlig, välisolerad låda, fodrad med ljusreflekterande material (som folie), täckt med glas och utrustad med en extern reflektor. Den svarta pannan fungerar som en absorbator och värms upp snabbare än konventionella köksredskap av aluminium eller rostfritt stål. Solugnar kan användas för att desinficera vatten genom att få det att koka upp. De är baserade på principen om avdunstning av vatten från en öppen behållare. En soldestillatör använder solens energi för att påskynda denna process. Den består av en mörkfärgad, isolerad behållare med glas, som lutar så att kondenserande färskvatten rinner in i en speciell behållare. En liten solbrännare -- ungefär lika stor som en köksspis -- kan producera upp till tio liter destillerat vatten en solig dag.

EXEMPEL PÅ ANVÄNDNING AV SOLENERGI

Solenergi används i följande fall:
    tillhandahålla varmvatten till bostadsbyggnader, offentliga byggnader och industriföretag; uppvärmning av simbassänger; uppvärmning av rum; torkning av jordbruksprodukter etc.; kylning och luftkonditionering; vattenrening; matlagning.
Teknikerna som används är fullt utvecklade och de två första är också ekonomiskt genomförbara under gynnsamma förhållanden. Se nedan för en separat artikel om koncentrerade kollektorer, som är användbara för att generera elektricitet, särskilt i regioner med mycket solstrålning (se kapitlet "Solvärmekraftverk").

SOLAR VARMVATTENSYSTEM

För närvarande använder flera miljoner hem och företag solsystem värmevatten. Detta är en ekonomisk och pålitlig typ av varmvattenförsörjning. Uppvärmning av vatten för hushållsändamål eller uppvärmning med solenergi är en naturlig och enkel metod för att spara energi och bevara fossila bränslereserver. Ett väldesignat och rätt installerat solsystem kan på grund av sitt estetiska utseende öka värdet på en bostad. I nya byggnader ingår sådana system i den övergripande byggplanen, så att de är praktiskt taget osynliga utifrån, samtidigt som det ofta är svårt att anpassa systemet till en gammal byggnad på miljön. Att använda en solfångare kan minska koldioxidutsläppen till atmosfären med ett till två ton per år. Att byta till solenergi förhindrar även utsläpp av andra föroreningar som svaveldioxid, kolmonoxid och dikväveoxid Varmvatten är den vanligaste typen direkt ansökan solenergi. En typisk installation består av en eller flera kollektorer i vilka vätskan värms upp av solen, samt en tank för lagring av varmvatten som värms upp av värmevätskan. Även i regioner med relativt lite solinstrålning, som norra Europa, kan ett solsystem tillhandahålla 50-70 % av varmvattenbehovet. Det är omöjligt att få ut mer, förutom genom säsongsreglering (se kapitel nedan). I södra Europa kan solel stå för 70-90 % av varmvattenförbrukningen. Att värma vatten med solenergi är ett mycket praktiskt och ekonomiskt sätt. Medan solcellssystem uppnår verkningsgrader på 10-15%, uppnår termiska solsystem verkningsgrader på 50-90%. I kombination med braskaminer kan tappvarmvattenbehovet tillgodoses praktiskt taget året runt utan användning av fossila bränslen.

KAN EN SOLFångare TÄVLA
MED KONVENTIONELLA VÄRMARE?

Kostnaden för en komplett varmvattenförsörjning och värmesystem i olika länder skiljer sig markant: i Europa och USA varierar det från 2000 till 4000 US-dollar. Det beror i synnerhet på kraven på varmvatten i ett visst land och på klimatet. Den initiala investeringen i ett sådant system är vanligtvis högre än vad som krävs för att installera en el- eller gasvärmare, men när alla kostnader läggs samman är de totala livstidskostnaderna för solvärmare vanligtvis lägre än för traditionella värmesystem. Det bör noteras att den huvudsakliga återbetalningstiden för medel som investeras i ett solsystem beror på priserna på fossila energiresurser som det ersätter. I EU är återbetalningstiden vanligtvis mindre än 10 år. Den förväntade livslängden för solvärmesystem är 20-30 år En viktig egenskap hos en solcellsanläggning är dess energiåterbetalningstid - den tid som krävs för en solcellsanläggning att generera samma mängd energi som skulle läggas på sin produktion. I norra Europa, som tar emot mindre solenergi än andra bebodda delar av världen, betalar en solvärmevatteninstallation sig på 3-4 år.

UPPVÄRMNING AV RUM MED SOLENERGI

Ovan pratade vi bara om att värma vatten med hjälp av solenergi. Ett aktivt solvärmesystem kan inte bara ge varmvatten, utan även tilläggsvärme genom ett fjärrvärmesystem. För att säkerställa prestanda hos ett sådant system måste centralvärmetemperaturen vara minimal (helst cirka 50 °C), och det är också nödvändigt att ackumulera värme för uppvärmning. Ett bra beslutär en kombination av en solvärmeinstallation med golvvärme, där golvet är en värmeackumulator Solcellsinstallationer för rumsuppvärmning är mindre lönsamma än varmvattenberedare, både ur ekonomisk och energisynpunkt, eftersom uppvärmning sällan krävs i den. sommar. Men om du behöver värma rum på sommaren (till exempel i bergsområden), blir värmesystem lönsamma. I Centraleuropa, till exempel, kan cirka 20 % av den totala värmebelastningen i ett traditionellt hem och cirka 50 % av ett lågenergihus försörjas av ett modernt aktivt solsystem utrustat med ett värmelagringssystem. Resterande värme måste tillhandahållas av ett extra kraftverk. För att öka andelen energi som tas emot från solen är det nödvändigt att öka volymen på värmeackumulatorn. I Schweiz är solcellsanläggningar utformade för privata hus med välisolerade lagringstankar med en kapacitet på 5-30 m 3. så kallade Jenny-system), men de är dyra och varmvattenlagring är ofta opraktisk. Solkomponenten i Jenny-systemet överstiger 50 % och når till och med 100 %. Om ovanstående system helt och hållet drevs av ett solvattenuppvärmningssystem, då en kollektor med en yta på 25 m 3 och en lagringstank med en volym på 85 m 3 med en värmeisoleringstjocklek på 100 cm skulle behövas En ökning av den termiska kapaciteten på batterienergin leder till betydande förbättringar av praktiska lagringsmöjligheter. effektivt att investera i värmeisolering för att minska värmebehovet.

INDUSTRIELL ANVÄNDNING AV SOLVÄRME

Inte bara hushåll, utan även företag använder solvärmare för att förvärma vatten innan de använder andra metoder för att få det att koka eller avdunsta. Mindre beroende av fluktuerande energipriser är en annan faktor som gör solsystem till en attraktiv investering. Vanligtvis resulterar installation av en solvärmare i snabba och betydande energibesparingar. Beroende på den erforderliga volymen varmvatten och det lokala klimatet kan ett företag spara 40-80 % av kostnaden för el och andra energiresurser. Till exempel försörjs mer än 85 % av det dagliga varmvattenbehovet i den 24 våningar höga Kuk Jay-kontorsbyggnaden i Seoul, Sydkorea, av ett solvärmesystem för vatten. Systemet har varit i drift sedan 1984. Det visade sig vara så effektivt att det överträffade de planerade indikatorerna och ger dessutom från 10 till 20 % av det årliga värmebehovet. Det finns flera olika typer av solvärmesystem. Mängden varmvatten som ett företag vanligtvis behöver kan dock endast förses med ett aktivt system. Aktivt system består vanligtvis av solfångare installerade på takets södra sluttning (på norra halvklotet) och en lagringstank installerad nära solfångaren. När tillräckligt med solstrålning träffar panelen aktiverar en speciell regulator en pump som börjar driva vätska - vatten eller frostskyddsmedel - genom solpanel. Vätskan tar emot värme från uppsamlaren och överför den till vattenreservoaren, där den lagras tills den behövs. Om solcellssystemet inte värmer vattnet till önskad temperatur kan en extra energikälla användas. Systemets typ och storlek bestäms enligt samma princip som storleken på solfångaren för ett bostadshus (se ovan). Underhåll av industriella solsystem beror på typen och storleken på systemet, men på grund av dess enkelhet kräver det minimalt underhåll. För många kommersiella och industriella aktiviteter är den största fördelen med en solfångare bränsle- och energibesparingar. Vi får dock inte glömma de betydande miljöfördelarna. Utsläppen av föroreningar som svaveldioxid, kolmonoxid och dikväveoxid minskar när en företagare bestämmer sig för att använda en renare energikälla – solen.

SOLKYLNING

Den globala efterfrågan på energi för luftkonditionering och kylning ökar. Detta beror inte bara på det ökande behovet av komfort i utvecklade länder, utan också på behovet av att lagra mat och medicinska förnödenheter i varma klimatregioner, särskilt i tredje världens länder. Det finns tre huvudsakliga metoder för aktiv kylning. Först och främst användningen av elektriska kompressorer, som är standardkylanordningen i Europa idag. För det andra, användningen av absorptsom drivs av termisk energi. Båda typerna används för luftkonditionering, d.v.s. kylvatten till 5 °C och frysning under 0 °C. Det finns ett tredje alternativ för luftkonditionering - evaporativ kylning. Alla system kan köras på solenergi, deras ytterligare fördel är användningen av absolut säkra arbetsvätskor: vanligt vatten, saltlösning eller ammoniak. Möjliga tillämpningar av denna teknik är inte bara luftkonditionering, utan även kylning för matförvaring etc.

TORKNING

En solfångare som värmer luften kan fungera som en billig värmekälla för torkning av grödor - spannmål, frukt eller grönsaker. Eftersom solfångare med hög verkningsgrad värmer lufttemperaturen i ett rum med 5-10 °C (och komplexa enheter - ännu mer), kan de användas för luftkonditionering i lager Användningen av enkla och billiga solfångare för att värma luft när torkning av grödor är lovande för att minska enorma skördeförluster i utvecklingsländer. Brist på adekvata lagringsförhållanden leder till betydande matförluster. Även om det är omöjligt att exakt beräkna omfattningen av skördeförlusterna i dessa länder, uppskattar vissa källor att det är cirka 50-60 %. För att undvika sådana förluster säljer producenterna vanligtvis skörden direkt efter skörd till låga priser. Att minska förlusterna genom att torka färsk frukt skulle gynna både producenter och konsumenter. I vissa utvecklingsländer används torkmetoden flitigt för att konservera mat. utomhus. För att göra detta läggs produkten ut på marken, stenar, vägkanter eller tak. Fördelen med denna metod är dess enkelhet och låga kostnad. Kvaliteten på slutprodukten är dock dålig på grund av långa torktider, kontaminering, insektsangrepp och förstörelse på grund av överhettning. Dessutom är det svårt att uppnå en tillräckligt låg fukthalt och resulterar ofta i att produkten förstörs under lagring. Införandet av soltorkar kommer att bidra till att förbättra kvaliteten på torkade produkter och minska förlusterna.

SOLAR UGN

Framgångsrik användning solugnar(plattor) noterades i Europa och Indien redan på 1700-talet. Solspisar och ugnar absorberar solenergi och omvandlar den till värme, som ackumuleras i ett slutet utrymme. Den upptagna värmen används för matlagning, stekning och bakning. Temperaturen i en solugn kan nå 200 grader Celsius olika former och storlekar. Här är några exempel: ugn, koncentratorugn, reflektor, solångare, etc. Med alla olika modeller fångar alla kaminer värme och håller den i en värmeisolerad kammare. I de flesta modeller påverkar solljus maten direkt.

LÅDA SOLAR UGN

Boxsolugnar består av en välisolerad box, målad svart inuti, i vilken svarta krukor med mat placeras. Lådan är täckt med ett tvålagers "fönster", som släpper in solstrålning i lådan och håller värmen inuti. Dessutom är ett lock med en spegel fäst på den. inuti, som, när den är vikt, förbättrar den infallande strålningen, och när den är stängd förbättrar ugnens värmeisolering De främsta fördelarna med boxsolugnar:
    Både direkt och diffus solstrålning används. De kan värma flera kastruller samtidigt. De är lätta, bärbara och lätta att hantera. De behöver inte vända sig efter solen. Måttliga temperaturer gör omrörning onödig. Maten håller sig varm hela dagen. De är lätta att tillverka och reparera med hjälp av lokala material. De är relativt billiga (jämfört med andra typer av solugnar).
Naturligtvis har de också några nackdelar:
    Du kan bara laga mat med dem på dagtid. På grund av den måttliga temperaturen tar tillagningen lång tid. Glaslocket leder till betydande värmeförluster. Sådana ugnar "kan inte" steka.
På grund av sina fördelar är sollådeugnar den vanligaste typen av solugnar. De finns i olika typer: industriproduktion, hantverksmässigt och hemlagat; formen kan likna en platt resväska eller en bred, låg låda. Det finns också stationära ugnar gjorda av lera, med ett horisontellt lock (i tropiska och subtropiska regioner) eller lutande (i tempererade klimat). För en familj på fem rekommenderas standardmodeller med en öppningsarea (ingångsyta) på ca 0,25 m2. Det finns även större versioner av kaminer på rea - 1 m2 eller mer.

SPEGELSKAMINER (Med REFLEKTOR)

Den enklaste spegelugnen består av en parabolisk reflektor och ett pannställ placerat i ugnens brännpunkt. Om kaminen utsätts för solen, reflekteras solljus från alla reflektorer till den centrala punkten (fokus), vilket värmer pannan. Reflektorn kan vara en paraboloid gjord av exempelvis stålplåt eller reflekterande folie. Den reflekterande ytan är vanligtvis gjord av polerad aluminium, spegelmetall eller plast, men kan också bestå av ett antal små platta speglar fästa på paraboloidens insida. Beroende på önskad brännvidd kan reflektorn ha formen av en djup skål i vilken pannan med mat är helt nedsänkt (kort brännvidd, disken är skyddad från vinden) eller en grund tallrik om pannan är installerad vid en brännpunkt på ett visst avstånd från reflektorn Alla ugnar är reflektorer använder endast direkt solstrålning, och måste därför ständigt vända sig bakom solen. Detta komplicerar deras funktion, eftersom det gör användaren beroende av vädret och kontrollenheten. Fördelar med spegelugnar: Möjligheten att nå höga temperaturer och följaktligen snabb matlagning. Relativt billiga modeller. Vissa av dem kan också användas för bakning. De listade fördelarna är också åtföljda av några nackdelar: Beroende på brännvidden måste ugnen vända sig bakom solen ungefär var 15:e minut. Endast direkt strålning används, och diffust solljus går förlorat. Även med lite molnighet är stora värmeförluster möjliga. Att hantera en sådan kamin kräver en viss skicklighet och förståelse för principerna för dess funktion. Strålningen som reflekteras av reflektorn är mycket ljus, förblindar ögonen och kan leda till brännskador vid kontakt med brännpunkten. Matlagning är begränsad till dagtid. Kocken måste arbeta i den varma solen (förutom ugnar med fast fokus). Kaminens effektivitet är starkt beroende av vindens växlande styrka och riktning. En maträtt som tillagas under dagen svalnar till kvällen Svårigheten att hantera dessa ugnar, i kombination med att kocken tvingas stå i solen, är huvudorsaken deras låga popularitet. Men i Kina, där matlagning traditionellt kräver hög värme och kraft, är de utbredda.

SOLDESTILLATION

Runt om i världen saknar många människor rent vatten. Av de 2,4 miljarder människor i utvecklingsländerna har färre än 500 miljoner tillgång till rent dricksvatten, än mindre destillerat vatten. Soldestillation kan hjälpa till att lösa detta problem. En soldestillerare är en enkel anordning som förvandlar salt eller förorenat vatten till rent, destillerat vatten. Principen för soldestillation har varit känd sedan länge. På 300-talet f.Kr. föreslog Aristoteles en metod för att förånga havsvatten för att producera dricksvatten. Men solen byggdes fortfarande inte förrän 1874, när J. Harding och S. Wilson byggde den i Chile för att ge rent vatten till en gruvby. Dessa 4 700 m2 producerade fortfarande 24 000 liter vatten per dag. För närvarande finns sådana högkapacitetsinstallationer tillgängliga i Australien, Grekland, Spanien, Tunisien och ön St. Vincent i Karibiska havet. Mindre anläggningar är i utbredd användning i andra länder Nästan alla havskuster och ökenområden kan förvandlas till beboeliga genom att använda solenergi för att höja och rena vatten. Alla steg i denna process - pumpdrift, rengöring och tillförsel av vatten till destillatören - utförs med hjälp av solenergi.

VATTENKVALITET

Vattnet som erhålls från en sådan anläggning är av hög kvalitet. Oftast visar hon bästa resultat vid testning av mängden ämnen lösta i vatten. Det är också mättat med luft, eftersom det kondenserar i stillastående i närvaro av luft. Vatten kan smaka konstigt till en början eftersom det inte innehåller de mineraler som de flesta av oss är vana vid. Tester visar att destillation eliminerar alla bakterier och minskar bekämpningsmedel, gödningsmedel och lösningsmedel med 75-99,5 %. Allt detta är av stor betydelse för länder där människor fortsätter att dö av kolera och annat infektionssjukdomar.

TERMISKA SOLkraftverk

Förutom att direkt använda solvärme kan den i regioner med hög solstrålning användas för att generera ånga, som vänder en turbin och genererar elektricitet. Solvärmeproduktion i stor skala är ganska konkurrenskraftig. Industriella tillämpningar av denna teknik går tillbaka till 1980-talet; Sedan dess har branschen vuxit snabbt. För närvarande har amerikanska elbolag redan installerat mer än 400 megawatt solvärmekraftverk, som ger el till 350 000 människor och ersätter motsvarande 2,3 miljoner fat olja per år. Nio kraftverk belägna i Mojaveöknen (i den amerikanska delstaten Kalifornien) har 354 MW installerad kapacitet och har samlat på sig 100 års erfarenhet av industriell drift. Denna teknik är så avancerad att den, enligt tjänstemän, kan konkurrera med traditionell kraftgenereringsteknik i många områden i USA. Projekt för att använda solvärme för att generera el kommer också att påbörjas inom kort i andra regioner i världen. Indien, Egypten, Marocko och Mexiko utvecklar relevanta program, med bidrag för deras finansiering från Global Protection Program miljö(GEF). I Grekland, Spanien och USA utvecklas nya projekt av oberoende kraftproducenter. Baserat på metoden för värmeproduktion är solvärmekraftverk uppdelade i solkoncentratorer (speglar) och soldammar.

SOLKONCENTRATORER

Sådana kraftverk koncentrerar solenergin med hjälp av linser och reflektorer. Eftersom denna värme kan lagras kan sådana stationer generera elektricitet efter behov, dag som natt, i alla väder. Stora speglar - med en punkt eller linjär fokus - koncentrerar solens strålar i en sådan utsträckning att vatten förvandlas till ånga, vilket frigör tillräckligt med energi. att vända turbinen. Företaget "Luz Corp." installerade enorma fält av sådana speglar i den kaliforniska öknen. De producerar 354 MW el. Dessa system kan omvandla solenergi till elektricitet med en verkningsgrad på cirka 15%. olika stadier utveckling. Parabolkoncentratorer används redan i industriell skala: i Mojaveöknen (Kalifornien) är installationskapaciteten 354 MW. Kraftverk av soltornstyp genomgår demonstrationsprojektfasen. Ett pilotprojekt kallat "Solar Two" med en kapacitet på 10 MW testas i Barstow (USA). System av disktyp går igenom stadiet av demonstrationsprojekt. Flera projekt är under designutveckling. En prototypstation på 25 kilowatt fungerar i Golden (USA). Solvärmekraftverk har ett antal funktioner som gör dem till en mycket attraktiv teknik på den växande globala marknaden för förnybar energi har kommit en svår väg under de senaste decennierna. Fortsatt utvecklingsarbete bör göra dessa system mer konkurrenskraftiga med fossila bränslen, öka deras tillförlitlighet och ge ett seriöst alternativ till den ständigt ökande efterfrågan på elektricitet. Varken fokuseringsspeglar eller solceller (se nedan) kan producera energi nattetid. För detta ändamål måste solenergi som ackumulerats under dagen lagras i värmelagringstankar. Denna process sker naturligt i så kallade soldammar. Soldammar har en hög saltkoncentration i bottenlagren av vatten, ett icke-konvektivt mellanlager i vilket saltkoncentrationen ökar med djupet, och ett konvektivt lager med ett lågt saltvatten. koncentration på ytan. Solljus faller på dammens yta och värmen hålls kvar i de lägre vattenlagren på grund av den höga koncentrationen av salt. Vatten med hög salthalt, uppvärmd av solenergi som absorberas av dammens botten, kan inte stiga på grund av dess höga densitet. Det ligger kvar på botten av dammen och värms gradvis upp tills det nästan kokar (medan de övre lagren av vatten förblir relativt kalla). Den varma botten "saltlösningen" används dag eller natt som en värmekälla, tack vare vilken en speciell organisk kylvätsketurbin kan generera elektricitet. Mellanskiktet i en soldamm fungerar som värmeisolering och förhindrar konvektion och värmeförlust från botten till ytan. Temperaturskillnaden mellan botten och ytan av dammvattnet är tillräcklig för att driva generatorn. Kylvätskan, som passerar genom rör genom det undre lagret av vatten, matas sedan in i ett slutet Rankine-system, i vilket en turbin roterar för att producera elektricitet. 1. Hög saltkoncentration2. Mellanlager.3. Låg saltkoncentration4. Kallt vatten "in" och varmt vatten "ut"

FOTOVOLTAISKA CELLER

Enheter för att direkt omvandla ljus eller solenergi till elektricitet kallas fotovoltaik (på engelska Photovoltaics, från grekiska foton - ljus och namnet på enheten för elektromotorisk kraft - volt). Omvandlingen av solljus till elektricitet sker i solceller gjorda av halvledarmaterial som kisel, som producerar en elektrisk ström när de utsätts för solljus. Genom att koppla ihop solcellsceller till moduler, och de i sin tur med varandra, är det möjligt att bygga stora solcellsstationer. Den hittills största stationen är Carrisa Plain-anläggningen på 5 megawatt i den amerikanska delstaten Kalifornien. Verkningsgraden för solcellsanläggningar är för närvarande cirka 10 %, men enskilda solceller kan nå verkningsgrader på 20 % eller mer.

SOLMODULER

En solcellsmodul är ett batteri av sammankopplade solceller inrymt under ett glasskydd. Ju mer intensivt ljus som faller på fotocellerna och ju större yta de har, desto mer elektricitet genereras och desto större ström. Moduler klassificeras efter toppeffekt i watt (Wp). Watt är en måttenhet för effekt. En peak watt är en teknisk egenskap som anger effektvärdet för en installation under vissa förhållanden, d.v.s. när solinstrålning på 1 kW/m2 faller på elementet vid en temperatur på 25 °C. Denna intensitet uppnås med gott väderförhållanden och solen är i zenit. För att producera en toppwatt behöver du ett element som mäter 10 x 10 cm. Större moduler, 1 m x 40 cm i yta, producerar ca 40-50 Wp. Solinstrålningen når dock sällan 1 kW/m2. Dessutom värms modulen upp betydligt över den nominella temperaturen i solen. Båda dessa faktorer minskar modulens prestanda. Under typiska förhållanden är den genomsnittliga produktiviteten cirka 6 Wh per dag och 2000 Wh per år per 1 Wp. 5 watt-timmar är mängden energi som förbrukas av en 50-watts glödlampa i 6 minuter (50 W x 0,1 timme = 5 Wh) eller en bärbar radio i en timme (5 W x 1 timme = 5 Wh) .

INDUSTRIELLA FOTOVOLTAISKA INSTALLATIONER

Sedan flera år tillbaka har små solcellssystem använts i kommunal el-, gas- och vattenförsörjning, vilket har bevisat sin kostnadseffektivitet. De flesta av dem har en effekt på upp till 1 kW och inkluderar batterier för energilagring. De utför en mängd olika funktioner, från att driva signalljus på kraftöverföringstorn för att larma flygplan till att övervaka luftkvaliteten. De har visat pålitlighet och hållbarhet i verktygstillämpningar och banar väg för framtida distribution av kraftfullare system.

SLUTSATS

I mittzonen kan solsystemet delvis tillgodose uppvärmningsbehovet. Driftserfarenhet visar att säsongsmässiga bränslebesparingar genom användning av solenergi når 60 %. De kan fungera på obestämd tid Den ständiga minskningen av kostnaden för en solenergi gör att solkraftverk kan konkurrera med andra autonoma energikällor, till exempel med dieselkraftverk.

LISTA ÖVER ANVÄNDA REFERENSER

1. Lavrus V.S. Energikällor / serien "Information Edition", nummer 3 "Science and Technology", 1997

Solens energi är bara en ström av fotoner. Och samtidigt är detta en av de grundläggande faktorerna som säkerställer själva existensen av liv i vår biosfär. Därför är det ganska naturligt att solljus aktivt används av människor, inte bara i den klimatiska aspekten, utan också som en alternativ energikälla.

Var används solenergi?

Användningsområdet för solenergi är mycket omfattande, och för varje år blir det större. Så nyligen uppfattades en landsdusch med en solvärmare som något extraordinärt, och möjligheten att använda solljus för hemnätverk verkade fantastisk. Idag kommer du inte att överraska någon, inte bara med en autonom solcellsstation, utan också med solcellsdrivna mobilladdare och till och med små apparater (till exempel klockor) som drivs av solcellseffekten.

Generellt sett är användningen av solenergi mycket efterfrågad inom områden som:

  • Lantbruk;
  • Energiförsörjning för sanatorier och pensionat;
  • Rymdindustrin;
  • Miljöskydd och ekoturism;
  • Elektrifiering av avlägsna och svåråtkomliga regioner;
  • Gatu-, trädgårds- och dekorativ belysning;
  • Bostäder och kommunala tjänster (varmvatten, husbelysning);
  • Mobil teknik (soldrivna prylar och laddningsmoduler).

Tidigare användes solenergi främst inom rymdindustrin (strömförsörjning till satelliter, stationer etc.) och inom industrin, men med tiden började alternativ energi aktivt utvecklas i vardagen. Några av de första anläggningarna utrustade med solenergianläggningar var södra pensionat och sanatorier, särskilt de som ligger i avskilda områden.

Solcellsinstallationer och deras fördelar

Den framgångsrika användningen av de första solcellsmodulerna visade att solenergi har många fördelar jämfört med traditionella källor. Tidigare var de främsta fördelarna med solkraftverk bara miljövänliga och outtömliga (liksom fria) från solljus.

Men i själva verket är listan över fördelar mycket bredare:

  • Autonomi, eftersom ingen extern energikommunikation krävs;
  • Stabil strömförsörjning på grund av dess specifika karaktär är solström inte föremål för spänningsstötar;
  • Kostnadseffektivt, eftersom medel endast spenderas en gång, under installationen av installationen;
  • Fast livslängd (över 20 år);
  • Användning under hela säsongen, solenergianläggningar fungerar effektivt även i frost och molnigt väder (med en liten minskning av effektiviteten);
  • Enkel och enkel service, eftersom endast enstaka rengöring krävs framsidorna paneler från föroreningar.

Den enda nackdelen är beroendet av solen och det faktum att sådana installationer inte fungerar på natten. Men detta problem löses genom att ansluta speciella batterier i vilka solenergin som genereras under dagen ackumuleras.

Fotoenergi

Fotoenergi är ett av två sätt att använda strålning från solen. Detta är en likström som genereras under påverkan av solljus. Denna omvandling sker i så kallade fotoceller, som i huvudsak är en tvåskiktsstruktur av två halvledare olika typer. Den nedre halvledaren är av p-typ (med brist på elektroner), den övre är n-typ med ett överskott av elektroner.

N-ledarens elektroner absorberar energin från solens strålar som faller på dem och lämnar deras banor, och energiimpulsen är tillräcklig för att de ska flytta in i p-ledarens zon. Detta producerar ett riktat elektronflöde som kallas fotoström. Med andra ord fungerar hela strukturen som ett slags elektroder där elektricitet genereras under solens inverkan.

Kisel används för att producera sådana fotoceller. Detta förklaras av det faktum att kisel, för det första, är utbrett, och för det andra kräver dess industriella bearbetning inte stora kostnader.

Silikonfotoceller är:

  • Monokristallin. De är gjorda av enkristaller och har en enhetlig struktur med en något högre effektivitet (cirka 20%), men de är dyrare.
  • Polykristallin. De har en ojämn struktur på grund av användningen av polykristaller och en något lägre effektivitet (15-18%), men är mycket billigare än monovarianter.
  • Tunn film. De tillverkas genom att sputtera amorft kisel på ett tunnfilmssubstrat. De kännetecknas av en flexibel struktur och den lägsta produktionskostnaden, men har dubbelt så stora dimensioner jämfört med kristallina analoger med samma effekt.

Tillämpningsområdet för varje celltyp är mycket omfattande och bestäms av dess operativa egenskaper.

Solfångare

Solfångare används också som solenergiomvandlare, men deras funktionsprincip är en helt annan. De omvandlar det infallande ljuset inte till elektrisk energi, utan till termisk energi genom att värma kylvätskan. De används antingen för varmvattenförsörjning eller för uppvärmning av hus. Huvudelementet i alla samlare är en absorbator, även känd som en kylfläns. Absorbatorn är antingen en platt platta eller ett rörformigt evakuerat system, inuti vilket en kylvätska cirkulerar (detta är antingen vanligt vatten eller frostskyddsmedel). Dessutom måste absorbatorn målas svart med en speciell färg för att öka absorptionskoefficienterna.

Det är baserat på typen av absorbatorer att samlare är uppdelade i platt och vakuum. För platta är värmeabsorbatorn gjord i form av en metallplatta, till vilken en metallspole med kylvätska är lödd underifrån. Vakuumabsorbenter är gjorda av flera glasrör anslutna till varandra i ändarna. Rören görs dubbla, ett vakuum skapas mellan väggarna och en stav med kylvätska placeras inuti. Alla stavar kommunicerar med varandra genom speciella kopplingar vid rörskarvarna.

Absorbenter av båda typerna är placerade i ett slitstarkt lättviktshölje (vanligtvis tillverkat av aluminium eller slagtålig plast) och är tillförlitligt värmeisolerade från väggarna. Framsidan av fodralet är täckt med transparent stöttåligt glas med maximal permeabilitet för fotoner. Detta säkerställer bättre absorption av solenergi.

Funktioner av drift

Funktionsprincipen för båda typerna av samlare är likartad. Uppvärmning till höga temperaturer i kollektorn passerar kylvätskan genom anslutningsslangarna till värmeväxlingstanken, som är fylld med vatten. Den passerar genom tanken genom ett serpentinrör och avger sin värme till vattnet. Den kylda kylvätskan lämnar tanken och matas tillbaka in i uppsamlaren. I huvudsak är detta en slags "solpanna", bara istället för en värmeslinga används en spole i tanken, och istället för ett elektriskt nätverk används solljus.

Designskillnader bestämmer också skillnaden i användningen av vakuum- och plattkollektorer. Användande solstrålning med hjälp av vakuummodeller är det möjligt året runt, även på vintern och under lågsäsong. Platta alternativ fungerar bättre på sommaren. De är dock billigare och enklare än vakuum, så de är optimalt lämpade för säsongsändamål.

Solenergi i städer (ekohus)

Solenergi används aktivt inte bara för privata hus utan också för stadsbyggnader. Hur människor använder solenergi i megastäder är inte svårt att gissa. Den används också för uppvärmning och varmvattenförsörjning av byggnader, ofta för hela kvarter.

De senaste åren har begreppen ekohus som fungerar helt vidare alternativa källor energi. De använder kombinerade system för att effektivt få sol-, vind- och värmeenergi från jorden. Ofta täcker sådana hus inte bara sina energibehov fullt ut, utan överför också överskottet till stadsnät. Dessutom har ganska nyligen projekt av sådana ekobyggnader dykt upp i Ryssland.

Solcellsstationer och deras typer

I de södra regionerna med hög solinstrålning byggs inte bara enskilda solkraftverk, utan hela stationer som genererar energi i industriell skala. Mängden solenergi som produceras av dem är mycket stor och många länder med ett lämpligt klimat har redan påbörjat en gradvis övergång av hela energisystemet till detta alternativa alternativ. Baserat på principen är stationerna indelade i fototermisk och fotoelektrisk. De förra arbetar med kollektormetoden och förser bostäder med uppvärmt vatten för varmvattenförsörjning, medan de senare genererar direkt el.

Det finns flera typer av solcellsstationer:

  • Torn. Låter dig erhålla överhettad vattenånga som tillförs generatorer. Ett torn med en vattenreservoar är placerad i mitten av stationen, heliostater (spegel) placeras runt det, som fokuserar strålarna på behållaren. Dessa är ganska effektiva stationer, deras största nackdel är svårigheten att exakt placera speglarna.
  • Skivformad. De består av en solenergimottagare och en reflektor. En reflektor är en skålformad spegel som koncentrerar strålningen på mottagaren. Sådana solenergikoncentratorer är placerade på kort avstånd från mottagaren, och deras antal bestäms av installationens nödvändiga kraft.
  • Parabolisk. Rör med kylvätska (vanligtvis olja) placeras i fokus för en lång parabolisk spegel. Den uppvärmda oljan avger värme till vattnet som kokar och roterar generatorerna.
  • Aerostatisk. Faktum är att dessa är de mest effektiva och mobila solcellsstationerna på jorden. Deras huvudelement är en ballong med ett fotovoltaiskt lager fyllt med vattenånga. Den stiger högt upp i atmosfären (vanligtvis ovanför molnen). Uppvärmd ånga från kulan tillförs turbinen genom en flexibel ångledning, kondenserar vid utloppet och vattnet pumpas tillbaka in i kulan. Väl i bollen avdunstar vattnet och cykeln fortsätter.
  • På fotobatterier. Det är redan bekanta solcellsdrivna installationer som används för privata hem. De tillhandahåller el och vattenvärme i de volymer som krävs.

Idag spelar olika typer av solcellsstationer (inklusive kombinerade, som kombinerar flera typer) en allt viktigare roll i energiproduktionen i många länder. Och vissa stater omstrukturerar sin energisektor på ett sådant sätt att de om några år nästan helt kommer att gå över till alternativa system.

Det finns två huvudområden för att använda solenergi: generering av elektrisk energi och generering av termisk energi (värmeförsörjning). Användningen av solenergigeneratorer är fortfarande i ett tidigt skede, men användningen av solvärmeförsörjning för uppvärmning av bostadshus har redan en betydande plats i världspraxis.

I USA fanns det 1977 cirka 1000 solcellshus, på 90-talet. deras antal översteg 15 tusen 90 % av husen på Cypern och 70 % i Israel har solenergiinstallationer för uppvärmning av vatten. Bara under de senaste 15 åren har Japan byggt hundratusentals soluppvärmda byggnader, vilket dramatiskt minskat utsläppen av koldioxid och andra växthusgaser.

Solenergi i Ryssland är helt underutvecklad, även om hälften av dess territorium är under gynnsamma förhållanden för användning av solenergi - minst 100 kWh/m 2 levereras per år, och i sådana områden som Dagestan, Buryatia, Primorye, Astrakhan-regionen, etc. – upp till 200 kW h/m 2.

Solenergi är mycket praktiskt för att driva byggnader. Som experimentella studier har visat, är det endast på grund av energin från solstrålar som faller på de omslutande strukturerna i byggnader möjligt att helt lösa energiproblemen i samband med deras uppvärmning, varmvattenförsörjning etc.

Det finns tre typer av solsystem som tjänar till att tillgodose en byggnads termiska behov: passiva, aktiva och blandade.

I passiva solsystem fungerar själva byggnaden som mottagare och omvandlare av solenergi, och värmedistributionen sker enligt konvention.

Huvudelementet i ett dyrare aktivt solsystem är en samlare - en mottagare av solenergi, där solljus omvandlas till värme. En solfångare är en värmeisolerad låda: synligt ljus från solen passerar genom en transparent beläggning (glas eller film), träffar en svärtad panel och värmer den. Med en speciell design av kollektorn uppnås en mycket hög temperatur inuti den, vilket möjliggör framgångsrik varmvattenförsörjning.

Genom att bedöma effektiviteten av solvärme i vårt land visade N. Pinigin och A. Aleksandrov (1990) att användningen av solenergianläggningar för varmvattenförsörjning året runt till byggnader är ekonomiskt genomförbart för nästan hela södra delen av Ryska federationen.

Under de senaste åren har installationer med säsongsbetonad värmeackumulering skapats, vilket gör det möjligt, även under sibiriska förhållanden, att spara upp till 30 % av bränsleresurserna och använda dem för att värma upp småhus i vinterperiod. Ytterligare sökningar efter användning av solenergi är nödvändiga inte bara i de södra, utan också i de norra delarna av Ryssland, särskilt med tanke på att sådan erfarenhet redan finns i Norge och Finland.


Solen häller ut ett hav av energi på jorden. En person simmar bokstavligen i detta hav, energi finns överallt. Och människan, som om hon inte märker detta, gräver i marken efter kol och olja för att utvinna energi till växter och fabriker, för belysning och uppvärmning. Och trots allt utvinner han all samma energi från solen som "absorberades" av svunna tiders växter, som senare blev kol. Växter kan fånga mindre än en procent av solenergin som faller på deras löv, och ännu mindre frigörs efter att ha eldat kol. Solenergi är tillgänglig för alla. Det finns nästan hur mycket du vill. Det är miljövänligt - det förorenar ingenting, bryter inte mot någonting, det ger liv åt allt som finns på jorden. Dessutom är denna energi gratis, men för alla dess fördelar är den också den dyraste. Det är därför solkraftverk inte är lika vanliga som andra typer av kraftverk.

På ön Sicilien, inte långt från Etna, känd för sin rastlösa natur, genererade ett solkraftverk med en kapacitet på 1 MW elektricitet redan i början av 80-talet. Principen för dess funktion är torn. Speglarna fokuserar solens strålar på en mottagare som är placerad på en höjd av 50 m. Där genereras ånga med en temperatur på över 500º C, som driver en traditionell turbin med en strömgenerator kopplad till den. Vid delvis molnigt väder kompenseras bristen på solenergi av en ångackumulator. Det är obestridligt bevisat att kraftverk med en kapacitet på 10-20 MW kan fungera enligt denna princip, liksom mycket mer om liknande moduler är grupperade och kopplade till varandra.

En lite annan typ av kraftverk finns i Almeria i södra Spanien. Dess skillnad är det

Solvärmen fokuserad på toppen av tornet sätter igång natriumcykeln (som i

kärnreaktorer med snabba neutroner), och den värmer redan vattnet för att bilda ånga. Detta alternativ har ett antal fördelar. Natriumvärmeackumulatorn ger endast kontinuerlig drift av kraftverket, men gör det möjligt att delvis ackumulera överskottsenergi för drift i molnigt väder och på natten. Effekten av den spanska stationen är bara 0,5 MW. Men baserat på dess princip kan mycket större skapas - upp till 300 MW. I installationer av denna typ är koncentrationen av solenergi så hög att effektiviteten i ångturbinprocessen inte är sämre än i traditionella värmekraftverk.

Denna funktionsprincip är inbäddad i en annan version av solkraftverket, utvecklat i Tyskland. Dess effekt är också liten - 20 MW. Rörliga speglar på 40 m2 vardera, styrda av en mikroprocessor, finns runt ett 200 meter långt torn. De fokuserar solljus på en värmare där tryckluft placeras. Den värmer upp till 800ºC och driver två gasturbiner. Då värmer samma frånluft upp vattnet, och ångturbinen träder i funktion. Det ser ut som att det finns två steg i elproduktionen. Som ett resultat höjs stationens effektivitet till 18 %, vilket är betydligt mer än för andra solcellsanläggningar.

Och in före detta Sovjetunionen En 5 MW station byggdes nära Kerch. Runt tornet placeras 1 600 speglar i koncentriska speglar som riktar solens strålar mot ångpannan som kröner det 70 meter höga tornet. Speglar med en yta på 25 m 2 vardera, med hjälp av automation och elektriska drivningar, övervakar solen och reflekterar solenergin exakt på pannans yta, vilket ger den en flödestäthet 150 gånger större än solen på ytan av pannan. Jorden. I pannan, vid ett tryck på 40 atmosfärer, genereras ånga med en temperatur på 250ºC och tillförs ångturbinen. Särskilda trycklagringstankar innehåller vatten som ackumulerar värme för arbete på natten och i molnigt väder. Tack vare dessa batterier kan stationen fungera i ytterligare 3-4 timmar efter solnedgången och på halv effekt – i ungefär en halv dag.

Solenergi används också i små soldrivna bilar, rymdstationer och satelliter.

Arbete pågår, bedömningar pågår. Än så länge, måste det erkännas, är de inte för solkraftverk: idag är dessa strukturer fortfarande bland de mest komplexa och dyraste tekniska metoderna för att producera solenergi. Men en situation i världen kan uppstå där den relativt höga kostnaden för solenergi inte kommer att vara dess största nackdel. Vi talar om "termisk förorening" av planeten på grund av den gigantiska energiförbrukningen. Oåterkalleliga konsekvenser, säger forskare, kommer att inträffa om energiförbrukningen överstiger nuvarande nivåer med hundra gånger. Detta kan inte förbises. Forskarnas slutsats är denna: i ett visst skede av civilisationens utveckling blir storskalig användning av miljövänlig solenergi helt nödvändig. Men det betyder inte att solenergin inte har motståndare. Här är deras skäl: på grund av den låga tätheten av solstrålning kommer installationen av utrustning för att fånga den att leda till att enorma användbara områden dras tillbaka från markanvändning, utan att räkna med de extremt höga kostnaderna för utrustning och material.

Under tiden är det fortfarande långt kvar innan det är möjligt att generera el från solens strålar som är jämförbar i kostnad med den som produceras genom att elda traditionella fossila bränslen. Under sådana förhållanden är det förstås orealistiskt att förvänta sig att överföra hela energisektorn till solenergi, även inom en överskådlig framtid. För närvarande är dess öde att öka kapaciteten och minska kostnaden för sin kilowattimme. Samtidigt får vi inte glömma att ur miljösynpunkt är solenergi verkligen idealisk, eftersom den inte rubbar balansen i naturen.