Příklady využití sluneční energie na Zemi. Solární energie. Solární energie

Lidé už dávno mluvili o Slunci jako mocný a velkolepý, pozvedli jej ve svých náboženstvích do animovaného předmětu. Svítidlo bylo uctíváno, bylo chváleno, čas měřen a vždy byl považován za jeho primární zdroj pozemských požehnání.

Potřeba sluneční energie

Uplynuly tisíce let. Lidstvo vstoupilo do nové éry svého vývoje a těší se plodům rychle se rozvíjejícího technologického pokroku. K dnešnímu dni je však Slunce, které představuje hlavní přírodní zdroj tepla a následně i život.

Jak lidstvo využívá slunce v každodenních činnostech? Zvažte tuto otázku podrobněji.

"Práce" Slunce

Nebeské tělo je jediným zdrojem energie, která je potřebná pro fotosyntézu rostlin. Slunce nastartuje vodní cyklus, a to jen díky tomu, že na naší planetě jsou všechny fosilní paliva známé lidstvu. Lidé využívají sílu této jasné hvězdy, aby uspokojili své potřeby pro elektrickou a tepelnou energii. Bez tohoto by byl život na planetě prostě nemožný.

Hlavní zdroj energie

Příroda moudře zajišťuje, že lidstvo přijímá své dary od nebeského těla. Sluneční energie je dodávána na Zemi přenosem záření na povrch kontinentů a vod. Kromě toho nás z celého posílaného spektra dostanou pouze následující:

1. Ultrafialové vlny. Jsou neviditelné pro lidské oko a tvoří přibližně 2% celkového spektra.

2. Světelné vlny. To je asi polovina energie slunce, která dosahuje povrchu země. Díky světelným vlnám vidí člověk všechny barvy světa kolem sebe.

3. Infračervené vlny. Obsahují asi 49% spektra a ohřejí povrch vody a půdy. Tyto vlny jsou nejvíce žádané ve věcech využití sluneční energie na Zemi.

Princip konverze infračervených vln

Jak je proces využívání energie Slunce na Zemi? Jako každá jiná podobná akce se provádí podle principu přímé transformace. Vše, co potřebujete, je zvláštní povrch. Na tom sluneční světlo prochází procesem transformace na energii. K získání tepla v tomto schématu musí být zapojen sběratel. Absorbuje infračervené vlny. Dále v zařízení, které využívá energii Slunce, jsou určitě pohony. Pro ohřev konečného produktu zajistěte speciální výměníky tepla.

Po přijetí elektrická energie používají se speciální fotobuňky. Na jejich povrchu dostávají paprsky světla. Dále, solární zařízení vyrábí z nich elektřinu.

Praktická aplikace

Existuje mnoho příkladů využití sluneční energie na Zemi. Potřeba člověka na elektrickou energii je spokojena s použitím nových technologií. Kde se používá tento přírodní zdroj?

1. V důsledku sluneční energie pracují speciální zařízení na ohřev vody. V některých oblastech, kde teploměr dosahuje vysokých hodnot, paprsky nebeského těla pomáhají lidem ohřát budovy.

2. Energie Slunce se uplatňuje v komínách a pasivních větracích systémech, kde dochází ke konvekci vzduchu vyhřívaného světlými vlnami.

3. S pomocí Slunce se člověk naučil osohovat mořskou vodu. Výparník je v tomto případě nebeským tělem. Desalinovaná voda vyhovuje potřebám průmyslu, zemědělství, nachází se v každodenním životě.

4. Sluneční energie pomáhá lidem uschnout a pasterizovat jídlo.

5. Tento zdroj se používá ve vesmíru. Díky energii Slunce je zajištěna funkčnost satelitů a meziplanetárních stanic.

6. Nejjednodušší a nejmenší zdroje elektrického proudu, jehož působení je založeno na využití energie slunečního světla, jsou moderní kalkulačky.

Tato počítačová technologie se používá téměř všude.

Nové směry energetického komplexu

Dnes lidstvo zavádí do praxe a úspěšně vyvíjí zařízení, která mu umožňují vytáhnout světlo a teplo bez použití uhlí, ropy a plynu. V národním hospodářství mnoha států se objevuje nový sub-průmysl - sluneční energie. Jedná se o jednu z oblastí alternativní energie. Je založen na principu přímého využití slunečního záření.

Cílem sledované sluneční energií je získání tepla a světla, které jsou pro lidstvo nezbytné. Nová pobočka je někdy nazývána solární energie. Koneckonců Helios v řečtině je slunce.

Pracovní komplex

Teoreticky každý z nás může vypočítat solární zařízení. Koneckonců, je známo, že tok světelných paprsků přinesl s sebou energii, která se rovná 1367 W na metr čtvereční, po cestě z jediné hvězdy našeho galaktického systému na Zemi. Jedná se o takzvanou sluneční konstantu, která existuje u vchodu do atmosférických vrstev. Tato možnost je možná pouze za ideálních podmínek, které prostě v přírodě neexistují. Po průchodu atmosférou sluneční paprsky přinese na rovníku 1020 wattů na metr čtvereční. Ale díky změně den a noci můžeme získat třikrát menší hodnotu. Pokud jde o mírné zeměpisné šířky, mění se nejen doba denního světla, ale i sezónnost. Proto se výroba elektřiny v místech daleko od rovníku ve výpočtu bude muset snížit o dalších dvacetkrát.

Geografie záření nebeského těla

Kde může solární energie účinně fungovat? Přírodní podmínky pro umístění zařízení hrají důležitou roli v tomto rostoucím průmyslu.
Rozložení slunečního záření na povrch Země je nerovnoměrné. V některých oblastech je paprsek slunce dlouho očekávaný a vzácný host, v jiných je schopen potlačit všechny živé věci.

Množství slunečního záření, které určitá oblast přijímá, závisí na zeměpisné šířce jeho polohy. Nejvyšší dávky přirozené svítivosti jsou přijímány stavy umístěnými v blízkosti rovníku. Ale to není všechno. Množství slunečního toku závisí na počtu jasných dnů, které se mění během přechodu z jedné klimatické zóny do druhé. Vzdušné proudy a další charakteristiky regionu mohou zvýšit nebo snížit stupeň záření. Výhody solární energie jsou nejznámější:

- země severovýchodní Afriky a některé jihozápadní a centrální oblasti kontinentu;
- obyvatelé Arabského poloostrova;
- východní pobřeží Afriky;
- severozápadní Austrálie a některé ostrovy Indonésie;
- západní pobřeží jižní Ameriky.

Co se týče Ruska, pak, jak ukazují měření na jeho území, regiony sousedící s Čínou a severními zónami se radují v nejvyšších dávkách slunečního záření. A kde v naší zemi slunce vyhřívá Zem nejmenší? To je severozápadní region, který zahrnuje Petrohrad a okolní oblasti.

Elektrárny

Je těžké si představit náš život bez použití sluneční energie na Zemi. Jak jej aplikovat? Můžete použít paprsky světla pro generování elektrické energie. Potřeba roste každým rokem, zatímco zásoby plynu, ropy a uhlí klesají rychlým tempem. Proto se v posledních desetiletích lidé začali stavět solární elektrárny. Koneckonců, tato zařízení umožňují využívání alternativních zdrojů energie, což výrazně šetří přírodní zdroje.

Solární elektrárny pracují díky fotočlánkům zabudovaným do jejich povrchu. Navíc v posledních letech bylo možné podstatně zvýšit efektivitu těchto systémů. Solární elektrárny se začaly vyrábět z nejnovějších materiálů a pomocí kreativních technických řešení. To značně zvýšilo jejich sílu.

Podle některých výzkumníků může lidstvo v blízké budoucnosti opustit stávající tradiční způsoby výroby elektřiny. Potřeby lidí plně uspokojí nebeské tělo.

Solární elektrárny mohou mít různé velikosti. Nejmenší z nich je soukromý. V těchto systémech je k dispozici pouze několik solárních panelů. Největší a nejkomplexnější instalace zaujímají plochy přesahující deset čtverečních kilometrů.

Všechny solární elektrárny jsou rozděleny do šesti typů. Mezi ně patří:

- věž;
- instalace s fotobuňkami;
- nádobí;
- parabolický;
- solární vakuum;
- smíšené.

Nejběžnějším typem elektrárny je věž. To je vysoká konstrukce. Venku to připomíná věž se zásobníkem umístěným na ní. Nádrž je naplněna vodou a černě lakována. Kolem věže jsou zrcadla, jejichž plocha přesahuje 8 metrů čtverečních. Celý systém je připojen k jedinému ovládacímu panelu, díky kterému je možné nasměrovat úhel sklonu zrcadel tak, aby neustále odrážely sluneční světlo. Střely nasměrované na nádrž ohřívají vodu. Systém vyrábí páru, která je posílána k výrobě elektřiny.

Během provozu fotovoltaických elektráren se používají solární baterie. Dnes jsou tato zařízení obzvláště oblíbená. Koneckonců, solární panely mohou být instalovány v malých blocích, což jim umožňuje používat nejen průmyslové podniky, ale i soukromé domy.

Pokud vidíte celou řadu satelitní antény obrovské velikosti, na jejichž vnitřní straně jsou instalovány zrcadlové desky, měli byste vědět, že jde o parabolické elektrárny pracující na slunečním záření. Princip jejich fungování je podobný stejným systémům typu věže. Chytnou paprsek světla a přijímač tepla kapalinou. Dále se vyrábí pára, která vede k výrobě elektřiny.

Stanice desek pracují stejným způsobem jako ty, které se týkají věžového a parabolického typu. Rozdíly spočívají pouze v konstrukčních prvcích instalace. Na první pohled to vypadá jako obrovský kovový strom, jehož listy jsou ploché zrcadla kulatého tvaru. Sluneční energie je v nich soustředěna.

V solární vakuové elektrárně se používá neobvyklý způsob získávání tepla. Jeho design je pozemek pokrytý kulatou střechou. Ve středu této stavby stojí dutá věž, u jejíž základny jsou instalovány turbíny. Otáčení lopatek takovéto elektrárny je způsobeno proudem vzduchu, ke kterému dochází při teplotním rozdílu. Skleněná střecha přenáší paprsky slunce. Ohřívají půdu. Teplota vzduchu uvnitř místnosti stoupá. Rozdíl v odečtu teploměrů uvnitř i venku vytváří proudění vzduchu.

Použití sluneční energie a elektrárny smíšeného typu. O takových systémech můžeme mluvit například v případech, kdy se na věžích používají například další fotobuňky.

Výhody a nevýhody sluneční energie

Každá odvětví národního hospodářství má své pozitivní i negativní stránky. Tam jsou, když používají světelné toky. Výhody sluneční energie jsou následující:

- šetrnost k životnímu prostředí, protože neznečišťuje životní prostředí;
- dostupnost hlavních komponent - fotovoltaických článků, které jsou realizovány nejen pro průmyslové využití, ale také pro vytváření osobních malých elektráren;
- nevyčerpatelnost a samoobnovitelnost zdroje;
- neustále klesající cenu.

Mezi nedostatky sluneční energie lze identifikovat:

- vliv denní doby a povětrnostních podmínek na výkon elektráren;
- potřeba skladování energie;
- snížení produktivity v závislosti na zeměpisné šířce, ve které se region nachází a na ročním období;
- velké vytápění vzduchu, které probíhá v samotné elektrárně;
- potřeba pravidelného čištění znečištění, které vyžaduje systém solárních článků, což je problematické kvůli velkým plochám, v nichž jsou instalovány fotovoltaické články;
- poměrně vysoké náklady na zařízení, které, ačkoli se každoročně snižují, nejsou pro hromadné spotřebitele dosud k dispozici.

Vyhlídky rozvoje

Jaké jsou další možnosti využití energie Slunce na Zemi? Dnes je pro tento alternativní komplex předvídána velká budoucnost.

Vyhlídky na solární energii jsou jasné. Koneckonců, dnes v tomto směru mají obrovský rozsah. Každý rok se stále více a více solárních elektráren objevuje v různých zemích světa, jejichž velikost je překvapena technickými řešeními a měřítkem. Navíc odborníci v tomto odvětví nepřestávají provádět vědecký výzkum, jehož cílem je opakovaně zvyšovat účinnost fotovoltaických článků používaných v těchto zařízeních.

Vědci učinili zajímavý výpočet. Je-li zapnuto sušicí planety Země, která by instalovala solární články, která by se nacházela na sedmi stotinách svého území, by dokonce s účinností 10% poskytla lidstvu potřebné teplo a světlo. A to není příliš vzdálená vyhlídka. Koneckonců, fotovoltaické články, které se dnes používají, mají účinnost rovnou 30%. Současně vědci doufají, že tuto hodnotu dosáhnou až 85%.

Vývoj solární energie je dostatečně vysoký. Lidé jsou vážně znepokojeni problémem vyčerpávání přírodních zdrojů a jsou zapojeni do hledání alternativních zdrojů tepla a světla. Takové rozhodnutí zabrání nevyhnutelné energetické krizi pro lidstvo, stejně jako hrozící ekologická katastrofa.