Mis on päikeseenergia ja kus seda kasutatakse? Päike kui alternatiivseim keskkonnasõbralik energiaallikas

Tänapäeval on energiatarbimise probleem üsna terav - planeedi ressursid pole lõputud ja inimkond on selle eksisteerimise ajal looduse poolt antud päris palju laastanud. Hetkel kaevandatakse aktiivselt kivisütt ja naftat, mille varud muutuvad iga päevaga väiksemaks. võimaldas inimkonnal astuda uskumatu sammu tulevikku ja kasutada tuumaenergiat, tuues koos selle kasuga tohutu ohu kogu keskkonnale.

Keskkonnaprobleem pole vähem pakiline - ressursside aktiivne kaevandamine ja nende edasine kasutamine avaldab kahjulikku mõju planeedi seisundile, muutes mitte ainult pinnase olemust, vaid isegi kliimatingimusi.

Seetõttu on alati erilist tähelepanu pööratud looduslikele energiaallikatele, nagu vesi või tuul. Lõpuks, pärast nii palju aastaid kestnud aktiivset uurimis- ja arendustegevust, on inimkond "kasvanud üles" kasutama Päikese energiat Maal. Sellest räägime järgmisena.

Mis selles nii atraktiivset on?

Enne konkreetsete näidete juurde asumist uurime, miks seda tüüpi energia ammutamine on kogunud teadlastelt kogu maailmas nii palju tähelepanu. Selle peamist vara võib nimetada ammendamatuks. Vaatamata arvukatele hüpoteesidele on tõenäosus, et selline täht nagu Päike lähitulevikus kustub, äärmiselt väike. See tähendab, et inimkonnal on võimalus saada puhast energiat täiesti loomulikul teel.

Päikeseenergia Maal kasutamise teine ​​vaieldamatu eelis on selle võimaluse keskkonnasõbralikkus. Keskkonnamõju sellistes tingimustes on null, mis omakorda annab kogu maailmale palju helgema tuleviku kui see, mis avaneb piiratud maa-aluste ressursside pideva kaevandamisega.

Lõpetuseks tuleks erilist tähelepanu pöörata sellele, et Päike kujutab endast kõige vähem ohtu inimesele endale.

Nagu tõesti

Nüüd asume asja juurde. Mõnevõrra poeetiline nimetus “päikeseenergia” peidab tegelikult kiirguse muundamist elektriks spetsiaalselt välja töötatud tehnoloogiate abil. Seda protsessi pakuvad fotogalvaanilised elemendid, mida inimkond kasutab aktiivselt oma eesmärkidel ja üsna edukalt.

Päikesekiirgus

Ajalooliselt juhtus nii, et nimisõna "kiirgus" tekitab inimestes rohkem negatiivseid assotsiatsioone kui positiivseid seoses inimtegevusest tingitud katastroofidega, mida maailm on oma elu jooksul suutnud üle elada. Sellegipoolest hõlmab päikeseenergia Maal kasutamise tehnoloogia sellega töötamist.

Tegelikult on seda tüüpi kiirgus elektromagnetkiirgus, mille ulatus on vahemikus 2,8 kuni 3,0 mikronit.

Päikese spekter, mida inimkond nii edukalt kasutab, koosneb tegelikult kolme tüüpi lainetest: ultraviolettlained (umbes 2%), umbes 49% on valguslained ja lõpuks arvestatakse sama palju Päikeseenergiat komponendid, kuid nende roll on nii tühine, et neil pole erilist mõju Maa elule.

Maad tabava päikeseenergia hulk

Nüüd, kui inimkonna hüvanguks kasutatava spektri koosseis on kindlaks tehtud, tuleks märkida selle ressursi veel ühte olulist tunnust. Päikeseenergia kasutamine Maal tundub väga paljutõotav ka seetõttu, et seda on saadaval üsna suurtes kogustes peaaegu minimaalsete töötlemiskuludega. Tähe kiiratav energia koguhulk on äärmiselt suur, kuid Maa pinnale jõuab ligikaudu 47%, mis võrdub seitsmesaja kvadriljoni kilovatt-tunniga. Võrdluseks märgime, et vaid üks kilovatt-tund võib anda sajavatise lambipirni kümme aastat tööaega.

Päikese kiirguse võimsus ja energiakasutus Maal sõltub loomulikult mitmest tegurist: kliimatingimustest, kiirte langemisnurgast pinnal, aastaajast ja geograafilisest asukohast.

Millal ja kui palju

On lihtne arvata, et Maa pinnale langev päikeseenergia päevane kogus muutub pidevalt, kuna see sõltub otseselt planeedi asendist Päikese suhtes ja tähe enda liikumisest. Juba ammu on teada, et keskpäeval on kiirgus maksimaalne, samal ajal kui hommikul ja õhtul on maapinnale jõudvate kiirte arv palju väiksem.

Võime kindlalt väita, et päikeseenergia kasutamine on kõige produktiivsem ekvatoriaalribale võimalikult lähedal asuvates piirkondades, kuna just seal on kõrgeima ja madalaima näitaja erinevus minimaalne, mis näitab maksimaalset jõudvat kiirgust. planeedi pind. Näiteks Aafrika kõrbealadel ulatub aastane kiirgushulk keskmiselt 2200 kilovatt-tunnini, samas kui Kanadas või näiteks Kesk-Euroopas ei ületa näitajad 1000 kilovatt-tundi.

Päikeseenergia ajaloos

Kui mõelda võimalikult laialt, siis meie planeeti soojendava suure valgusti “taltsutamise” katsed algasid iidsetel aegadel paganlikul ajal, mil iga elementi kehastas eraldi jumalus. Samas ei tulnud siis päikeseenergia kasutamine muidugi kõne allagi – maailmas valitses maagia.

Päikeseenergia kasutamise teemat Maal hakati aktiivselt tõstatama alles 14. sajandi lõpus – 20. sajandi alguses. Tõelise läbimurde teaduses tegi 1839. aastal Alexandre Edmond Becquerel, kellel õnnestus saada fotogalvaanilise efekti avastajaks. Selle teema uurimine kasvas märkimisväärselt ja 44 aasta pärast suutis Charles Fritts konstrueerida ajaloo esimese mooduli, mis põhines kullatud seleenil. Selline päikeseenergia kasutamine Maal tekitas vähesel määral vabanenud elektrienergiat – kogutoodang ei ulatunud siis üle 1%. Sellegipoolest oli see kogu inimkonna jaoks tõeline läbimurre, mis avas uusi teaduse horisonte, millest polnud kunagi varem unistanud.

Albert Einstein ise andis olulise panuse päikeseenergia arendamisse. Kaasaegses maailmas seostatakse teadlase nime sagedamini tema kuulsa relatiivsusteooriaga, kuid tegelikult pälvis ta Nobeli preemia just tema uuringu eest.

Tänaseni on päikeseenergia kasutamise tehnoloogias Maal kiired tõusud ja mõõnad, kuid see teadmiste haru täieneb pidevalt uute faktidega ja võib loota, et nähtavas tulevikus avaneb uks täiesti uude maailma enne. meie.

Loodus on meie vastu

Oleme juba rääkinud päikeseenergia kasutamise eelistest Maal. Nüüd pöörame tähelepanu selle meetodi puudustele, mida kahjuks pole vähem.

Tulenevalt otsesest sõltuvusest geograafilisest asukohast, kliimatingimustest ja Päikese liikumisest nõuab piisavas koguses päikeseenergia tootmine tohutuid territoriaalseid kulusid. Põhimõte on see, et mida suurem on päikesekiirguse tarbimise ja töötlemise ala, seda suurema koguse keskkonnasõbralikku energiat saame väljundis. Selliste tohutute süsteemide paigutamine nõuab palju vaba ruumi, mis põhjustab teatud raskusi.

Teine probleem, mis puudutab päikeseenergia kasutamist Maal, on see, et see sõltub otseselt kellaajast, kuna öösel on põlvkond null ning hommikul ja õhtul äärmiselt tühine.

Täiendav riskitegur on ilm ise - äkilised tingimuste muutused võivad seda tüüpi süsteemide tööd äärmiselt negatiivselt mõjutada, kuna need põhjustavad raskusi vajaliku võimsuse silumisel. Mõnes mõttes võivad olukorrad, kus imendumis- ja tootmismaht muutuvad järsult, olla ohtlikud.

Puhas aga kallis

Päikeseenergia kasutamine Maal on praegu keeruline selle kõrge hinna tõttu. Põhiprotsesside jaoks vajalikud fotogalvaanilised elemendid on üsna kallid. Loomulikult tasub sedalaadi ressursi kasutamise positiivsed küljed ära, kuid majanduslikust aspektist vaadatuna ei ole hetkel vaja rääkida sularahakulude täielikust tasuvusest.

Kuid nagu trend näitab, langeb fotogalvaaniliste elementide hind järk-järgult, nii et aja jooksul saab see probleem täielikult lahendada.

Protsessi ebamugavus

Päikese kasutamine energiaallikana on keeruline ka seetõttu, et selline ressursside töötlemise meetod on üsna töömahukas ja ebamugav. Kiirguse tarbimine ja töötlemine sõltub otseselt plaatide puhtusest, mille tagamine on üsna problemaatiline. Lisaks on elementide kuumutamisel protsessile äärmiselt negatiivne mõju, mida saab ära hoida vaid võimsate jahutussüsteemide kasutamisega, mis nõuavad materiaalseid lisakulusid ja märkimisväärseid.

Lisaks muutuvad päikesekollektorites kasutatavad plaadid pärast 30 aastat aktiivset töötamist järk-järgult kasutuskõlbmatuks ning päikeseelementide maksumusest oli juttu ka varem.

Keskkonnaprobleem

Varem räägiti, et sedalaadi ressursi kasutamine võib tulevikus päästa inimkonna üsna tõsistest keskkonnaprobleemidest. Ressursiallikas ja lõpptoode on tõesti võimalikult keskkonnasõbralikud.

Päikeseenergiat kasutades on päikesekollektorite tööpõhimõtteks aga spetsiaalsete fotoelementidega plaatide kasutamine, mille tootmiseks on vaja palju mürgiseid aineid: pliid, arseeni või kaaliumi. Nende kasutamine iseenesest ei kahjusta keskkonda, kuid arvestades nende piiratud kasutusiga, võib plaatide utiliseerimine aja jooksul muutuda tõsiseks probleemiks.

Negatiivse keskkonnamõju piiramiseks lähevad tootjad järk-järgult üle õhukese kilega vahvlitele, mille maksumus on madalam ja keskkonnale vähem kahjulik.

Kiirguse energiaks muutmise viisid

Inimkonna tulevikku käsitlevad filmid ja raamatud annavad meile peaaegu alati sellest protsessist ligikaudu sama pildi, mis tegelikult võib tegelikkusest oluliselt erineda. Konversioonimeetodeid on mitu.

Kõige levinum on eelnevalt kirjeldatud fotoelementide kasutamine.

Alternatiivina kasutab inimkond aktiivselt päikesesoojusenergiat, mis põhineb spetsiaalsete pindade kuumutamisel, mis võimaldab soojendada vett tekkiva temperatuuri õige suunaga. Kui me seda protsessi nii palju kui võimalik lihtsustame, saab seda võrrelda paakidega, mida kasutatakse eramajade suviste duššide jaoks.

Teine võimalus kiirgust energia tootmiseks kasutada on "päikesepuri", mis saab töötada ainult sellises süsteemis, mis muundab kiirguse

Osaliselt lahendavad öise tootmise puudumise probleemi päikeseballooniga elektrijaamad, mille töö jätkub vabaneva energia akumuleerumise ja jahutusprotsessi kestuse tõttu.

Meie ja päikeseenergia

Päikese- ja tuuleenergia ressursse Maal kasutatakse üsna aktiivselt, kuigi sageli me seda ei märka. Populaarne vee soojendamine suvises duši all on juba mainitud. Tegelikult kasutatakse päikeseenergiat kõige sagedamini just neil eesmärkidel. Näiteid on aga palju teisigi: pea igast valgustipoest võib leida salvestuspirne, mis tänu päeval kogunenud energiale suudavad ka öösel elektrivooluta töötada.

Fotoelementidel põhinevaid paigaldisi kasutatakse aktiivselt kõikvõimalikes pumbajaamades ja ventilatsioonisüsteemides.

Eile Täna Homme

Inimkonna jaoks on üks olulisemaid ressursse päikeseenergia ja selle kasutamise väljavaated on äärmiselt suured. Seda tööstust rahastatakse, laiendatakse ja täiustatakse aktiivselt. Nüüd on päikeseenergia kõige enam arenenud Ameerika Ühendriikides, kus mõned piirkonnad kasutavad seda täieõigusliku alternatiivse energiaallikana. Seda tüüpi elektrijaamad töötavad ka teistes riikides.

Kaasaegse inimese elu on lihtsalt mõeldamatu ilma energiata. Elektrikatkestus tundub katastroofina, ilma transpordita ei kujuta inimene elu enam ette ja näiteks lõkkel, mitte mugaval gaasi- või elektripliidil süüa teha, on juba hobi.

Endiselt kasutame energia tootmiseks fossiilkütuseid (nafta, gaas, kivisüsi). Kuid nende varud meie planeedil on piiratud ja ei tule täna ega homme päeva, mil need otsa saavad. Mida teha? Vastus on juba olemas – otsida muid energiaallikaid, mittetraditsioonilisi, alternatiivseid, mille tagavara on lihtsalt ammendamatu.

Selliste alternatiivsete energiaallikate hulka kuuluvad päike ja tuul.

Päikeseenergia kasutamine

Päike- võimsaim energiatarnija. Me kasutame midagi oma füsioloogiliste omaduste tõttu. Kuid miljonid, miljardid kilovatid lähevad raisku ja pimeduse saabudes kaovad. Iga sekund annab Päike Maale 80 tuhat miljardit kilovatti. Seda on mitu korda rohkem kui kõik maailma elektrijaamad toodavad.

Kujutage vaid ette, millist kasu päikeseenergia kasutamine inimkonnale toob:

. Lõpmatus ajas. Teadlased ennustavad, et Päike ei kustu mitme miljardi aasta pärast. Ja see tähendab, et seda jätkub meie eluks ja meie kaugetele järglastele.

. Geograafia. Meie planeedil pole kohti, kuhu päike ei paista. Kusagil on heledam, kuskil hämaram, aga Päike on igal pool. See tähendab, et pole vaja ümbritseda Maad lõputu juhtmete võrku, püüdes toimetada elektrit planeedi kaugematesse nurkadesse.

. Kogus. Päikeseenergiat jätkub kõigile. Isegi kui keegi hakkab mõõtmatult sellist energiat edaspidiseks kasutamiseks talletama, ei muuda see midagi. Piisavalt akude laadimiseks ja rannas päevitamiseks.

. Majanduslik kasu. Te ei pea enam kulutama raha küttepuude, kivisöe või bensiini ostmisele. Tasuta päikesevalgus vastutab veevarustuse ja auto, kliimaseadme ja televiisori, külmiku ja arvuti toimimise eest.

. Keskkonnale kasulik. Metsade täielik raadamine jääb minevikku, kaob vajadus ahjude kütmiseks, uute "Tšernobõli" ja "Fukushima" jaamade ehitamiseks, kütteõli ja õli põletamiseks. Milleks nii palju vaeva näha looduse hävitamisega, kui taevas on imeline ja ammendamatu energiaallikas – Päike.

Õnneks pole need unistused. Teadlaste hinnangul annab 2020. aastaks Euroopas 15% elektrienergiast päikesevalgus. Ja see on alles algus.

Kus kasutatakse päikeseenergiat?

. Päikesepaneelid. Maja katusele paigaldatud akud ei üllata enam kedagi. Neelates päikeseenergiat, muudavad nad selle elektriks. Näiteks Californias nõuab iga uus kodu projekt päikesepaneeli kasutamist. Ja Hollandis nimetatakse Herhugowardi linna "Päikese linnaks", kuna kõik siinsed majad on varustatud päikesepaneelidega.

. Transport.

Juba praegu, autonoomse lennu ajal, varustavad kõik kosmoseaparaadid end päikeseenergiast elektriga.

Päikeseenergial töötavad autod. Sellise auto esimest mudelit esitleti juba 1955. aastal. Ja juba 2006. aastal alustas Prantsuse ettevõte Venturi päikeseautode seeriatootmist. Selle omadused on endiselt tagasihoidlikud: autonoomne sõit on vaid 110 kilomeetrit ja kiirus ei ületa 120 km/h. Kuid peaaegu kõik maailma autotööstuse juhid töötavad välja oma keskkonnasõbralike autode versioone.

. Päikeseelektrijaamad.

. Vidinad. Paljudele seadmetele, mis töötavad päikese käes, on juba laadijad.

Päikeseenergia tüübid (päikeseelektrijaamad)

Praegu on välja töötatud mitut tüüpi päikeseelektrijaamu (SPP):

. Torn. Tööpõhimõte on lihtne. Hiiglaslik peegel (heliostaat) pöörleb pärast päikest ja suunab päikesekiired veega täidetud jahutusradiaatorisse. Siis toimub kõik nagu tavalises soojuselektrijaamas: vesi keeb ja muutub auruks. Aur pöörleb turbiini, mis toidab generaatorit. Viimane toodab elektrit.

. Plaadikujuline. Tööpõhimõte sarnaneb torni omadega. Erinevus seisneb disainis endas. Esiteks ei kasutata ühte peeglit, vaid mitut ümarat, mis näevad välja nagu tohutud taldrikud. Peeglid on paigaldatud radiaalselt ümber vastuvõtja.

Igal plaadi SES-il võib korraga olla mitu sarnast moodulit.

. Fotogalvaaniline(kasutades fotopatareisid).

. SES paraboolse silindrilise kontsentraatoriga. Hiiglaslik silindrikujuline peegel, kus parabooli fookusesse on paigaldatud jahutusvedelikuga toru (enamasti kasutatakse õli). Õli soojeneb soovitud temperatuurini ja kannab soojust veele.

. Päikese-vaakum. Krunt on kaetud klaaskatusega. Selle all olev õhk ja muld muutuvad kuumaks. Spetsiaalne turbiin juhib sooja õhu vastuvõtutorni, mille lähedusse on paigaldatud elektrigeneraator. Elekter tekib temperatuuride erinevuste tõttu.

Tuuleenergia kasutamine

Teine alternatiivne ja taastuv energiaallikas on tuul. Mida tugevam tuul, seda rohkem kineetilist energiat see toodab. Ja kineetilist energiat saab alati muuta mehaaniliseks või elektrienergiaks.

Tuulest toodetud mehaanilist energiat on kasutatud pikka aega. Näiteks teravilja jahvatamisel (kuulsad tuulikud) või vee pumpamisel.

Kasutatakse ka tuuleenergiat:

Elektrit tootvates tuuleturbiinides. Terad laadivad akut, millest muunduritele antakse vool. Siin muundatakse alalisvool vahelduvvooluks.

Transport. Tuuleenergial töötav auto on juba olemas. Spetsiaalne tuuleinstallatsioon (lohe) võimaldab veesõidukitel liikuda.

Tuuleenergia liigid (tuuleelektrijaamad)

. Maapind- kõige levinum tüüp. Sellised tuulepargid paigaldatakse küngastele või küngastele.

. Avamere. Need on ehitatud madalasse vette, rannikust märkimisväärsele kaugusele. Elekter tarnitakse maale merealuste kaablite kaudu.

. Rannikuäärne- paigaldatud mõnele kaugusele merest või ookeanist. Ranniku tuulepargid kasutavad tuulte jõudu.

. Ujuv. Esimene ujuvtuulik paigaldati 2008. aastal Itaalia rannikule. Generaatorid paigaldatakse spetsiaalsetele platvormidele.

. Hüppeliselt kasvavad tuulepargid asetatakse kõrgele mittesüttivast materjalist valmistatud ja heeliumiga täidetud spetsiaalsetele patjadele. Elekter antakse maapinnale läbi trosside.

Väljavaated ja areng

Kõige tõsisemad pikaajalised päikeseenergia kasutamise plaanid seab Hiina, kes plaanib aastaks 2020 tõusta selles vallas maailma liidriks. EMÜ riigid töötavad välja kontseptsiooni, mis võimaldab saada kuni 20% elektrist alternatiivsetest allikatest. USA energeetikaministeerium esitab madalama arvu – kuni 14% aastaks 2035. Venemaal on ka SES. Üks võimsamaid on paigaldatud Kislovodskisse.

Mis puutub tuuleenergia kasutusse, siis siin on mõned arvud. Euroopa Tuuleenergia Assotsiatsioon on avaldanud andmed, mis näitavad, et tuuleelektrijaamad varustavad elektriga paljusid riike üle maailma. Nii saadakse Taanis selliste seadmete kaudu 20% tarbitud elektrienergiast, Portugalis ja Hispaanias - 11%, Iirimaal - 9%, Saksamaal - 7%.

Praegu on tuuleparke paigaldatud enam kui 50 riiki üle maailma ning nende võimsus kasvab aasta-aastalt.

Me elame tulevikumaailmas, kuigi see pole kõigis piirkondades märgatav. Igal juhul arutatakse täna progressiivsetes ringkondades tõsiselt uute energiaallikate arendamise võimalust. Üks paljutõotavamaid valdkondi on päikeseenergia.

Hetkel saadakse päikesekiirguse töötlemisest umbes 1% Maal leiduvast elektrist. Miks me siis pole veel loobunud teistest "kahjulikest" meetoditest ja kas me üldse loobume? Kutsume teid lugema meie artiklit ja proovima sellele küsimusele ise vastata.

Kuidas päikeseenergia muudetakse elektriks

Alustame kõige olulisemast – kuidas päikesekiiri töödeldakse elektriks.

Protsessi ennast nimetatakse "Päikeseenergia põlvkond" . Kõige tõhusamad viisid selle tagamiseks on järgmised:

• fotogalvaanika;
• päikese soojusenergia;
• päikesepalliga elektrijaamad.

Vaatame igaüht neist.

Fotogalvaanika

Sel juhul ilmneb elektrivool tänu fotogalvaaniline efekt. Põhimõte on järgmine: päikesevalgus tabab fotoelementi, elektronid neelavad footonite (valgusosakeste) energia ja hakkavad liikuma. Selle tulemusena saame elektripinge.

Täpselt selline protsess toimub päikesepaneelides, mis põhinevad elementidel, mis muudavad päikesekiirguse elektriks.

Fotogalvaaniliste paneelide disain ise on üsna paindlik ja võib olla erineva suurusega. Seetõttu on neid väga praktiline kasutada. Lisaks on paneelidel kõrged jõudlusomadused: need on vastupidavad sademetele ja temperatuurimuutustele.

Ja siin on, kuidas see töötab eraldi päikesepaneeli moodul:

Saate lugeda päikesepaneelide kasutamisest laadijatena, eramajade toiteallikatena, linnade parandamisel ja meditsiinilistel eesmärkidel.

Kaasaegsed päikesepaneelid ja elektrijaamad

Viimased näited hõlmavad ettevõtte päikesepaneele SixtuseSolar. Erinevalt traditsioonilistest tumesinistest paneelidest võib neil olla mis tahes varjund ja tekstuur. See tähendab, et nendega saab maja katuse “kaunistada” vastavalt soovile.

Teise lahenduse pakkusid välja Tesla arendajad. Nad ei toonud turule mitte ainult paneele, vaid ka täisväärtuslikku katusematerjali, mis töötleb päikeseenergiat. sisaldab sisseehitatud päikesemooduleid ja võib olla ka väga erineva disainiga. Samas on materjal ise palju tugevam kui tavalised katusekivid, Solar Roofil on isegi lõputu garantii.

Täisväärtusliku päikeseelektrijaama näide on hiljuti Euroopas ehitatud kahepoolsete paneelidega jaam. Viimased koguvad nii otsest päikesekiirgust kui ka peegeldavat kiirgust. See võimaldab teil suurendada päikeseenergia tootmise efektiivsust 30%. See jaam peaks tootma umbes 400 MWh aastas.

Huvi pakub ka suurim ujuv päikeseelektrijaam Hiinas. Selle võimsus on 40 MW. Sellistel lahendustel on kolm olulist eelist:

• ei ole vaja hõivata suuri maa-alasid, mis on Hiina jaoks olulised;
• reservuaarides väheneb vee aurustumine;
• Fotoelemendid ise soojenevad vähem ja töötavad tõhusamalt.

Muide, see ujuv päikeseelektrijaam ehitati mahajäetud söekaevandusettevõtte kohale.

Fotogalvaanilisel efektil põhinev tehnoloogia on täna kõige lootustandvam ning ekspertide hinnangul suudavad päikesepaneelid järgmise 30-40 aasta jooksul toota umbes 20% maailma elektrivajadusest.

Päikese soojusenergia

Siin on lähenemine veidi erinev, sest... päikesekiirgust kasutatakse vedelikku sisaldava anuma soojendamiseks. Tänu sellele muutub see auruks, mis pöörab turbiini, mille tulemusena tekib elektrienergia.

Soojuselektrijaamad töötavad samal põhimõttel, ainult vedelikku soojendatakse söe põletamisega.

Kõige ilmsem näide selle tehnoloogia kasutamisest on Ivanpah päikesejaam Mojave kõrbes. See on maailma suurim päikesesoojuselektrijaam.

See on tegutsenud alates 2014. aastast ja ei kasuta elektri tootmiseks kütust – ainult keskkonnasõbralikku päikeseenergiat.

Veeboiler asub tornides, mida näete konstruktsiooni keskel. Ümberringi on peeglite väli, mis suunavad päikesekiired torni tippu. Samal ajal pöörab arvuti neid peegleid pidevalt olenevalt päikese asukohast.

Kontsentreeritud päikeseenergia mõjul soojeneb vesi tornis ja muutub auruks. See tekitab survet ja aur hakkab turbiini pöörlema, mille tulemusena vabaneb elekter. Selle jaama võimsus on 392 megavatti, mida saab hõlpsasti võrrelda Moskva keskmise soojuselektrijaamaga.

Huvitav on see, et sellised jaamad võivad töötada ka öösel. See on võimalik, asetades osa kuumutatud aurust hoidlasse ja kasutades seda järk-järgult turbiini pöörlemiseks.

Päikesepalliga elektrijaamad

Sellel originaalsel lahendusel, kuigi laialdaselt kasutusel pole, on siiski oma koht.

Installatsioon ise koosneb 4 põhiosast:

• Aerostaat – asub taevas, kogub päikesekiirgust. Vesi siseneb palli ja kuumeneb kiiresti, muutudes auruks.
• Aurutorustik - läbi selle laskub rõhu all olev aur turbiini, pannes selle pöörlema.
• Turbiin - auruvoolu mõjul pöörleb, genereerides elektrienergiat.
• Kondensaator ja pump - turbiini läbinud aur kondenseerub vette ja tõuseb pumba abil õhupalli, kus see taas kuumutatakse auruolekusse.

Millised on päikeseenergia eelised

• Päike annab meile oma energiat veel mitu miljardit aastat. Samal ajal ei pea inimesed selle ammutamiseks raha ja ressursse kulutama.
• Päikeseenergia tootmine on täiesti keskkonnasõbralik protsess, mis ei ohusta loodust.
• Protsessi autonoomia. Päikesevalguse kogumine ja elektri tootmine toimub inimese minimaalse sekkumisega. Ainus asi, mida pead tegema, on hoida oma tööpinnad või peeglid puhtad.
• Ammendatud päikesepaneele saab taaskasutada ja tootmises taaskasutada.

Päikeseenergia arendamise probleemid

Hoolimata ideede elluviimisest päikeseelektrijaamade öösel töötamise säilitamiseks, pole keegi kaitstud looduse kapriiside eest. Mitmepäevane pilvine taevas vähendab oluliselt elektritootmist, kuid elanikkond ja ettevõtted vajavad katkematut elektrivarustust.

Päikeseelektrijaama ehitamine pole odav rõõm. Selle põhjuseks on vajadus kasutada nende kujundamisel haruldasi elemente. Mitte kõik riigid ei ole valmis raiskama eelarveid vähem võimsatele elektrijaamadele, kui seal on töökorras soojus- ja tuumaelektrijaamad.

Selliste paigaldiste paigutamiseks on vaja suuri alasid ja kohtades, kus päikesekiirgus on piisaval tasemel.

Kuidas arendatakse päikeseenergiat Venemaal?

Kahjuks põletab meie riik endiselt täistuuridel kivisütt, gaasi ja naftat ning Venemaa läheb kindlasti viimaste seas täielikult alternatiivenergiale üle.

Tänaseks päikeseenergia tootmine moodustab ainult 0,03% Venemaa Föderatsiooni energiabilansist. Võrdluseks, Saksamaal on see näitaja üle 20%. Eraettevõtjad ei ole huvitatud päikeseenergiasse investeerimisest pika tasuvusaja ja mitte nii kõrge tasuvuse tõttu, sest gaas on meil palju odavam.

Majanduslikult arenenud Moskva ja Leningradi oblastis on päikese aktiivsus madal. Seal pole päikeseelektrijaamade ehitamine lihtsalt otstarbekas. Kuid lõunapoolsed piirkonnad on üsna paljulubavad.

Tänapäeval on inimkonna energiavarudega varustamise küsimus üsna terav. Kõik teavad, et teadlased on pikka aega olnud hädas alternatiivsete allikate leidmisega. Kurb on see, et viimastel aastatel pole selles tööstuses leibkonna tasandil selget läbimurret toimunud. Päikesetehnoloogiad pole meie inimestele kättesaadavad. Inimkond on leidnud palju ebatavalisi viise energia saamiseks: geotermilised jaamad, laine- ja loodete elektrijaamad, hüdroelektrijaamad, tuuleturbiinid, vesiniku- ja kosmoseenergia, biokütused ja isegi äikesetormid. See on mittetäielik inimeste leidude loend.

Teisel kohal alternatiivenergia

Teise koha tuuleturbiinide järel plusside ja miinuste kombinatsiooni osas saavutas päikeseenergia. Lõputu allikas, mis on alati meie silme ette jäänud, kuigi me pole veel õppinud seda tõhusalt kasutama. Praktikas ei suuda räni akud näidata rohkem kui 22% efektiivsust. Nende efektiivsus on 75–80%, kuid neid kasutatakse ainult kütteelementidena. Lamevaakumkollektorid on töötingimuste suhtes nõudlikumad, nii suures, korpuse deformatsioonidele tundlikus süsteemis on vaakumit raskem hoida.

Kuigi meid huvitab kõige rohkem selle allika kasutamine kütmisel. Paljud inimesed ei soovi oma kodu kütta pigem loodusliku energiaga kui rahakoti arvelt. Siin ootab meid ees kõige ebameeldivam. Maksumus on nii kõrge, et alternatiiv lakkab olemast ahvatlev.

Seetõttu teen ettepaneku vaadata seda probleemi meie inimestele tuttava külje pealt. Just nimelt selleks, et näha, kuidas saab end soojendada ilma üüratuid summasid välja lamamata. Praegu on raske aru saada, kes esmakordselt sellise õlle kasutamise idee välja tuli, kuid õllepurkide õhukogujaid ehitatakse nüüd Ameerikas, Euroopas ja kogu maailmas. Need on varustatud termostaadi, mikrokontrolleri ja täiendava võimendusega. Teie kujunduses on see õiges suuruses ja palju väiksemate kuludega. Kuigi kui jood meelega õlut, siis viimases pole ma kindel.

DIY paneelid

Alumiiniumpurgi seadmed

Esimese aku loomiseks ei pea te olema kogenud käsitööline. Päikese energiat saab ikka tabada. Selleks vajate teatud kogust õllepurke, mitut ruutmeetrit puitlaastplaati, ligikaudu sama palju isolatsiooni ja silikoonliimi.

Purkide otsad avatakse ettevaatlikult piki kaelust. Soovi korral puhastage välispind paremaks nakkumiseks ja liimige vajaliku pikkusega torud. Seejärel liimitakse need ridadena karpi, mille suuruse määrab meistri fantaasia, ja värvitakse mustaks. Eelistatavalt kuumakindel värv.

Kõik sisepinnad on isoleeritud. Soovitame kasutada ekstrudeeritud vahtpolüstürooli, mis seejärel värvitakse musta värviga. Katsetage isolatsiooniga. Torud ise tuleks lõpuks asetada vertikaalselt ning ülemised ja alumised otsad peaksid olema üksteisega ühendatud nagu akuregistrid.

DIY alumiiniumist purkide koguja

Üla- ja alaosas on õhuvarustus- ja sisselasketorud, mis tuleb teie koju tuua. Asetage sisendisse väike jahuti ja kuumale väljundile veidi täiustatud autotermostaat või kasutage mõnda muud termoregulatsiooni meetodit. Praktika tõestab, et see võib olla teie küttesüsteemile hea abimees. Peaasi on kvaliteetne, pitseeritud koost ja aku asukoht. Eestpoolt sulgege kast klaasi või veel parem polükarbonaadiga. Ekspertide hinnangul on 100 ruutmeetri suuruse maja kütmiseks vaja 15 ruutmeetrit kollektoreid. Selline imealternatiiv jääb tööstusdisainilahendustele oluliselt alla, kuid siiski...

Parabolo – kontsentriline peegelkontsentraator

Euroopas kasutatakse neid ainult alumiiniumisulamite perforeeritud pinnaga.

Selliste kütteseadmete maksumus on nende suurte mõõtmete ja kallite materjalide tõttu kõrge. Seetõttu ei tasu kaaluda omatehtud lamedaid soojusvahetiid. Järgmine võimalus pakub huvi äärelinna elanikele. Selle erinevus on radikaalne peaaegu kõiges. Põhimõtteliselt on see päikeseenergia parabool-kontsentriline peegelkontsentraator. Kuid peamine eelis seisneb kasutatud materjalides. Kontsentraator on ühes tasapinnas kõverdunud peegel, mis koondab päikesekiired teatud punkti. Siin kehtib kolm nippi.

Peegelmaterjal, peegeldava pinna suurus ja soojusakumulaator. Õudne kõverpeegel osutub peegelkilest tehtud. Peegelkile liimitakse nõgusale pinnale kaeviku kujul. Peegli alus peaks olema sama kurikuulus vahtpolüstüreen.

Ja kandekonstruktsioonidena toimivad mitmesugused materjalid: puidust metallini. Valmistatakse ja kinnitatakse tugiraamidele vajalik arv peegli segmente.

Teatud mõttes meenutab kogu konstruktsioon lastekiike, kus istme asemel toimivad peeglid ning teljel asub torustik – soojusvaheti. Kuna tegemist on äärelinna lahendusega, võivad siinsed mõõtmed olla muljetavaldavad.

Päikesekontsentraator satelliitantennilt

Vee päikesepüüdjad

Päikese liikumisel asuvad mitmed sarnased seadmed. Peegel teravustab ühte joont, kust jahutusvedelik voolu võtab. Jahutusvedelikuks saab tavaline vesi, mis jookseb läbi mitmes reas jooksvate õhukeseseinaliste torude. Kasutage vajaliku läbimõõduga roostevabast või tavalisi õhukeseseinalisi terastorusid. Sellise tõsise lähenemisega ei saa see süsteem hakkama ilma suure soojusakumulaatorita.

Siin on valmislahendusi, kuid teretulnud on ka fantaasialennud. Näiteks vahtpolüstüreenist ja puidust tugedest koosnev mitmest kuubist koosnev “bassein”. Sisepind on vooderdatud tiheda kasvuhoonekilega. Ja külgede tugevus on arvestatud mitme kuupmeetri vee mahutamiseks. Sarnastest materjalidest on valmistatud ka selle püramiidikujulise minibasseini katus.

See disaini lihtsus koos lihtsate materjalidega tagab hea hooldatavuse. Ja kulunud osade vahetus. Ka maksumus varieerub oluliselt. Parem on selline soojussalvesti paigutada avatud ruumi, see tagab vajaduse korral hõlpsa juurdepääsu.

Tugikonstruktsioonil olev peegel peab saama vertikaalselt pöörata. Sel juhul jälgib kontsentraator valgustit aastaringselt. Torustik on raha säästmiseks kaasatud üldisesse küttesüsteemi.

Päikese vaakumkollektor

Siis hakkavad intressimäärad tõusma. Kahjuks räägime hinnast. Nende maksumus on üsna kõrge, kuigi tõhusus on samuti üsna kõrge. Ise valmistada pole võimalik, sest tootmises kasutatakse ülitugevat vähendatud metallisisaldusega borosilikaatklaasi.

Vaakumi juhtimiseks kasutatakse baariumi getterit. Kui tihend pole katki, siis on toru hõbedane, aga kui see muutub valgeks, on terviklikkus katki. Vaakumkollektorid sõltuvad teistest vähem ilmastikutingimustest, kuna soojuskanal eraldatakse atmosfäärist vaakumiga. Ja vaakum, nagu teate, on suurepärane soojusisolaator. Halva ilmaga neelavad nad pilvi läbivat infrapunakiirgust. Veel üks pluss selle tehnoloogia kasuks.

Vaakumkollektorite tüübid

Neid on mitu, mõni on paremini disainitud, aga kallim. Edukamaks peetakse sulgtoru ja otsevoolu soojuskanaliga kollektorit. Seadme tööpõhimõte on kõigil juhtudel ligikaudu sama. Kolb on piklik õhuke termos, mille seinte vahel on vaakum. Siseklaasile kantakse väga imav kate ja sisse asetatakse jahutusvedelikuga soojustoru.

Jahutusvedelikud on põhimõtteliselt erinevad. Ühel juhul on see kergesti aurustuv vedelik, mis toimub aurustumise ja kondenseerumise teel. Otsevoolukanaliga voolab jahutusvedelik läbi iga soojustoru, edastades ja vabastades energiat. Peamine puudus on kõrge hind ja remondi raskus. Mõne vaakumkollektori remondi korral tuleb jahutusvedelik päikesesüsteemist välja lasta. Tõhususe erinevus sõltuvalt tootjast võib olla üsna märkimisväärne ja isegi kahekordne.

Vaakumtorudega on süsteemi lihtsam kokku panna, kuna põhielement on valmis. Jääb vaid tagada vasest absorbeerija kokkupuude kogu süsteemi jahutusvedelikuga ja asetada akud vaakumtorudest turvalisse korpusesse valgustatud kohta. Suure süsteemi kokkupanek ja paigaldamine on muidugi parem usaldada spetsialistidele. Selliste elementidega päikesesüsteem kuumeneb sageli üle ja keeb ning vajab kontrolli. Kui teie põhiküttesüsteem on suure nihkega ja ülekuumenemist ei toimu, proovige abimoodul ise kokku panna.

Jagame need kolme tüüpi:

• põhineb monoelementidel
• põhineb polüelementidel
• Amorfsed on ka kilelaadsed. Nende hulka kuuluvad ka kaadmiumtelluriidil, vask-indiumseleniidil ja polümeeridel põhinevad paneelid.

Siin on plusse ja miinuseid. Eeliseks on see, et väljundis saame elektrit, mille kasutusala on väga lai. Polükristalliliste paneelide keskmine kasutegur on 12-18% ja nende valmistamine on odavam. Vastupidi, monopaneelid on kallimad ja suurema efektiivsusega - 18-22%. Amorfsetel paneelidel on madalaim efektiivsus 5–6%, kuid neil on mitmeid eeliseid. Optiline neeldumine on 15-20 korda suurem kui polü- ja üksikkristallidel. Paksus alla 1 mikroni. Sellel on hea jõudlus pilves ilmaga ja suur paindlikkus. Polümeerakusid kasutatakse seal, kus elastsus ja keskkonnasõbralikkus on kõige olulisemad. Lisaks paneelidele on vaja laadimissüsteeme, pingemuundusi ja toitejaoturid. Nende hulka kuuluvad inverterid, akud, kontrollerid. Ränielemendid on saastumise suhtes tundlikud ja kõrgetel temperatuuridel võib olla vajalik jahutussüsteem, kuigi tänapäevased konstruktsioonid näevad seda ette.

Just hiljuti õnnestus Austraalia teadlastel püstitada 35% efektiivsuse rekord, mis on selles valdkonnas põhimõtteliselt uus areng. Kuigi prantslased väidavad, et on Soiteci, CEA-Leti ja Fraunhoferi instituudi poolt välja töötatud moodulid, mille efektiivsus on 46%. Kuid lihtsurelikud ei näe seda pikka aega. Lisaks on räni akudel muid puudusi. Ameerikas hakati selliseid paneele kasutama juba kuuekümnendatel, kuid meie meistrimehed näivad idamaade odavatest analoogidest sarnaseid valmistavat juba ammu. Siiski on see tavainimese jaoks liiga väärtuslik viis säästa. Kuigi on väga atraktiivne saada teatud autonoomia toiteallikas.

Uuendusi on ka autotööstuses, lennunduses ja laevaehituses. Näitus, üksikud või eksperimentaalsed koopiad on olemas, kuid praegu jääb see luksuseks. Mõnikord kerkivad valguskaevude abil minevikust välja hästi unustatud vanad asjad, näiteks valgustus. Meetod on tuttav hallide püramiidide ajast.

Mõned inimesed tahavad päikeseteede idee teoks teha. Ilmusid läbipaistvad elemendid ja lennuk, mis võis kerge purjega ümber maa lennata. Saksamaa püstitas päevas saadud energiakoguse rekordi ja Indias läks terve lennuväli üle loodusvarade toitele. Kindlasti on lähenemas päev, mil tehnoloogia võimaldab meil päikesest võtta täpselt nii palju, kui vaja.

Päikeseenergia kasutamine Maal on lühike aruanne, mis räägib teile selle kasutamise võimalustest inimeste kasuks.

Päikeseenergia kasutamine Maal

Päike on helendav tohutu gaasipall, milles toimuvad üsna keerulised protsessid ja energiat eraldub pidevalt. Tänu sellele eksisteerib meie planeedil elu: atmosfäär ja planeedi pind soojenevad, puhuvad tuuled, soojenevad ookeanid ja mered, kasvavad taimed jne.

Päikeseenergia aitab kaasa fossiilkütuste tekkele, mis muundatakse soojuseks ja külmaks, elektriks ja liikumapanevaks jõuks. Valgusti aurustab vett, muudab niiskuse veepiiskadeks ning moodustab udu ja pilvi. Ühesõnaga loob Päikese energia planeedil hiiglasliku niiskustsükli, planeedi õhu ja vee soojendamise süsteemi.

Kui päikesevalgus tabab taimi, käivitab see fotosünteesi, kasvu ja arengu protsessi. Mulda soojendades kujundab see selle kliimat, andes elujõudu mikroorganismidele, taimede seemnetele ja kõigile pinnases elavatele elukatele. Ilma päikeseenergiata oleksid elusorganismid talveuneseisundis (anabioosis).

Näiteid päikeseenergia kasutamisest rahvamajanduses

Päikeseenergia on looduslikult taastuv energiaallikas ja mis kõige tähtsam, keskkonnasõbralik. Teadlased üle maailma töötavad selle kasutamise laiendamise nimel. Paljud riigid on loonud valitsuse programmid päikeseenergia tehnoloogiate arendamiseks.

Kõige rohkem päikeseenergiat tarbitakse Türgis ja Iisraelis. Ja Küprosel on rekordarv päikeseküttesüsteemiga maju.

Põllumajandustegevuses, nimelt agrotööstuskompleksis, kasutatakse ka päikeseenergiat. See on kavas juurutada kõikidesse rahvamajanduse sektoritesse. Eramute ja kõrvalhoonete seinte ja katuste vabad pinnad võimaldavad koguda piisavas koguses elektrit ja seda tasuta. Fotogalvaanilisi süsteeme saab kasutada karjamaal elektrikarjuste, pumpade, elektrinugade, mesilates meevõtturite ja elamute elektriga varustamiseks.

Päikeseenergial töötavad õhukollektorid loovad inimestele ja põllumajandusloomadele elukeskkonna ning hoiavad ka niiskuse ja temperatuuri samal etteantud tasemel.

Heliopaneelidega varustatud kasvuhooned ja kasvuhooned koguvad ja hoiavad soojust, tagades taimedele mikrokliima.

Päikeseenergial põhinevaid seadmeid kasutatakse köögivilja- ja teraviljahoidlate ventilatsiooniks ja kütmiseks, säilitades inimese poolt määratud parameetrid.

Loodame, et essee „Päikeseenergia kasutamine” aitas teil tunniks valmistuda. Ja saate jätta oma sõnumi päikeseenergia kohta, kasutades allolevat kommentaarivormi.