Сонячна енергія

Якщо проаналізувати історичні факти, то ми побачимо, що на кожному етапі  людство активно впроваджувало нові джерела енергії. Так, наприклад, бурхливий перехід на нові енергоносії відбувся в 1890-1910 роках, коли каретно-кінна тяга була замінена автомобілями, а електричне освітлення змінило газові світильники. Цей перехід призвів до промислової революції в більшості розвинених країн світу. І що ж ми маємо тепер? В сьогоденні  людство знову переживає черговий етап переходу на нові джерела енергії, який почався в 1990 році  та за прогнозами вчених триватиме до 2010 року. Особливість цього етапу полягає в його екологічній спрямованості - зменшення забруднення навколишнього середовища, істотне скорочення викиду в атмосферу вуглекислого і сірчистих газів. Так і є,  людство все більше впроваджує в повсякденне життя поновлювані екологічно чисті джерела енергії, перш за все, такі як вітроенергетика і геліоенергетика. В іншому ж випадку прийдешні екологічні катастрофи поставлять під загрозу можливість подальшого існування життя на нашій планеті.

Потенційні можливості геліоенергетики

Для оцінки можливостей сонячної енергетики існує округлене твердження, що щільність потоку сонячної радіації поза атмосферою Землі дорівнює 1.4 кВт/м2, а на рівні океану на екваторі опівдні    1 кВт/м2.

 Загальна потужність сонячної радіації, що перехоплюється нашою планетою, становить 1.7*10¹⁴ кВт. - це колосальна потужність! Вона приблизно в 500 разів перевищує граничні й навряд чи досяжні потреби людської цивілізації, які за певними оцінками, можуть скласти всього  3*10¹¹ кВт.

Якщо оцінити всю сонячну енергію, яку наша планета отримує за один рік, то вона складе 10¹⁸ кВт / год., що приблизно в 10 разів більше енергії всіх розвіданих і нерозвіданих викопних палив, включаючи і розщеплюванні речовини. Із загальної кількості сонячної радіації, яка надходить на Землю близько 30% негайно відбивається в космос у вигляді короткохвильового випромінювання, 47% адсорбується атмосферою, поверхнею планети (сушею і океаном) і перетворюється в тепло, яке здебільшого розсіюється в космосі у вигляді інфрачервоного випромінювання, інші 23 % залучаються до процесів випаровування, конвекції, опадів та кругообігу води в природі. Невелика частина, близько 0.2%, йде на утворення потоків в океані і атмосфері, включаючи океанські хвилі. І тільки 0.02% захоплюється хлорофілом зелених рослин і підтримує життя на нашій планеті. Мала частка від цих 0.02% забезпечила мільйони років назад накопичення на Землі запасів видобувного палива.

Сонячна енергія упевнено завойовує стійкі позиції в світовій енергетиці. Привабливість сонячної енергетики обумовлена ​​низкою обставин:

1.       Сонячна енергетика доступна в кожній точці нашої планети, розрізняючись по щільності потоку випромінювання не більше ніж в два рази. Тому вона приваблива для всіх країн, відповідаючи їхнім інтересам в плані енергетичної незалежності.

2.       Сонячна енергія - це екологічно чисте джерело енергії, що дозволяє використовувати його у все зростаючих масштабах без негативного впливу на навколишнє середовище.

3.       Сонячна енергія - це практично невичерпне джерело енергії, яке буде доступним й через мільйон років.

Основними напрямками використання сонячної енергії вважається отримання тепла шляхом абсорбції сонячного випромінювання.

У систему отримання низькотемпературного тепла також входять накопичувачі тепла, які в простому випадку являють собою термоізольовані ємності (термоси) для зберігання гарячої води. Обсяг накопичувача та необхідна площа колекторів визначаються добовим споживанням тепла та середнім числом сонячних днів в році в даній місцевості. У сонячних установках для сушки матеріалів та продуктів сільського господарства в якості теплоносія використовується повітря.

Якщо сонячний колектор використовує не воду, а незамерзаючу рідину, то за допомогою теплообмінника в накопичувальному теплоізольованому баку і додаткового нагрівача (газ, електрика і т.п.) можна протягом року економити до 50-60% енергії, необхідної для обігріву будинку та інших теплових домашніх потреб, що практично широко використовується в промислово розвинених країнах. У цьому випадку сонячні колектори працюють цілий рік в автоматичному режимі паралельно зі звичайними паливними або електричними нагрівачами води.