Энергия солнца как альтернативный источник энергии
Перейти к содержимому

Энергия солнца как альтернативный источник энергии

  • автор:

«Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле»: Интервью ко Всемирному дню Солнца

Ежегодно в начале мая отмечается Международный день Солнца. Решение о создании этого праздника было принято в 1994 году Европейским отделением Международного общества солнечной энергии (МОСЭ) с целью привлечения внимания общества к возможностям использования возобновляемых источников энергии. На Энергетическом факультете Политехнического института Южно-Уральского государственного университета изучают всю технологическую цепочку энергетической индустрии: производство, передачу, распределение, регулирование и потребление электрической и тепловой энергии. Особое внимание на факультете уделяется развитию новейших электротехнологий, которые включают в себя водородную энергетику, лазерные технологии, электросварочное производство, электрометаллургию, электролизное производство. В этом году кафедра Теоретических основ электротехники готовит первый выпуск бакалавров по этому профилю подготовки. На факультете утверждена и реализуется стратегия развития «Распределенная цифровая энергетика и интеллектуальный электропривод». В этой стратегии есть доля всех видов альтернативной энергетики, включая энергию солнца. Декан факультета Сергей Ганджа рассказал о потенциале солнечной энергии и ее дальнейшем развитии.

– Солнце – наша ближайшая звезда, что она дает нашей планете?

– Энергия Солнца стоит за всеми известными формами движения материи: механической, физической, химической, биологической и социальной. Солнце – единственный ближайший к нам источник, который наполняет энергией все формы живой и неживой природы. Так, на появление энергии ветра, волн, гидроэнергией рек, энергией углеводородов, включая биогаз на начальной стадии формирования, влияет Солнце. Энергия ветра обусловлена неравномерностью прогрева земной поверхности, энергия углеводородов рождается под влиянием фотосинтеза, гидроэнергия рек образуется от испарения воды и последующего выпадения осадков. Только несколько видов альтернативных источников не имеют солнечную природу. Это энергия приливов и отливов, обусловленная гравитационным притяжением Луны, ядерная энергия, запасенная вселенной много миллиардов лет назад и геотермальная энергия Земли, образованная при ее формировании. Эти виды энергии составляют незначительную долю в энергетическом балансе планеты. Можно сказать, что Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле.

– Как добывается и используется солнечная энергия?

– Источником энергии в самом Солнце является термоядерный синтез, при котором атомы водорода, соединяясь друг с другом, образуют гелий, второй элемент таблицы Менделеева. При этом выделяется гигантское количество энергии, которая распространяется в виде радиации и доходит до Земли. Здесь и происходит ее преобразование в другие виды энергии. Солнечную энергию мы можем превратить, например, в электрическую, используя эффект фотосинтеза. Солнце в масштабах существования человеческой цивилизации является неисчерпаемым источником энергии. Альтернативная энергетика как раз и использует преобразованную солнечную энергию. Главное преимущество ее в том, что в основном – это экологически чистые источники энергии. Традиционная энергетика исторически сопровождалась выбросами вредных веществ, превышением нормы углекислого газа в атмосфере, что приводило к парниковому эффекту и глобальному потеплению. Солнечная радиация напрямую превращается в электричество, ветровые установки тоже не несут выбросов. Но у альтернативных источников есть один существенный недостаток. Это – нестабильность генерации энергии, которая зависит от природных условий. Промышленность и крупные мегаполисы не могут полностью полагаться на такой ненадежный источник. Альтернативная энергетика получит мощный импульс развития, если решит проблему по накоплению энергии, причем объемы накопления должны быть гигантские, соизмеримые с существующими запасами углеводородного топлива. Создание такой технологии накопления электричества названо McKinsey Global Institute одной из 12 прорывных технологий, которые существенным образом изменят глобальную экономику. На Энергетическом факультете ведутся такие работы на базе водородной энергетики.

– Изучают ли на Энергетическом факультете возобновляемые источники энергии и, в том числе солнечную энергию?

– Структура Энергетического факультета построена таким образом, что все, что есть в энергетике – представлено на том или ином образовательном уровне: бакалавриате, магистратуре или аспирантуре. У нас хорошо развито изучение традиционной энергии: это электрические станции, сети, системы электроснабжения. Имеется направление магистратуры, на котором мы готовим специалистов по альтернативной энергетике. Также у нас имеются серьезные научные заделы в этом направлении, в том числе выполненные совместно с американскими учеными. В основном мы работаем в ветроэнергетике, солнечной, биогазовой и водородной энергетике.

– Какое будущее ждет солнечную энергетику?

– Энергетика идет по пути комплексного развития. Ориентироваться на один вид энергии нельзя. Энергетика может быть стабильной и надежной тогда, когда она использует различные источники энергии. Абсолютно неразумно, имея такую развитую, рентабельную углеводородную инфраструктуру, разрушать ее или неэффективно использовать. По мере истощения углеводородов она будет свою роль потихоньку терять, но произойдет это, по оценке Министра энергетики РФ Александра Новака, не ранее чем через 100 лет. Одновременно с этим традиционные источники энергии будут вытесняться альтернативными источниками энергии и атомной энергетикой. Солнечную энергетику ждет светлое будущее, но для этого надо решить еще очень много научных и инженерных задач. Энергетический факультет в этом направлении ведет активную деятельность.

Энергия солнца как альтернативный источник энергии

Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов. Использование всего лишь 0,0125 % могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% — полностью покрыть потребности в будущем. Преимущества технологий, использующих энергию солнца, в том, что при работе солнечных установок практически не добавляется тепло в приземные слои атмосферы, не создается тепличный эффект и не происходит загрязнения воздуха. Но у солнечной энергии есть недостаток — ее зависимость от состояния атмосферы, времени суток и года.

Используют солнечную энергию в основном двумя методами — в виде тепловой энергии путем применения различных термосистем или посредством фотохимических реакций.

Наибольшее распространение в мире получили технологии использования солнечной энергии для горячего водоснабжения и отопления. Для этих целей достаточна низкотемпературная энергия. Установки и системы солнечного теплоснабжения делятся на пассивные и активные.

В пассивных системах поглощение и аккумулирование солнечной энергии осуществляется непосредственно элементами строительных конструкций зданий при незначительном использовании дополнительных устройств или без них. Человек на протяжении своей истории давно научился использовать солнечное тепло при строительстве своего жилища. Во многих странах для зданий характерны толстые стены, аккумулирующие энергию, и ориентация окон на солнечную сторону. Уже в наше время были разработаны усовершенствования этой «системы». Стена, обращенная на юг, окрашивается в черный цвет, перед стеной располагается остекленная поверхность, а между ними остается воздух, который нагревается и циркулирует в доме путем конвекции. Вместо каменной стены может быть «водяная стена», состоящая из наполненных водой резервуаров из стекловолокна.

Активные системы основаны на использовании коллекторов, устройств преобразующих солнечную энергию в тепло. Плоский солнечный коллектор состоит из поглощающей энергию плиты, остекления, и расположенных между плитой и стеклом труб. По трубам с помощью насоса циркулирует нагревающаяся жидкость.

Солнечные коллекторы могут использоваться в целом ряде низкотемпературных процессов. Например, в пищевой промышленности для пастеризации продуктов, для мойки банок, бутылок, для стирки белья в прачечных, сушки сельскохозяйственных продуктов и даже зданий.

Для получения высокой температуры или совершения механической работы применяют отражающие солнечные коллекторы, концентрирующие тепло и свет солнца и следящие за его перемещением. В таких коллекторах применяются либо зеркала, либо линзы. Зеркала могут быть параболическими, параболоидными или сферическими. Сконцентрированный солнечный свет попадает на центральный теплоприемник и нагревает жидкость, которая прокачивается насосом. В эту систему входит и бак-аккумулятор для нагретой жидкости.

Основная проблема широкого использования солнечных тепловых установок связана с их экономической эффективностью и конкурентоспособностью по сравнению с традиционными системами. Стоимость энергии, вырабатываемая солнечными установками более высока, чем стоимость энергии, получаемая при использовании традиционного топлива. Но для районов, удаленных от централизованного энергоснабжения, использование солнечных коллекторов экономически более выгодно.

Более эффективный путь использования солнечной энергии — непосредственное преобразование ее в электрическую в фотоэлементах. Фотоэлементы представляют собой светочувствительные пластины из полупроводникового материала: селена, кремния, арсенида галлия, диселенида кремния и т.д. Фотоэлектричество производится, когда частицы света (фотоны), поглощенные полупроводником, создают электрический ток. Солнечные батареи могут быть различной мощности — от портативных установок в несколько ватт до многоваттных электростанций, покрывающих миллионы квадратных метров площади.

Для того, чтобы не зависеть от суточного и сезонного солнечного цикла и состояния атмосферы существуют технические методы накопления энергии такие как: электрохимическое накопление аккумуляторами, механическое накопление (с помощью вращающихся маховиков) и в форме водорода. Также возможно сочетание фотоэлементов с другими источниками энергии, например, наиболее вероятно сочетание с ветровыми установками, а также с системами на ископаемом топливе.

Фотоэлектрические системы (солнечные батареи) требуют минимального обслуживания, в них не используется вода, и поэтому они хорошо приспособлены для отдаленных и пустынных районов. Этот способ преобразования солнечной энергии является долговечным и экологически чистым, а также сам может быть использован для улучшения экологической обстановки в месте использования, а в перспективе — и для регулирования экологических условий на больших территориях.

Основные потребности в солнечных батареях включают: освещение, работу бытовой электротехники (радио, телевизор, холодильник), насосов для подъема воды в удаленных сельских районах; энергообеспечение экологически чистых зон массового отдыха и лечения; обеспечение радио- и телекоммуникационных систем, маяков, буев. Установки использования солнечной энергии не только могут быть экологически чистыми, но и иметь положительное влияние на другие сферы жизни. Например, использование солнечных батарей в жарких пустынных районах в качестве «солнечного зонтика» обеспечивает благоприятные условия для выращивания под ним бахчевых и цитрусовых культур, для которых целесообразно использовать не слишком интенсивное солнечное излучение. Другим примером является использование солнечных батарей или солнечных коллекторов как строительных элементов в качестве облицовочных панелей фасадов зданий («солнечных домов»).

Производство солнечного оборудования

В многих странах происходит постоянный рост производства солнечных коллекторов. В настоящее время их мировая установленная мощность оценивается в 10 ГВт. Общая площадь солнечных коллекторов в мире превысила по неполным данным 21 млн. м2, при этом годовое производство солнечных коллекторов превышает 1,7 млн. м2. Страны-лидеры: Япония — 7 млн. м2, США — 4 млн. м2, Израиль — 2,8 млн. м2, Греция — 2,0 млн. м2.

В бывшем СССР максимальное годовое производство составляло 40 тыс. м2 коллекторов, а общая площадь установленных коллекторов, главным образом для горячего водоснабжения, достигала 250 тыс. м2 , но их технический уровень был низким. В России в настоящее время разработаны более совершенные конструкции, не уступающие зарубежным аналогам, но вследствие экономического кризиса в стране объем производства солнечных коллекторов сократился и составляет менее 1 тыс. м2.

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии является одним из наиболее быстро развивающихся в мире направлением использования возобновляемых источников энергии. В настоящее время общая мощность установленных солнечных фотоэлектрических систем составляет свыше 938 МВт. Годовые темпы роста за последние 5 лет составляют 30%. Лидируют страны: Япония — 80 МВт, США — 60 МВт, Германия — 50 МВт.

Масштабы использования фотоэлектрических солнечных батарей ограничиваются более высокой стоимостью вырабатываемой электроэнергии, по сравнению с энергией, получаемой за счет использования традиционных источников энергии. Удельная стоимость мощности плоских модулей солнечных батарей на мировом рынке составляет 4 — 5 долл./Вт, а стоимость фотоэлектрических установок 7 — 10 долл./Вт. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой модулями, колеблется в пределах 20 — 30 цент./(кВт • ч), что значительно превышает стоимость электроэнергии от традиционных источников.

В России есть большие районы с централизованным энергоснабжением, но испытывающие острый дефицит энергии, что приводит к значительным потерям, в том числе материальным и финансовым. Есть регионы, удаленные от централизованных энергосистем — отдельные поселки, деревни, рабочие точки. Использование возобновляемых источников энергии, в том числе солнечного излучения позволило бы решать энергетические и социально-экономические проблемы таких регионов и удаленных мест. То есть вопрос об экономической возможности и эффективности необходимо решать с учетом социально-экономических условий, в том числе дефицита энергии, стоимости топлива, географических и климатических условий.

Наиболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в нашей стране, по оценкам специалистов, это: Северный Кавказ, Астраханская область, Калмыкия, Тува, Бурятия, Читинская область, Дальний Восток.

Солнце — альтернативный источник энергии

Маркин, Н. Д. Солнце — альтернативный источник энергии / Н. Д. Маркин, М. Н. Куликова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2017. — № 4 (13). — С. 39-41. — URL: https://moluch.ru/young/archive/13/1028/ (дата обращения: 28.12.2023).

В статье рассматривается альтернативный источник энергии — энергия солнца. Его значимость и возможности применения на практике.

Ключевые слова: альтернативный источник энергии, солнечные батареи, дети солнечный трекер

Если во всем видеть только плюсы, батарейку правильно не подключишь.

В современном мире очень актуальна тема развития альтернативных источников энергии. Это связано, с одной стороны, с тем, что наука идет вперед семимильными шагами, с другой стороны, люди практически исчерпали углеводородные энергетические ресурсы, которые необходимы для бесперебойной работы техники, транспорта, освещения и обогрева. Потребность человечества в энергии ежегодно растет.

Одним из перспективных источников энергии — является неиссякаемая энергия солнца. Солнце — самый главный источник тепла и света, роста растений на нашей планете. Благодаря Солнцу появились все традиционные источники энергии — нефть, уголь, торф.

К сожалению, ископаемое топливо заканчивается, поэтому решение энергетической проблемы, состоит в поисках возобновляемых источников энергии, которые могли бы заменить энергоресурсы, используемые сейчас.

Основными преобразователями солнечной энергии являются батареи, представляющие собой несколько объединённых фотоэлементов и преобразующие солнечную энергию в электрический ток. Солнечные батареи применяют в местах, удаленных от населенных пунктов, в космической сфере, в машиностроении и кораблестроении, то есть там, где нет возможности воспользоваться другими источниками энергии.

Первая солнечная батарея принадлежит Антуану — Сезару Беккерелю (1839). Почти через сорок лет Чарльз Фриттс изобрел первый солнечный элемент, опираясь на опыт Уилоуби Смита, обнаружившего в 1873 году чувствительность селена к свету. В 1954 году специалисты компании Bell Laboratories (США) заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Созданные солнечные батареи — были всего лишь технологической игрушкой стоимостью 250 долларов, с КПД около 6 %. Потенциал солнечных батарей первоначально был оценен только в космической отрасли и, в 1958 году, в США был запушен первый спутник с солнечными батареями — Vanguard 1. Через несколько месяцев в СССР был запущен Спутник-3 также работающий на солнечных батареях.

К началу 2017 года, благодаря применению солнечных трекеров, КПД солнечных батарей составляет более 26 %. Применение фотоэлементов стало повсеместным.

1954 год. Солнечная батарея компании Bell Laboratories

На уроках физики в школе и на дополнительных занятиях, я подробно изучил принципы работы солнечных трекеров, а также преимущества (возобновляемость, обильность, доступность, экологичность, экономичность) и недостатки солнечной энергии (непостоянство солнечного света, применение дорогостоящих и редких компонентов при создании солнечных батарей, их ограниченный срок службы).

Свои теоретические знания я решил испытать, приняв участие в технической олимпиаде научного творчества «Роботландия-2017», организатором которой был Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ.

Целью олимпиадной работы стала разработка и создание эффективного зарядного устройства с максимальным КПД, работающего от солнечной энергии и аккумулирующего её. Движение солнца по азимуту снижает КПД фиксированной солнечной батареи, поэтому возникла необходимость разработать устройство, которое могло бы поворачиваться вслед за траекторией солнца — солнечный трекер.

Солнечный трекер — система, предназначенная для слежения за перемещением солнца, чтобы получить максимальный КПД от солнечных батарей. Механизм трекера основан на фоторезисторах: когда на один из резисторов попадает меньше света, устройство поворачивается.

На этапе разработки мною были изучены интернет-ресурсы и начерчен эскиз механической части.

Узел выгрузки-загрузки кассет от старого магнитофона и подъемный механизм игрушечной пожарной машины «послужили» основными компонентами поворотного механизма горизонтального и вертикального движения. Для создания механизма управления разработана электронная схема и размещена на двух платах управления, ответственных за анализ яркости солнечного света и углов поворота солнечной батареи. Корпус трекера сделан из старого медицинского прибора и вместил в себя: механизм и плату управления горизонтальным поворотом, аккумуляторы для накопления энергии, и USB-выход для зарядки сотового телефона. К корпусу прикреплена мачта, на которой расположены: солнечная панель с фоторезисторами, блок и плата вертикального наклона, контроллер заряда аккумулятора и выключатель.

Собранный солнечный трекер имеет следующие технические характеристики: напряжение заряда -5,5В, сила тока -1 А, емкость аккумулятора — 200 мА.

В результате тестовых испытаний в летний период установлено, что созданное зарядное устройство обладает высоким КПД, действительно работает от солнечной энергии, преобразует и аккумулирует её.

Основные термины (генерируются автоматически): солнечная энергия, батарея, солнечный трекер, альтернативный источник энергии, максимальный КПД, солнечная батарея, солнечный свет, электрический ток, США, плат управления.

Что такое альтернативная энергия — источники энергии, биотопливо, солнечное тепло, ветряная энергия

Баннер

Экономика многих стран зависит от добычи сырья, что особенно актуально для России. Однако ресурсы Земли не безграничны. Решить проблему могут альтернативные источники энергии. Что это такое, как их использовать и почему они лучше нефти, читайте в статье.

  • Что такое альтернативная энергия
  • Виды
    • Солнечная энергия
    • Ветряная энергия
    • Водная энергия
    • Волны
    • Приливы и отливы
    • Гидротермальная
    • Жидкостная диффузия
    • Геотермальная
    • Биологическое топливо
    • Россия

    Что такое альтернативная энергия

    Альтернативные источники энергии (АИЭ) — это возобновляемые природные ресурсы, из которых получают тепло, электричество и другие виды энергии. В отличие от ограниченных источников, а именно нефти, угля и газа, запасы которых с каждым годом уменьшаются, этот способ получения энергии отличается повышенной экологичностью, возобновляемостью и меньшим влиянием на глобальное потепление.

    В Совкомбанке можно оформить кредит наличными на любые цели до 5 млн рублей. Выберите удобную программу и рассчитайте ежемесячный платеж на кредитном калькуляторе. Деньги нужны срочно? Достаточно паспорта и любого второго документа. Нужна крупная сумма? Вы можете взять кредит под залог автомобиля или недвижимости. Заполните заявку на сайте и получите быстрое одобрение. Есть доставка!

    Виды

    На сегодняшний день человечество в основном питают углеводороды и АЭС. Оба источника оказывают негативное влияние на окружающую среду. Атомные электростанции могут повышать радиационный фон прилегающей территории, а при сжигании нефтепродуктов происходит выброс большого количества углекислого газа.

    Но существуют и более экологичные источники энергии.

    Солнечная энергия

    Мощнейший АИЭ, обладающий огромным потенциалом. Даже несмотря на то, что Земля получает лишь небольшую часть солнечной энергии, ее вполне хватит, чтобы обеспечить всю планету. «Улавливается» эта энергия солнечными батареями.

    Солнечная энергия – потенциально самый перспективный источник питания. По самым худшим прогнозам ученых, ископаемого сырья хватит еще на 40-50 лет, в то время как Солнце, по оценкам NASA, просуществует еще минимум 6 млрд лет.

    Но несмотря на всю вышеописанную мощность, этим способом получают лишь 2% от общей производимой энергии. Причин тому несколько.

    • Количество получаемой энергии зависит от погодных условий.
    • Солнечные батареи стоят недешево. К тому же за ними нужно постоянно следить и тратить дополнительные средства на утилизацию, так как в батареях используются ядовитые металлы.
    • Для получения серьезных объемов энергии необходимо покрывать солнечными батареями огромные пространства.

    Однако кое-где солнечная энергия распространена довольно широко. Например, в Израиле с помощью нее нагревают бóльшую часть воды.

    Солнечные панели устанавливают на отдаленных островах, фермах и даже в космосе. Еще их иногда встраивают в автомобили, самолеты и поезда.

    Ветряная энергия

    Наряду с энергией Солнца является довольно востребованным и перспективным АИЭ. Для преобразования используются ветрогенераторы.

    Ветроэнергетика имеет потенциально намного больше возможностей для питания, чем водные электростанции. А уже в 2016 году ветряная отрасль, вместе с остальными АИЭ, обогнала атомную по объемам производимого электричества. Широко распространена в странах Европы.

    Водная энергия

    Один из популярнейших АИЭ. Несмотря на дороговизну и сложность возведения гидроэлектростанций, они отлично себя окупают и позволяют получить электроэнергию намного дешевле.

    Работает следующим образом: лопасти водной турбины, подключенной к электрогенератору, крутятся за счет сильного потока воды.

    Волны

    Этот тип встречается намного реже. Для преобразования кинетической энергии волн в электричество используют специальные камеры, связанные с генератором.

    Приливы и отливы

    Этот тип работает благодаря спаду и подъему воды, а устанавливают электростанции обычно на берегу. Механизмы колебания уровня океана отлично изучены, что делает этот АИЭ наиболее предсказуемым. Но несмотря на предсказуемость, он имеет ряд существенных недостатков, главный из которых — низкая производительность. Поэтому данный АИЭ почти не встречается.

    Зачем откладывать деньги долгие месяцы, если можно получить желаемое прямо сейчас? Возьмите кредит в Совкомбанке, оформите услугу «Гарантия минимальной ставки» и получите шанс вернуть проценты по истечении срока кредитования. Для этого расплачивайтесь Халвой каждый месяц и не допускайте просрочек по кредиту. Оставить заявку вы можете в два клика, а деньги мы зачислим на карту и доставим курьером.

    Гидротермальная

    Это энергия температурного градиента, когда электричество вырабатывается за счет разницы в температуре воды на поверхности и в глубине океана.

    Впервые начали применять такой способ еще в начале ХХ века. На данный момент гидротермальные электростанции есть в США и Японии.

    Жидкостная диффузия

    Это новый тип АИЭ. Пока есть всего одна электростанция, работающая на жидкостной диффузии. Находится она в Норвегии.

    Работает по следующему принципу: в основание водного потока устанавливают механизм, разделенный на два отсека мембраной. В нем смешиваются соленая и пресная вода. Частицы пресной воды из одного отсека стремятся перейти в другой, чтобы уравнять концентрацию соли. Проходя через мембрану, они увеличивают давление в резервуаре, что вращает гидротурбину, которая вырабатывает электроэнергию.

    Геотермальная

    Работает на энергии горячей воды и пара. Обычно геотермальные станции устанавливают вблизи вулканов. Например, на Камчатке примерно 40% от общей энергии приходится на ГеоЭС.

    Воду из подземного пространства используют для получения электричества либо для отопления помещений.

    Биологическое топливо

    Оно делится на три поколения по степени сложности получения:

    1. сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала, сахаров, из которых получают этанол и биодизель;
    2. непищевые остатки культивируемых растений, трава и древесина;
    3. топливо из водорослей.

    Первые в мире бумажные деньги появились в Китае в 910 году.
    Другой факт

    Достоинства и недостатки

    Главное достоинство АИЭ — они позволят человечеству существовать даже в условиях острой нехватки ископаемого сырья, которая может наступить сравнительно скоро. Но и недостатков тоже хватает.

    Доступность и универсальность. Любая страна мира может пользоваться АИЭ, для этого совсем не обязательно иметь огромные запасы нефти.

    Из исключений — страны без выхода к морю не могут использовать энергию волн, а страны без вулканов — геотермальную

    Высокая стоимость строительства и обслуживания , что повышает итоговые цены на электроэнергию и делает весь процесс не всегда окупаемым. Поэтому многие страны ищут способы снизить издержки

    Экологичность. АИЭ почти не вредят экологии

    Погодные условия оказывают большое влияние на выработку электроэнергии. Вы не можете контролировать, когда подует ветер, насколько поднимется вода и сколько солнечных дней будет в вашей стране

    Возобновляемость. В отличие от нефти ни солнце, ни ветер никуда не исчезнут в ближайшие десятилетия

    Небольшая мощность по сравнению с традиционными источниками

    Экономическое влияние. Чем больше участков земли отведено под выращивание сырья для биотоплива, тем меньше площади остается на посев культур для сельского хозяйства

    Применение в мире

    Сегодня наибольшее распространение АИЭ получили в Европе. Некоторые европейские страны вырабатывают до 40% от общей энергетики с их помощью.

    Жители этих стран, решившие перейти на АИЭ, могут рассчитывать на определенную поддержку — скидки на подключение и возврат средств за приобретение оборудования. Поэтому все больше людей устанавливают солнечные батареи себе на крыши для экономии.

    Россия

    В России АИЭ пока развиваются не слишком быстро. Во многом это связано с недостатком инвестиций в отрасль и тем, что АИЭ еще не полностью утверждены законодательно. Разные климатические условия регионов страны тоже не способствуют равномерному росту.

    Наиболее распространенные АИЭ — гидроэлектростанции (примерно 20% от всей энергии страны) и биотопливо (Россия — в тройке ведущих экспортеров мира). Остальные виды встречаются не так часто и лишь изредка преодолевают планку в 1% от общего числа.

    Но несмотря на это, последние годы Россия делает большие шаги в сторону развития АИЭ. Например, совсем недавно Совкомбанк присоединился к климатической инициативе ООН Climate Neutral Now, чтобы повысить прозрачность отчетности и поддержать цели организации по сокращению углеродных выбросов.

    Состояние окружающей среды постоянно ухудшается, поэтому люди вынуждены искать новые, более чистые источники энергии. Сравнительно недавно многие страны Европы только начали внедрять АИЭ, а сегодня некоторые из них уже приблизились к состоянию полного перехода на возобновляемые источники. Радует, что Россия пусть и медленно, но движется в верном направлении.

    Альтернативный источник энергии — солнечные панели и батареи

    Получение электрической энергии является актуальной задачей нашего времени. Люди научились получать энергию из различных источников. Однако, ни один из существующих на данный момент источников энергии не способен сравниться по своей мощности и перспективности с Солнцем. Действительно, Солнце способно обеспечить нашу цивилизацию необходимой энергией на тысячи лет. На текущий момент люди получают солнечную энергию при помощи таких устройства как солнечные панели.

    Что такое солнечные панели?

    Солнечная панель представляет собой объединение отдельных элементов (фотоэлементы) изготовленных из полупроводниковых материалов, которые позволяют преобразовывать получаемую ими солнечную энергию в электрический ток. Достигается такое преобразование благодаря специальной конструкции элементов. Они состоят из двух слоёв, которые выступают в качестве анода и катода. При воздействии на панель солнечного света электроны начинают перемещаться с одного слоя на другой, за счёт чего и вырабатывается электрический ток.

    Основные достоинства солнечных батарей

    • Возобновляемость

    Используя такие панели солнечная энергетика использует возобновляемую энергию. Это очень сильно отличает этот метод получения от многих других, впервую очередь от получения энергии из ископаемых источников (нефть, газ, уголь), которые являются не возобновляемыми.

    По представлениям современной физики и астрономии Солнце ещё будет существовать как минимум 6,5 миллиардов лет, поэтому данный источник энергии в рамках текущего развития человеческой цивилизации можно считать практически бесконечным.

    • Огромный запас энергии

    120 тысяч тераватт, именно столько солнечного света приходит на Землю ежедневно. Это значение превышает в 20 тысяч раз общую потребность земной цивилизации в энергии.

    Нельзя не отметить и такого существенного фактора как экологичность солнечной энергетики, что особенно актуально в сфере последних тенденций в виде угрозы глобального потепления и других экологических проблем, связанных с выхлопными газами и сжиганием не возобновляемых источников энергии.

    Использование солнечных батарей оказывает минимальное негативное воздействие на окружающую среду или не оказывает его вовсе.

    Применение энергии Солнца позволяет очень хорошо экономить, так как эксплуатационные расходы на их обеспечение крайне низки. Главный расход в этом случае приходится на покупку самих солнечных панелей. Однако, в наше время уже можно купить солнечные батареи недорого, которые окупятся в течение 1-2 лет, а может даже и быстрее. При этом гарантия производителей таких батарей составляет 20-25 лет.

    Солнечная энергия в отличие, например, от углеводородов доступна в любой точке мира. Действительно, эффективно использовать энергию Солнца можно не только в экваториальной части нашей планеты. Хорошим доказательством этого является Германия, которая на текущий момент является лидером в этом направлении.

    Выработка электроэнергии на традиционных тепловых электростанциях, а также других подобных объектов обычно сопровождается серьёзными шумами, что может причинять вред здоровью сотрудников электростанции. Солнечная энергия получается бесшумно, так как в солнечных панелях нет никаких рабочих узлов, которые могли бы генерировать сильные шумы.

    • Широкая область применения солнечных панелей

    Уже сейчас солнечные панели используются для решения самых разных задач, среди которых: выработка электроэнергии в местах где нет доступа к централизованным электросетям, опреснение воды в Африке, обеспечение энергией искусственных спутников и т.д. В ближайшее время за счёт развития технологий в этом направления сфера применения солнечных панелей будет только расти.

    Как видите, получение энергии от Солнца обладает очень большим количеством достоинств и с каждым днём это становится всё доступнее и доступнее. Это существенная причина для того, чтобы задуматься об использовании солнечных панелей.

    Солнечная энергия как источник электрической энергии Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

    Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бубенчиков А.А., Нурахмет Е.Е., Молодых В.О., Руденок А.И.

    Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме использования солнечной энергии как основной источник питания потребителя. Автор даёт обобщенную характеристику способам преобразования солнечной энергии в другие виды энергии. А также рассмотрены государственные планы развития солнечной энергетики в различных странах мира и были рассмотрены благоприятные условия установки солнечных панелей в мире. В статье раскрываются проблемы неконкурентоспособности солнечной энергетики относительно данного времени и как с этим можно бороться.

    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

    Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бубенчиков А.А., Нурахмет Е.Е., Молодых В.О., Руденок А.И.

    Энергосберегающие источники света
    Наиболее характерные неисправности в силовом оборудовании
    Перспективы применения комплексов альтернативной энергии на примере республики Таджикистан

    Мониторинг линий электропередачи в задачах управления пропускной способностью в режиме реального времени

    Солнце как альтернатива традиционному топливу
    i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

    SOLAR POWER AS SOURCES OF ELECTRICAL ENERGY

    The article is devoted to the issue date, the use of solar energy as the main source of consumer power. The author gives a generalized description of methods of converting solar energy into other forms of energy. And also consider the state of the solar energy development plans in various countries around the world and were considered favorable conditions of installation of solar panels in the world. In the article the problem of lack of competitiveness of solar energy relative to a given time and how this can be combated.

    Текст научной работы на тему «Солнечная энергия как источник электрической энергии»

    Бубенчиков А.А.1, Нурахмет Е.Е.2, Молодых В. О.1, Руденок А. И.2

    1ORCID: 0000-0002-2923-1123, Кандидат технических наук, доцент; 2ORCID: 0000-0003-4709-4799 Магистрант;

    3ORCID: 0000-0002-3382-3623, Магистрант; 4ORCID: 0000-0001-6239-5237, Магистрант, Омский государственный технический университет СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ КАК ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

    Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме использования солнечной энергии как основной источник питания потребителя. Автор даёт обобщенную характеристику способам преобразования солнечной энергии в другие виды энергии. А также рассмотрены государственные планы развития солнечной энергетики в различных странах мира и были рассмотрены благоприятные условия установки солнечных панелей в мире. В статье раскрываются проблемы неконкурентоспособности солнечной энергетики относительно данного времени и как с этим можно бороться.

    Ключевые слова: солнечная энергетика, альтернативный источник, экономия.

    Bubenchikov A. A.1, Nurakhmet Y. Y.2, Molodikh V.O.3, Rudenok A. I.4

    1ORCID: 0000-0002-2923-1123, PhD in Engineering, assosiate professor; 2ORCID: 0000-0003-4709-4799, undergraduate student; 3ORCID: 0000-0002-3382-3623, undergraduate student; 4ORCID: 0000-0001-6239-5237, undergraduate student,

    Omsk State Technical University SOLAR POWER AS SOURCES OF ELECTRICAL ENERGY

    The article is devoted to the issue date, the use of solar energy as the main source of consumer power. The author gives a generalized description of methods of converting solar energy into other forms of energy. And also consider the state of the solar energy development plans in various countries around the world and were considered favorable conditions of installation of solar panels in the world. In the article the problem of lack of competitiveness of solar energy relative to a given time and how this can be combated.

    Keywords: solar power, alternative sources, savings.

    С каждым годом жители всё больше полагаются на технику, не могут даже и дня представить без них При э том развитие технологий не стоит на месте, становятся компактными и очень требовательными к качеству электрической энергии. Следовательно, потребление электроэнергии стало больше, и будет расти каждый раз. А из -за нестабильности экономики в стране, цены, на потребляемую энергию, растут. Например, на сегодняшний день в России был произведён скачок в стоимости электроэнергии, потребляемой населением. Кроме ежегодного «календарного» повышения её цены на 10 — 15 % добавлена плата за электропотребление общедомовых приборов (Интернет-провайдеров, домофонов и кабельных сетей, юридических лиц). Если так дальше продолжится, то в скором времени жильцы будут оплачивать потери энергии в квартальных трансформаторах, в линиях электропередачи и т.д. И это касается населённых пунктов и сельских промышленностей, расположенных отдалённо от больших городов. [2]

    Основным из возможных решений данной проблемы является альтернативные источники энергии. А именно солнечная энергия. У каждой страны существует ряд научных советов которые отвечают за использование солнечной энергии такие как Научный совет РАН по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии, Комитет по проблемам использования возобновляемых источников энергии Российского Союза научных и инженерных общественных организаций, American Council On Renewable Energy: ACORE, The European Renewable Energy Council (EREC) и т.д. [5]

    Каждый из этих научных советов для своего государства устанавливает план, в котором говорится об увеличении доли солнечной энергетики в общей энергетической системе. Так для России Министерство энергетики РФ назначала план, к 2020 году поднять долю солнечной энергетики в общей энергетической системе РФ до 0,9%( на данный момент она составляет 0,001%). Для реализации поставленного плана нужны благотворительные условия, дабы потраченные экономические затраты окупились за короткий промежуток времени. Если посмотреть на рисунок 1 и 2, то можно сказать, что не в каждой стране будут эффективны солнечные установки.[4]

    Рис. 1 — Распределение суммарной солнечной радиации в России

    Daily sum Рис. 2 — Распределение суммарной солнечной радиации в мире.

    В настоящее время различают 2 наиболее популярный способа преобразования солнечной энергии: фотовольтаика и гелиотермальная энергетика. Фотовольтаическая система уникальный вид получения электричества, посредством попадания дневного света на панели. Принцип выработки электричества основан на Фотовольтаическом эффекте. То есть, при пробивание светом поверхность вещества, электроды начинают перемещаться между анодом и катодом внутри панели. Как правило, панели состоят из нескольких слоёв полупроводниковых материалов. Чем больше концентрация света, тем больше выработка электричества. [1] Данный вид выработки электричества применяется в автономной системе энергоснабжения на основании солнечных батарей.

    Расчет автономной энергосистемы

    Постоянный ТОК О

    Рис. 3 — Схема работы автономной системы энергоснабжения

    На рисунке 3 изображено состав и принцип работы этой системы. Инвертор -это прибор для преобразования постоянного напряжения аккумуляторных батарей в переменное напряжение 220В. Основным недостатком инвертора является ограниченное время автономной работы, которое определяется емкостью аккумуляторных батарей и потребляемой мощностью. Контроллер — это прибор, который не позволяет аккумуляторам перезарядится или разрядиться раньше времени. Блоки аккумулирования служат для накопления вырабатываемого электричества. Основная проблема всех аккумуляторов, это малый объём ёмкости и не приспособленность к большим нагрузкам. Одна из главных причин не конкурентоспособности, это цена. Например, для установки в России автономной системы частному потребителю придётся заплатить в районе 180 тыс.руб.. А рентабельность и окупаемость полностью зависит от солнечных дней в году на месте установки. Эту систему применяют для бесперебойного питания автономных систем таких как освещение, охранная сигнализация и т.д. А так же в роли основного источника энергии (если потребитель находится очень далеко от подстанции) или совместно с приходящими линиями электропередачи. [3]

    Гелиотермальная энергетика — это системы позволяющая трансформация солнечной излучения в электрическую или тепловую энергию с помощью трёх технологий:

    Первая технология одна из самых распространённый вариант снабжения теплом это использование солнечных коллекторов. Их располагают в неподвижном состоянии так, чтобы нагрев был максимально эффективный. Самым эффективным теплоносителем является воздух, вода или антифриз. Производится нагрев вещества на 45-50 оС выше температуры окружающей среды. Всё это происходит в коллекторе. Также можно использовать для кондиционирования воздуха, термообработки продуктов сельского хозяйства и опреснение морской воды. Такие солнечно обогревательные системы очень популярны в Японии и США [6]. Однако в таких странах как Кипр и Израиль таких систем намного больше из расчёта населения. Примерно 1 млн. коллекторов обеспечивают 70% населения страны используют такой способ получения энергии. К такому прогрессу пытаются прийти Индия и Китай. Если посмотреть на рисунок 2 можно сказать что Африка идеальный претендент для использования такой системы, но из-за экономического положения их используют в основном для запуска насосных установок.[1]

    Вторая технология превращает солнечную энергию в электрическую с помощью солнечных батарей на основе кремния. Ей нашли применение в космической индустрии, а именно в кораблестроении. Первое массовое применение было в Калифорнии. В настоящее время третья часть фотоэлектрических элементов рынка принадлежать Японии. В развитых странах её уже активно используют, при том факторе, что технология дорогая.

    Третья технология основана на трансформации солнечной радиации в электрическую, используя зеркала , для концентрации лучей в одной точке. Такой способ используется в Солнечных электростанциях [6]

    Факты для перехода на солнечную энергию.

    1. Неограниченный запас топлива.

    2. Бесшумное, безвредное выработка электроэнергии.

    3. Автономные системы энергоснабжения безопасны и высоконадежны.

    4. Материалы возможно без труда переработать и использовать повторно.

    5. Несложное обслуживание оборудования.

    6. Использование электричества отдалённо в сельских районах

    7. Модули могут быть частью дизайна здания.

    8. Стремительное уменьшение времени энергетической окупаемости модулей.

    9. Увеличивает надёжность энергоснабжения страны.

    На основе поведённого исследования можно сделать вывод. Чтобы Солнечная энергия была конкурентоспособной нужны наработки для увеличения ёмкости аккумуляторов и увеличения мощности и больше исследований в плане концентрации солнечных лучей на солнечные панели, дабы увеличить их эффективность и уменьшить срок окупаемости. Стремительное развитие солнечной энергетики, с использование инновационных мировых технологий,

    является главным конкурентом и в 2050 г. будет преимущественным на рынке энергетически экологичных технологий, что обеспечит к концу века все потребности населения электрической энергией.

    Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках научного проекта № МК-5098.2016.8»

    1. [Электронный ресурс] http://www.bestreferat.ru/ (дата обращения: 01.03.2016.)

    2. Перспективы возобновляемой энергетики, Дизендорф А.В., Усков А.Е., Научный журнал КубГАУ, №114(10), 2015 г.

    3. [Электронный ресурс] http://decentral.web-boxru/ (дата обращения: 02.03.2016.)

    4. [Электронный ресурс] http://minenergo.gov.ru/ (дата обращения: 02.03.2016.)

    5. Солнечная энергия — энергия будущего, Павлов Н., Электроника: научка, технология бизнес,№1(123), 2013г.

    6. Перспективы развития возобновляемой энергетики, Стребков Д.С., журнал: Труды международной научно -технической конференции энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве, 2012 г.

    1. [electronic resource] http://www.bestreferat.ru/ (reference date: 03/01/2016.)

    2. Prospects for renewable energy, Dizendorf AV Uskov AE Scientific journal KubGAU, №114 (10), 2015

    3. [electronic resource] http://decentral.web-boxru/ (reference date: 02/03/2016.)

    4. [electronic resource] http://minenergo.gov.ru/ (reference date: 02/03/2016.)

    5. Solar energy — energy of the future, N. Pavlov, Electronics: nauchka techn ology business, №1 (123) 2013.

    6. Prospects for the development of renewable energy, Strebkov DS Journal: Proceedings of the International scientific and technical conference, energy supply and energy efficiency in agriculture, 2012

    Бубенчиков А.А.1, Нурахмет Е.Е.2, Молодых В. О.1, Руденок А. И.2

    1ORCID: 0000-0002-2923-1123, Кандидат технических наук, доцент; 2ORCID: 0000-0003-4709-4799 Магистрант;

    3ORCID: 0000-0002-3382-3623, Магистрант; 4ORCID: 0000-0001-6239-5237, Магистрант, Омский государственный технический университет ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

    В статье рассмотрено — внедрение энергосберегающих источников света для улучшения качества освещения и энергосбережения, основные проблемы внедрения и пути их решения, рассмотрены недостатки и достоинства каждого энергосберегающего источника света и области их применения, также рассмотрены общие характеристики влияния энергосберегающих источников света на человеческую деятельность в целом. Отдельно описан каждый энергосберегающий источник с пояснениями и проблемами характерными для данного типа ламп.

    Ключевые слова: освещение, энергосбережение, внедрение.

    Bubenchikov A.A.1, Nurakhmet Y.Y.2, Molodikh V.O.3, Rudenok A.I.4

    1ORCID: 0000-0002-2923-1123, PhD in Engineering, assosiate professor; 2ORCID: 0000-0003-4709-4799, undergraduate student; 3ORCID: 0000-0002-3382-3623, undergraduate student; 4ORCID: 0000-0001-6239-5237, undergraduate student,

    Omsk State Technical University ENERGY SAVING LIGHT SOURCES

    The article considers introduction of energy-saving light sources to improve lighting quality and energy efficiency, the introduction of the basic problems and their solutions are discussed advantages and disadvantages of each energy -efficient light sources and their applications, also considered the impact of the general characteristics of energy -saving light sources on human activity in general. Separately describe each energy saver with explanations and problems specific to the type of lamp.

    Keywords: lighting, energy saving, introduction.

    Правительство Российской Федерации (ФЗ № 261 «об энергосбережении и энергоэффективности») вынесло р ешение, что планируется постепенный вывод из строя ламп накаливания. С 2011 года Правительством Российской Федерации наложен запрет производство и импорт всех ламп мощностью 100 Вт. В 2013 году запрет был наложен на лампы накаливания мощностью превышающую 75 Вт, а, спустя год, на все остальные лампы накаливания. Было заявлено, что, эти меры, приняты для эффективной экономии электрической энергии. По настоящему положению Российская Федерация по энергосбережению уступает ведущей в области экономии электроэнергии таким странам, как, Японии, США, ЕС, Индии и КНДР.

    В настоящее время разработано несколько видов энергосберегающих источников света: лампы накаливания; люминесцентные лампы; галогенные лампы; дуговые ртутные лампы (ДРЛ); энергосберегающие лампы, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ); светодиодные светильники.

    Светодиодная лампа (LED лампа) — полупроводниковый прибор, преобразующий напряжение в источник света. Спектральный диапазон излучаемого лампой света зависит от химического состава полупроводника.

    Основными проблемами эксплуатации данных типов ламп являются следующие факторы. Стоимость, является самой дорогой лампой среди энергосберегающих ламп. Устранение данной проблемы решаемо увеличением производства ламп отечественного производителя, что значительно сократит стоимость.

    Альтернативная энергия

    Солнце – это мощнейший альтернативный источник энергии для всего земного шара. Все бытовые нужды современного общества включают в себя использование всевозможной энергии. Она требуется для движения всех видов транспорта, готовки еды, для трудовой деятельности, приятного проведения досуга, обогревания, вентилирования зданий и подачи горячей и холодной воды.

    За трое суток солнце передает такое количество энергии, сколько находится во всех обнаруженных природных ресурсах, а за одну секунду 170 миллиардов Дж. Потоки, посылаемые небесным светилом, более чем в 1500 раз превышает показатели, которые вырабатывают другие источники энергии, в совокупности. Энергия солнца, проникающая на поверхность одного водоема, равняется мощности большой электростанции.

    Солнечная чистая энергия способна решить большое количество поставленных задач, главная из которых, преобразование солнечной энергии в источник электричества. Для преобразования солнечного света в электроэнергию используются специальные солнечные батареи. Первый раз такие батареи использовали во время изучения космического пространства в 1957 г. Их установили на спутник и добывали электричество для его бесперебойной функциональности.

    Главным компонентом при изготовлении солнечных батарей является кремний. Трансформирование солнечной энергии в электричество, обладает множеством положительных сторон. Прежде всего, это абсолютная надежность – солнце постоянный природный ресурс, который будет находиться на своем месте еще в течение миллионов лет. Еще безопасный и экологически безвредный источник чистой энергии. По утверждению ученых, количества передаваемой земле солнечной энергии за одни сутки, вполне достаточно для того, чтобы обеспечить всю планету энергией на 365 дней.

    Солнечные панели от компании Solar B Energy

    Наша компания производит и реализует огромный модельный ряд инновационного оснащения для отопления, вентиляции всевозможных жилых и индустриальных сооружений. В условиях постоянно повышающихся расценок на обычные энергоносители, источники альтернативной энергии обретают максимальную актуальность. Потребители начали применять солнечную энергию для повышения рентабельности своего бизнеса и для создания практичных коммуникационных сооружений в домашних условиях.

    Сфера применения Solar B Energy

    Сегодня солнечное электричество обрело массовую популярность. И начинает набирать популярность использование тепло — вентиляционных панелей для консолидации солнечной тепловой энергии и передачи его в помещения. Существуют места, куда прокладывать кабельную магистраль будет довольно дорогостоящим мероприятием, поэтому там особо актуально установление полностью автономных коллекторов Solar B Energy, функционирующих на энергии солнца. Это могут быть удаленные сельскохозяйственные комплексы, небольшие населенные островки, океанские и исследовательские станции. Уже сегодня более 6 миллионов строений во всем мире оснащены солнечными модулями.

    В современном обществе солнечно-воздушные коллекторы Solar B Energy массово применяются:

    • В сельскохозяйственной сфере (в теплицах, оранжереях, ангарах, зимних садах, строениях для хранения зерновых культур и овощей, питомниках, пристройках для скота).
    • В промышленности (на заводских цехах, гаражах, складских комплексах).
    • В туристическом направлении (бунгало, бани, отели, торговые точки, бассейны).
    • Для обустройства домашнего хозяйства (в загородных домовладениях, на дачах, в коттеджах, мансардах, банях, подвалах и чердаках).

    Наша компания предлагает инновационные солнечные коллекторы на выгодных условиях

    Приобрести недорого Solar B Energy можно в Москве и оформить доставку в любой уголок России, воспользовавшись помощью наших высококвалифицированных менеджеров, которые с удовольствием предоставят подробную информацию, как правильно выбрать и настроить прибор, как оформить заказ и доставку по указанному адресу. На страницах сайта компании представлен каталог различных по стоимости и функциональным показателям солнечных коллекторов. Мы приглашаем к взаимовыгодному партнерству всех заинтересованных лиц, предлагаем Вашему вниманию готовые варианты и формируем заявки с учетом всех потребностей заказчика. Весь товар прошел надлежащий контроль качества.

    Что такое альтернативные источники энергии и какое у них будущее

    Фото: Pexels

    «Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет

    Что такое альтернативные источники энергии

    Альтернативные источники энергии — это возобновляемые энергетические ресурсы, которые получают благодаря использованию гидроэнергии, энергии ветра, солнечной энергии, геотермальной энергии, биомассы и энергии приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

    Доля источников энергии в мировом потреблении

    Доля источников энергии в мировом потреблении (Фото: REN21)

    Фото:Shutterstock

    Виды альтернативных источников энергии

    1. Солнечная энергия

    Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

    Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

    Фото:Pixabay

    2. Энергия ветра

    Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

    Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

    3. Энергия воды

    Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

    4. Геотермальная энергия

    Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

    5. Биоэнергетика

    Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

    Фото:Bloomberg

    6. Энергия приливов и отливов

    Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

    Фото:Orbital Marine Power

    Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

    Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

    Фото:Bloomberg

    Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

    В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

    Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

    Что такое альтернативные источники энергии и какое у них будущее

    Что такое альтернативные источники энергии и какое у них будущее

    Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

    Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

    Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

    Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

    В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

    Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

    Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии

    Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии (Фото: REN21)

    Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

    Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

    В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

    Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

    100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

    Фото:Shutterstock

    Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

    «Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO2 в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

    Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

    Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

    Мировой рынок труда в секторе ВИЭ по источникам энергии

    Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

    IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

    Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

    Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

    Фото:Shutterstock

    Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

    Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.

    Солнечная энергетика. Плюсы и минусы.

    Солнечная энергия является возобновляемым источником энергии, в отличии от таких ископаемых видов топлива (невозобновляемы источники энергии) как уголь, нефть, газ, которые по последним данным могут восстанавливаться, но с очень маленькой скоростью, что в будущем их уже не будет хватать для снабжения энергией всего населения планеты.

    2. Неисчерпаемость

    Солнечная энергия неисчерпаема, ее нельзя выработать слишком много, и её всегда хватит на абсолютно все нужны человечества на протяжении еще многих поколений.

    3. Количество энергии

    Количество энергии от Солнца на Землю ежегодно поступает около 1 миллиарда тераватт-часов, в то время как человечество производит примерно 20 тысяч тераватт-час в год, то есть, 0,002% от солнечной энергии, что приходит на Землю.

    4. Бесшумность

    Бесшумность систем солнечной энергетики достигнута благодаря тому, что в ней нет движущихся частей, как например в ветровой установке большой мощности, где есть ротор.

    5. Большая область использования

    Солнечная энергия – это то, что можно использовать для отдаленных регионов любой страны, где нет централизованного энергоснабжения. Эту энергию можно использовать как нагревательный элемент, как вспомогательное оборудования для увеличения объема добычи пресной воды в дальних населенных пунктах Египта, и конечно это один из основных источником энергии для международной космической станции (МКС) и спутников, так как в космосе мощность солнечного излучения гораздовыше чем на поверхности Земли.

    6. Экономия эксплуатации

    Используя солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии, владельцы зданий и частных домов получат большую экономию. Решающим фактором в области обслуживания является то, что затраты на обслуживание очень низкие. Для обслуживания солнечных панелей необходимо лишь несколько раз в год чистить их, в то время как гарантия производителя начинается от 10 лет.

    7. Повсеместность

    Солнечная энергия поступает в те места, где светит солнце, то есть абсолютно во все части планеты, как на экватор так и в северные широты, что позволяет добывать солнечную энергию повсеместно.

    8. Экология

    Экология, одна из самых острых проблем в современном мире. С экологической проблемой человечество борется всеми силами, но преимущественное использование невозобновляемого топлива приводит к обширному загрязнения окружающей среды, огромное количество отходов складируются на огромных территориях, что уже пагубно сказывается на природе и здоровье человека. В то время как солнечная энергетика является самой экологически безопасной энергией, так как при установке солнечных панелей и всего сопутствующего оборудования практически не выбросом вредных веществ в окружающую среду.

    9. Передовые технологии

    Солнечная энергетика не стоит на месте. Каждый год появляются все новые разработки из более лучших материалов, увеличивается КПД солнечной панели, что позволяет солнечным панелям занимать все меньше места и вырабатывать все больше энергии. Современные разработки в области технологии изготовления солнечных панелей позволят увеличить КПД в обозримом будущем до 50%.

    В недостатках можно выделить следующее:

    1. Большая стоимость

    Это является частой причиной отказа приобретать солнечные панели, так как на начальном этапе они требуют больших вложений и люди не могу себе этого позволить. Но во многих развивающихся странах правительство помогает своим гражданам приобрести и установить солнечные электростанции, выдавая им кредиты и помогая им оформить все нужные документы для этого. В этой области Россия очень сильно отстает, и поэтому это является проблемой для большого процента населения.

    2. Загрязнение окружающей среды

    Как упоминалось ранее, солнечная энергия является самым экологически чистим видим энергии. Но для ее добычи необходимо производить солнечные панели, при производстве которых в атмосферу выбрасываются парниковые газы, и химические соединения, опасные для окружающей среды и человека.

    3. Низкая мощность на квадратный метр

    Один из самых важных параметров электроэнергии является средняя плотность мощности на квадратный метр (м2), который измеряется в Вт/м2 и количество энергии, которые можно получить с единицы площади. Для солнечной энергетики этот показатель в среднем равен 170 Вт/м2, данное значение больше чем у всех используемых возобновляемых источников энергии, но в сравнении с традиционными источниками энергии (нефть, уголь, газ, атомная энергия) этот показатель гораздо ниже. Что приводит к увеличению площади солнечный панелей для добычи 1 кВт энергии.

    4. Прерывающийся цикл

    Солнце не светит ночью, и в пасмурные дни количество вырабатываемой энергии ощутимо снижается, что во многих случаях делает солнечную энергию не основным источником электроэнергии. Но даже учитывая эти факторы, солнечная энергия остается гораздо стабильнее, чем, например, также распространённая ветроэнергетика.

    5. Проблемы аккумулирования энергии

    Аккумуляторные батареи нужны в данной отрасли для аккумулирования энергии и периодического сглаживания неравномерного поступления энергии от солнечных панелей. Их главный минус – цена, так как АКБ больших мощностей стоят довольного дорого, и не каждому человеку доступна такая цена. Частичное решение этой проблемы состоит в том, что пиковая нагрузка приходится на светлое время суток, где практически всю нужную энергию вырабатывают солнечные панели.

    6. Используемые элементы

    Для изготовления солнечной панели требуются материалы, которые являются редкоземельными, что увеличивает их стоимость и делает их очень трудными в изготовлении и утилизации. В итоге это приводит к существенному увеличению цен на солнечные панели.

    Энергоэффективный дом

    Концепция энергоэффективного дома уже много лет пользуется популярность в странах Европы, таких как Германия, Италия, Япония, США, Испания, Китай, Франция, Чехия, Бельгия и Австралия. Хоть эти страны и получают гораздо больше солнца чем большая часть России, но это можно компенсировать за счет увеличения количества солнечных панелей и аккумуляторных батарей.

    Пример энергоэффективного дома или дома с нулевым потреблением можно увидеть на рисунке ниже, где все приборы на переменном и постоянном токе будет снабжаться энергией от солнечных панелей.

    Схема частного дома с энергоснабжением от солнечных панелей

    Солнечные электростанции – альтернативный источник энергии

    Энергию солнца люди используют уже очень давно. Еще в начале нашей эры жрецы зажигали священный огонь у храмов при помощи концентрированных лучей. В наши дни тема использования солнечной энергии очень актуальна и интересна многим, вопросы о ее использовании поднимаются на государственном уровне, ведь теоретически солнечные электростанции могут вырабатывать неограниченное количество электроэнергии и обеспечивать ею предприятия, общественные здания и дома.

    Солнечные электростанции

    Солнечная энергия преобразуется в электрическую на электростанциях, которые оснащены специальным оборудованием для улавливания лучей и последовательного преобразования в тепловую и электрическую энергию. По типу преобразования солнечные электростанции (СЭС) делятся на термодинамические и фотоэлектрические. Первые преобразуют световую энергию в тепловую, а уже после – в электрическую. Мощность их существенно выше фотоэлектрических, но у последних значительное преимущество: они производят электрическую энергию напрямую из солнечной.

    Для выработки электрического тока служат фотоэлементы, изготавливаемые из полупроводниковых материалов. Их форма и размеры могут быть достаточно разнообразны, чаще всего их объединяют в небольшие модули, из которых состоят фотоэлектрические (солнечные) батареи.

    Солнечные батареи (солнечные панели)

    Простота конструкции и отсутствие подвижных деталей – одно из важнейших достоинств панелей, они легко монтируются и не предъявляют особых требований к обслуживанию. Для них должно выполняться лишь одно главное условие, понятное из названия – закреплены батареи должны быть таким образом, чтобы полностью исключить возможное затенение.

    Фотоэлектрические преобразователи имеют определенный срок службы – порядка 20–30 лет, и полупроводниковые пластины, составляющие основу преобразователей, постепенно утрачивают свои свойства. Тем не менее, учитывая непрерывную эксплуатацию на протяжении длительного времени, можно говорить о высоких показателях эффективности работы, к тому же положительно влияет и полное отсутствие механического износа. Интересным фактом является то, что на эффективность солнечных батарей может повлиять банальная пыль, поэтому в условиях естественного омывания дождевой водой они могут достаточно долгое время работать в необслуживаемом режиме. Способность вырабатывать энергию даже в пасмурные дни – очень важное свойство солнечных батарей. По сравнению с ясной погодой их производительность уменьшается, но тем не менее она существует. На сегодняшний день по типу солнечных элементов различают три основных вида панелей:

    • монокристаллические – имеют наибольшую эффективность, долговечность и, соответственно, цену;
    • поликристаллические – являются выгодной альтернативой, в этом случае соблюдается оптимальный баланс производительности и стоимости панели;
    • тонкопленочные – еще одна разновидность солнечных элементов, менее производительный, но более дешевый и популярный вариант.

    GELIOMASTER – российская разработка

    Крупнейшие мировые лидеры в производстве солнечных батарей финансируют исследования, направленные на повышение эффективности применения световой энергии. Важнейшей задачей ученых в настоящее время является усовершенствование имеющихся технологий преобразования для максимального увеличения КПД фотоэлектрических элементов. На российском рынке одно из ведущих мест занимает производственная компания Geliomaster, специализирующаяся на производстве светодиодных светильников и солнечных электростанций.

    Солнечная электростанция GELIOMASTER является отличным альтернативным источником энергии для освещения парковых зон, междугородних магистралей и прочих загородных объектов, в которых нецелесообразна или отсутствует техническая возможность прокладки электрического кабеля. Энергообеспечение систем видеонаблюдения, светофоров и знаков пешеходных переходов, освещения рекламных щитов и остановок общественного транспорта перестало быть сложной задачей с использованием электростанций GM.

    Большое преимущество – отсутствие необходимости выполнения проектных работ и установки приборов учета, легкость монтажа и бесперебойная работа, не требующая обслуживания. Антивандальный корпус и прочное крепление защищает от демонтажа посторонними лицами. Разработка отечественных производителей полностью адаптирована под условия длительной темной и холодной российской зимы, допустимый для эксплуатации диапазон температур от -40°С до +50°С, она имеет класс защиты — IР65 и соответствует требованиям к безопасности низковольтного оборудования и электромагнитной совместимости технических средств.

    Светодиодное освещение

    • Офисное и бытовое освещение
    • Светодиодные прожекторы
    • Промышленное освещение
    • Уличное освещение
    Ультратонкие светодиодные светильники

    images/articles/led-lighting/office-led/slimLed.jpg

    Опубликовано: 27.03.2015, 12:36 —>

    Ультратонкий светодиодный светильник обладает толщиной всего 11 мм, что позволяет его применение в местах с очень маленьким пространством встраивания. Идеален как для встраивания в потолок типа Армстронг, так и для самостоятельного монтажа на горизонтальных и вертикальных поверхностях.

    Светильник светодиодный «Армстронг»

    images/articles/led-lighting/office-led/officeArm.jpg

    Опубликовано: 27.03.2015, 12:18 —>

    Свето диодные светиль ники Армстронг используются для освещения офисных, а также торговых и медицинских помещений. Цветовая температура используемых светодиодов максимально приближена к естественному дневному свету, что в совокупности с отсутствием мерцания, делает данный вид освещения безопасным для зрения.

    Комплекты подвесов для светодиодных панелей

    images/articles/led-lighting/office-led/podveski.jpg

    Опубликовано: 24.03.2015, 13:03 —>

    Подвесы для ультратонких светодиодных светильников в трех вариациях: КПТ, КПП-К, КПП-Д.

    Контакты

    Нижнекамск, ул. Студенческая, 6
    Телефон: 8 (8555) 48-01-00
    Электронная почта: info@teorem.ru
    Skype: teorem.ru
    ICQ: 656529007

    Присоединяйтесь

    ООО «ТЕОРЕМА»
    423578 Нижнекамск ул. Студенческая, 6
    Тел: (8555)48-01-00 , Электронная почта: info@teorem.ru , Skype: teorem.ru , ICQ: 656529007

    © 2015 ООО «Теорема». Информация, представленная на сайте не является договором публичной оферты. Копирование информации без согласия владельцев сайта запрещено! Вход

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *