Общее количество солнечной энергии, поступающей на землю, значительно превышает текущие и ожидаемые мировые потребности в энергии. При надлежащем использовании этот сильно рассеянный источник обладает потенциалом для удовлетворения всех будущих энергетических потребностей.
Ожидается, что в XXI веке солнечная энергия станет все более привлекательной в качестве возобновляемого источника энергии из-за ее неисчерпаемых запасов и экологически чистого характера, резко контрастирующего с конечным ископаемым топливом (углем, нефтью и природным газом).
Солнце - это чрезвычайно мощный источник энергии, и солнечный свет, безусловно, является самым большим источником энергии, получаемой землей, но его интенсивность на поверхности Земли на самом деле довольно низкая.
Это происходит главным образом из-за огромного радиального распространения излучения от далекого Солнца. Относительно незначительные дополнительные потери связаны с атмосферой и облаками Земли, которые поглощают или рассеивают до 54 процентов поступающего солнечного света. Солнечный свет, достигающий Земли, состоит почти на 50% из видимого света, на 45% из инфракрасного излучения и на меньшее количество из ультрафиолетового и других видов электромагнитного излучения. Хотя часть поступающего солнечного света отражается атмосферой и поверхностью Земли, большая часть поглощается поверхностью, которая нагревается.
Потенциал солнечной энергии огромен, так как примерно в 200 000 раз больше общей суточной электрической мощности в мире получает Земля каждый день в виде солнечной энергии. К сожалению, хотя солнечная энергия сама по себе бесплатна, высокая стоимость ее сбора, преобразования и хранения все еще ограничивает ее использование во многих местах. Солнечное излучение может быть преобразовано либо в тепловую энергию, либо в электрическую энергию, хотя первое легче осуществить.
Среди наиболее распространенных устройств, используемых для улавливания солнечной энергии и преобразования ее в тепловую энергию, являются плоские коллекторы, которые используются для солнечного отопления. Поскольку интенсивность солнечного излучения на поверхности Земли настолько мала, эти коллекторы должны быть большими по площади. Даже в солнечных частях умеренных регионов мира коллектор должен иметь площадь поверхности около 40 квадратных метров, чтобы собрать достаточно энергии для удовлетворения энергетических потребностей одного человека.
Наиболее широко используемые плоские коллекторы состоят из почерневшей металлической пластины, покрытой одним или двумя листами стекла, которое нагревается падающим на него солнечным светом. Это тепло затем передается воздуху или воде, называемым несущими жидкостями, которые протекают мимо задней части пластины. Тепло может быть использовано непосредственно, или оно может быть передано в другую среду для хранения. Плоские коллекторы обычно используются для солнечных водонагревателей и отопления домов. Хранение тепла для использования в ночное время или в пасмурные дни обычно осуществляется с помощью изолированных резервуаров для хранения воды, нагретой в солнечные периоды. Такая система может снабжать дом горячей водой, взятой из резервуара для хранения, или, когда подогретая вода течет по трубам в полу и потолке, она может обеспечить отопление помещения.
Плоские коллекторы обычно нагревают жидкости-носители до температур от 66 до 93 °C. Эффективность таких коллекторов колеблется от 20 до 80 процентов, в зависимости от конструкции коллектора.
Другой способ преобразования тепловой энергии обнаружен в солнечных прудах, которые представляют собой водоемы с соленой водой, предназначенные для сбора и хранения солнечной энергии. Тепло, выделяемое из таких водоемов, позволяет производить химикаты, продукты питания, текстиль и другие промышленные продукты, а также может быть использовано для обогрева теплиц, плавательных бассейнов и животноводческих помещений.
Солнечные пруды иногда используются для производства электроэнергии с помощью органического двигателя цикла Ренкина, относительно эффективного и экономичного средства преобразования солнечной энергии, которое особенно полезно в отдаленных районах. Солнечные пруды довольно дороги в установке и обслуживании и, как правило, ограничены теплыми сельскими районами.
В меньшем масштабе энергия Солнца также может быть использована для приготовления пищи в специально разработанных солнечных печах. Солнечные печи обычно концентрируют солнечный свет с большой площади в центральную точку, где сосуд с черной поверхностью преобразует солнечный свет в тепло. Печи, как правило, переносные и не требуют других топливных ресурсов.
Концентрированные солнечные электростанции используют концентрирующие, или фокусирующие, коллекторы для концентрирования солнечного света, полученного с большой площади, на маленьком почерневшем приемнике, тем самым значительно увеличивая интенсивность света для получения высоких температур.
Интересует ли вас сфера энергетики или же вас заинтересовала статья в экологическом аспекте? А может вы и вовсе хотите развиваться в двух сферах сразу? Не проблема, наш центр поддержки бизнеса готов прийти к вам на помощь! Вы можете найти у нас отличные курсы по профессиональной переподготовке по направлению экология, или же в сфере энергетики! Скорее переходите к нам на сайт и спешите связаться с нашим образовательным центром!