Источники солнечной энергии

Среди альтернативных источников энергии наибольшее распространение и популярность получила солнечная энергетика.

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде (для нужд теплоснабжения, получения электричества и т.д.).

Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов, в т.ч. возобновляемых. Использование всего лишь 0,0125% солнечной энергии могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики

 

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы - это устройство, преобразующее солнечное излучение в тепловую энергию и передающее его в систему ГВС и отопления. Позволяет нам получать тепло почти бесплатно, максимально комфортным и безопасным способом. Энергия расходуется лишь на работу циркуляционного насоса. В солнечный день солнечные коллекторы могут прогреть воду до 60-70 С.

Есть два основных типа солнечных коллекторов, используемых для нагрева воды:

Плоские солнечные коллекторы:

 

http://www.meibes.ua/images/stories/photo/25-%20Solar_Meibes_MFK1.png

Плоская коробка, закрытая стеклом под которым находится абсорбирующий тепло слой с трубками, по которым проходит теплоноситель (обычно пропилен-гликоль).

Вакуумные солнечные коллекторы:

 

http://www.meibes.ua/images/stories/photo/23%20-%20solar%20kollektor%20Meibes%20MVK.png

Ряд больших полых стеклянных трубок. Внутри каждой из них находится еще одна (или более) в которой содержится абсорбер тепла, нагревающий теплоноситель. Между внешней и внутренней трубкой находится вакуум, который служит теплоизолятором.

 Солнечные коллекторы являются основной составной частью солнечных водонагревательных установок.

Для преобразования солнечной энергии в постоянный электрический ток используют солнечные фотоэлектрические панели.

http://solnceveter.ru/application/sectionfiles/gallery/67.png

Изделие представляет собой панель, с герметично заламинированными на ней кремниевыми пластинами, по средствам которых происходит преобразование энергии. Сверху панель покрыта закаленным стеклом с низким содержанием оксидов железа, что увечивает его прозрачность. Панель полностью герметична и выдерживает большие ветровые и снеговые нагрузки.

 

Как и любым другим альтернативным источникам, солнечной энергетике присущи свои достоинства и недостатки:

Преимущества

  • Перспективность - позволяет значительно сократить или даже устранить зависимость от энергии, вырабатываемой местной энергетической компанией Бесплатная энергия, основным источником является Солнце.
  • Доступность и неисчерпаемость – Солнечная энергия доступна во всем мире. Не только в южных странах, которые близки к экватору. Ярким примером использования энергии Солнца является Германия
  • Автономность – Солнечные установки не зависят от централизованной системы энергоснабжения. Предоставляют возможность, вырабатывать энергию в отдаленных районах.
  • Устойчивость - поступление солнечной энергии является процессом постоянным, а учитывая поступающее количество - человечество не сможет превысить свои потребности в ней
  • Экологичность – установки не вызывают загрязнения окружающей среды. Тем не менее, есть выбросы, связанные с производством, транспортировкой и установкой солнечных энергетических систем - но это ничто, по сравнению с большинством традиционных источников энергии.
  • Необслуживаемость - солнечные энергосистемы практически не требуют обслуживания
  • Широкие возможности применения - Солнечная энергия может быть использована в различных целях и различными способами: производство электроэнергии, тепла и т.д..

Недостатки

  • Дороговизна - высокая начальная стоимость солнечных панелей, солнечных коллекторов
  • Непостоянство -  зависимость выработки от погоды и времени суток.
  • Зависимость от климатических условий. - сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах.
  • Дорогое аккумулирование - системы хранения энергии, такие как аккумуляторные батареи при использовании солнечных панелей являются очень дорогой частью системы. 
  • Занимает место –солнечные коллекторы и фотоэлектрические панели занимают значительную площадь для выработки достаточного количества тепловой или электроэнергии.

С каждым годом ученые разрабатывают все новые технологии преобразования энергии солнца. Солнечные панели становятся все дешевле, а электроэнергии производят больше.

Стоимость же электроэнергии из городской сети только растет, ведь для её производства нужно сжигать полезные ископаемые. Поэтому инвестиции в солнечные панели являются вполне разумными, поскольку в конечном итоге они принесут существенную выгоду своим хозяевам.

Применение солнечного коллектора в системе отопления

 

Солнечный коллектор в силу своей весьма недешевой стоимости прежде всего призван сократить расходы на отопление дома зимой.

Ночью, когда солнечного света нет, либо в зимний период, при низких температурах, обогреть жилище и обеспечить горячее водоснабжение сможет отопительный котел, работающий на любом виде топлива. 

Солнечный коллектор же может работать в одной системе с бойлерным отоплением, работающим на угле, дровах, нефти, газе или электричестве. Вода будет нагреваться с помощью энергии солнца до ее поступления в бойлер, и это позволит сделать отопление в зимний период значительно дешевле.

Как дополнительный источник тепла гелиосистема способна снизить затраты на отопление вдвое, что весьма существенно.

При этом, для целей отопления помещений и горячего водоснабжения площадь коллекторов будет значительной, в зависимости от нескольких факторов, может быть в пределах 30-70 квадратных метров.

Принцип работы системы отопления с использованием солнечных коллекторов примерно такой же как и системы ГВС: коллектор абсорбирует солнечное излучение и переносит его на теплообменник, через который материал-носитель (вода, антифриз, воздух) циркулирует по системе отопления. Данная система используется для отопления и для нужд горячего водоснабжения дома. Также идеально соответствует системе водяных теплых полов.

Летом, в целях экономии ресурсов, можно использовать лишь два-три солнечных коллектора, а остальные просто накрыть. Коллекторы, чаще всего, расположены на крышах домов, поэтому их не очень удобно открывать и закрывать два раза в год, весной и осенью. Однако такой способ все же можно назвать экономичным, разумным и целесообразным.      

И если уж говорить о ежегодном стабильном повышении цен на тепловую энергию, то установку солнечного коллектора для дома можно считать очень выгодным вложением средств для дальнейшей экономии бюджета.

Существует два основных вида солнечных систем:
  • Пассивные системы
  • Активные системы

Пассивная система солнечного отопления - это энергетическая система, в которой процессы приема, накопление и использование солнечной энергии для отопления осуществляются естественным путем в архитектурно-строительных элементах здания.

В пассивных системах используется непосредственное нагревание строительных элементов за счет теплоты, которая поступает от прямой солнечной радиации, а аккумулирование солнечного тепла происходит в массивных конструкциях зданий естественным образом.  Одно из важнейших условий эффективной работы пассивной гелиосистемы заключается в правильном выборе местоположения и ориентации здания на основе критерия максимального поступления и улавливания солнечного излучения в зимние месяцы.

 

К активным системам относятся коллекторы, преобразовывающие солнечную радиацию в тепловую энергию, а также фотоэлементы, конвертирующие ее в электричество.