Солнечная энергетика

Солнце – самая близкая звезда к Земле – является родоначальником практически всех горючих ископаемых планеты, а также первоисточником новых возобновляемых видов энергии.

Недра Солнца обладают температурой, достаточной для постоянного синтеза водорода в гелий, т.е. для термоядерной реакции, которая и является источником колоссальных энергетических потоков, испускаемых Солнцем в виде электромагнитного излучения.

Энергетическая отдача Солнца всего лишь за 1 сек. равнозначна превращению в энергию вещества массой 4,2×10⁶ т. При этом Земля получает лишь 2×10^-10 излучения. Однако это такая энергия, количество которой за год поступления на Землю в 50 раз превосходит всю энергию, которую можно было бы извлечь из мировых разведанных запасов горючих ископаемых. Вместе с тем на поверхность Земли попадает лишь 50% этого энергетического потока, остальная же часть поглощается и рассеивается атмосферой, отражается облаками и самой поверхностью (рис. 49).

Количество поступающей на поверхность Земли солнечной энергии зависит от климатических особенностей рассматриваемой территории, периода года, широты, облачности, времени суток. Поэтому на энергетических системах, использующих солнечную энергию, должны устраиваться элементы, которые аккумулировали бы солнечную энергию в периоды излучения высокой интенсивности и могли бы включаться в систему в ночное время или при слишком малом солнечном излучении.

Верхние

слои

атмосферы а б в г д

5% 20%

25%

23% 27%

Поверхность земли

Рис.49. Прохождение солнечных лучей через атмосферу Земли

а – отражение от поверхности Земли; б – отражение облаками; в – поглощение

атмосферой; г – рассеивание атмосферой с достижением земной поверхности;

д – доля излучения, достигающего поверхности Земли.

По сравнению с энергией традиционных источников солнечная энергия обладает малой плотностью. Поэтому для получения тепловых потоков, достаточных для функционирования современных энергетических систем и технологических процессов, необходимо применять солнечные концентраторы.

Прямое использование солнечной энергии основано на тепловом, фото- и термоэлектрическом ее превращении. Рассмотрим схемы некоторых устройств и принципы их действия.