Гелиоэнергетика

    ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова»

    СП  «Многопрофильный колледж» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка 

группы  СП-10-11

Медведкова  Е.В.

Преподаватель Полонская Л.Я. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Магнитогорск

2011 г.

 

    Солнечная энергетика или гелиоэнергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. 

    Достоинства

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

 

    Недостатки

• Зависимость от погоды и времени суток.
• Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
• Высокая стоимость конструкции.
• Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.

 

 

    Солнечная батарея – бытовой термин, используемый в разговорной речи или не научной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей.

    Конструктивно солнечная батарея представляет собой плоскую панель, состоящую  из размещенных вплотную фотоэлементов  и электрических соединений, защищенную с лицевой стороны прозрачным твердым покрытием. Число фотоэлементов  в батарее может быть различным, от нескольких десятков до нескольких тысяч. Площадь панели у больших промышленных солнечных батарей может достигать тысячи квадратных метров, а генерируемая мощность – десятков киловатт.

    В настоящее время использование  солнечных батарей широко распространено в различных видах деятельности человечества. 

Солнечный транспорт. 

    Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться  на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных  автомобилях, самолётах и т. д.

    Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта.

    В Италии и Японии фотоэлектрические  элементы устанавливают на крыши  ж/д поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем.

    Электромобили на солнечных батареях (солнцемобили) — этот тип электромобилей которые  передвигаются от энергии солнца. Для питания электродвигателей  и подзарядки аккумуляторов использует солнечные батареи. Как обычный электромобиль солнцемобиль передвигается ночью, а днем ему хватает энергии солнца.

    Компания Solatec LLC продаёт тонкоплёночные фотоэлектрические  элементы для установки на крышу  гибридного автомобиля Toyota Prius. Стоимость оборудования составляет 2 000 – 4 000 долларов. Тонкоплёночные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Специалисты из SEV оснастили машину 3-киловатной батареей, подзаряжающейся от 200-300 ватного модуля с монокристаллическими фотоэлементами на крыше. Благодаря дополнительному оборудованию, новинка сможет проехать порядка 32 км в день только на одном электричестве. 

Toyota Prius с фотоэлектрическими  элементами на  крыше 

    Ещё 20 ноября 1980, Стив Птачек совершил полет  на самолёте Solar Impulse, питающемся только солнечной энергией. На 2010 г. солнечный пилотируемый самолет продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники. 

    

Самолёт Solar Impulse                                  Беспилотный самолёт Helios 

Солнечные батареи в быту. 

    Для бытовой электроники (калькуляторы, плееры, фонарики, КПК, ноутбуки) обычно используются солнечные батареи небольшого размера. Они могут быть как встроены в корпус устройства, так и выполнены в виде отдельного зарядного устройства.

    Мощность  таких батарей, как правило, не превышает 10 Вт. 

 

    Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства «солнечной кухни» составляет  от 3 до 7 долларов. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова.

    Традиционные  очаги для приготовления пищи имеют термическую эффективность  около 10 %. Использование дров для  приготовления пищи приводит к массированной  вырубке лесов. Например, в Индии от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу более 68 млн тонн СО2. В Уганде среднее домохозяйство ежемесячно потребляет 440 кг дров.

    Домохозяйки при приготовлении пищи вдыхают  большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения в 2006 году в 19 странах южнее Сахары, Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерло 800 тысяч детей и 500 тысяч женщин. 

    

      Солнечная жаровня 

    Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн тонн в 2008—2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы. 

    Преимущества  солнечных батарей: 

1. Автономность
• солнечная энергия неисчерпаема, вы не зависите от возможных отключений электроэнергии;
• солнечная энергия бесплатна. Срок окупаемости солнечных батарей составляет 5 лет, срок службы – 30-50 лет.
2. Экологичность
• солнечная энергетика полностью безопасна для окружающей среды;
• повсеместное внедрение солнечных энергосистем снизит количество выбросов вредных веществ в атмосферу.
3. Перспективность
• активная государственная поддержка в соответствии с законом об энергосбережении и возобновляемой энергетике;
• к 2050 году солнечная энергетика сможет обеспечить 25-30% потребностей человечества в электричестве.

 

    Солнечная энергия для защиты от обледенения взлётно-посадочных полос  

    

    Установка с фотоэлектрическими элементами для теплопроводящих  бетонных панелей взлетно-посадочных полос 

    Учёные  из Университета США штата Арканзас объявили о создании новой системы, которая предназначена для защиты взлетно-посадочных полос от замерзания. Данная система будет использовать солнечную энергию. 

    В настоящее время система представлена в виде образца двухслойного участка  взлетно-посадочной полосы. Нижний слой представляет собой монолитную плиту  размером 6,1 на 7,3 м из непроводящего  тепло бетона, которая расположена на подушке из гравия. Верхний слой состоит из двенадцати панелей, каждая из которых имеет размеры 1,2 на 3 м. Десять из них сделаны из специального теплопроводящего бетона, а еще две панели – из обычного бетона, которые являются контрольными в исследовании

    Рядом располагается установка с фотоэлектрическими элементами, преобразующая солнечный  свет в энергию, котрая запасается в  аккумуляторах, а затем при необходимости  подается на электроды, встроенные в  теплопроводящие панели. Результаты первых испытаний системы показали, что теплопроводящие бетонные панели во много раз быстрее растапливают лед, чем это можно сделать с помощью существующих сегодня методов.