Гелиоэнергетика: состояние и перспективы

Другое серьезное препятствие к широкому практическому использованию солнечной энергии заключается в значительных сезонных и суточных колебаниях интенсивности солнечной радиации и отсутствие ее в течение большей части суток.

Непостоянство интенсивности  солнечной радиации относится к  числу важнейших ее особенностей, с которыми приходится считаться при использовании солнечной энергии. Но в ряде случаев некоторые колебания выходной мощности солнечной установки вполне допустимы. Например, при использовании преобразователей солнечной энергии для орошения засушливых районов непостоянство солнечной радиации не только не является серьезным препятствием к применению подобных установок, но и достаточно хорошо согласуется с запросами потребителя. Но такие случаи редки, гораздо чаще требуется обеспечить постоянный уровень выходной мощности установки. Тогда избыточную энергию, поступающую днем, необходимо аккумулировать, чтобы затем использовать ее в ночное время.

Для аккумулирования солнечной  энергии, кроме традиционных способов накопления ее в виде электричества  в кислотных или щелочных аккумуляторах - крайне неэкономичных и неэффективных - может использоваться и такой  как электролиз воды с образованием водорода и кислорода. Полученные газы можно собирать и хранить продолжительное время, запасенную в них энергию можно затем получить при их соединении, например в топливном элементе. В последнем случае восстанавливается до 60% энергии, затраченной при электролизе. Этот способ позволяет избежать потерь энергии в процессе ее хранения.

Высокая стоимость сырья  для фотоэлектрических элементов - сверхчистого кремния - сравнимого по стоимости с обогащенным ураном для АЭС, ограничивало создание на их основе высокоэффективных установок, ограничивая их КПД до 10-12%. Однако в технологию добычи урана за полстолетия  его использования вложены огромные средства, бюджет же «солнечных» исследований куда более скромен.  Хлорсилановая  технология производства солнечного кремния, разработанная около 35 лет назад, до настоящего времени практически не изменилась, сохранив все отрицательные черты химических технологий 50-х годов: высокая энергоемкость, низкий выход кремния, экологическая опасность.  
   Дальнейшее снижение стоимости «солнечной» электроэнергии связано с совершенствованием элементов на основе поликристаллического кремния, преобразованием концентрированного солнечного излучения с помощью высокоэффективных элементов на основе кремния и относительно нового полупроводникового материала AlGaAs.

Наконец еще одна проблема заключается в том, что именно там где солнечная энергетика наиболее востребована - в сельских районах - люди проживающие там и  имеющие доход 100 долл в год не будут тратить 1000 долл/кВтч, даже если через какое-то время ее эксплуатация и окажется выгодной. Таким образом, данная проблема перестает быть чисто  технической и экономической, она  становится социальной. Поэтому здесь  нужна мощная поддержка государства  в виде капитальных финансовых вложений.

Заключение

Широко распространено мнение о том, что практическое использование солнечной энергии — дело отдаленного будущего. Это мнение неверно. Солнечная энергетика уже сегодня могла бы стать альтернативой традиционной.

Экономические законы и опыт развития подсказывают, что рациональная структура пользования природными ресурсами в долгосрочной перспективе будет определяться соотношением их запасов на Земле. Поскольку кремний занимает в земной коре по массе второе место после кислорода, можно предположить, что, унаследовав от первобытных людей «тягу» к кремниевым орудиям труда, человечество через многие тысячи лет создаст мир, построенный преимущественно из кремния (керамика, стекло, силикатные и композиционные материалы), а в качестве глобального источника энергии будут использоваться кремниевые СЭС. Проблемы суточного и сезонного аккумулирования, возможно, будут решены с помощью солнечно-водородных преобразователей, а также широтного расположения СЭС и новых систем передачи электроэнергии между ними.

Так что уже сегодня  очевидно — в будущем все свои потребности человечество станет удовлетворять  за счет Солнца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1.   Бринкворт, Б. Дж. Солнечная энергия для человека. - М., Мир, 1976, 67-72.

2.   Соминский, М.С. Солнечная электроэнергия. - М., Наука, 1965, 112-123.

3.   Бестужев-Лада, И.В. Альтернативная цивилизация. - М., Владос, 1998, 34-46.

4.   Фаренбрух, А., Бьюб, Р. Солнечные элементы: теория и эксперимент. - М., Энергоатомиздат, 1987, 87-95.

5.   Алексеев, Г.Н. Непосредственное превращение различных видов энергии в электрическую и механическую. - М., Госэнергоиздат, 1963, 45-50.

6.   Трофимова, Т.И. Курс физики. - М., Высшая школа, 1998, 32-36.

7.   Лаврус, В.С. Источники энергии. - М., Наука и техника, 1997, 43-48.

8.   Иорданишвили, Е.К. Термоэлектрические источники питания. - М., Советское радио,   1968, 49-52.

9.   Иоффе, А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. - М., Издательство АН СССР, 1956, 76-84.

10.       Охотин, А.С., Ефремов, А.А., Охотин, В.С. Термоэлектрические генераторы. - М., Атомиздат, 1971, 67.

11.       Состояние и перспективы развития мировой энергетики. Россия и современный мир, №4, 2001, 231-238.

12.       Емельянов, А. Солнечная альтернатива. Экология и жизнь, №6, 2001,22-23.

13.       Емельянов, А. Нетрадиционная энергетика. Экология и жизнь, №6, 2001,24-26.

14.     Андреев, В.М. Свет звезды. Экология и жизнь, №6, 2001, 49-53.

15.    Гринкевич, Р. Тенденции мировой электроэнергетики. Мировая экономика и международные отношения, №4, 2003, 15-24.

Солнечная энергия уверенно завоевывает устойчивые позиции  в мировой энергетике. Привлекательность  солнечной энергетики обусловлена  рядом обстоятельств:

• Солнечная энергия доступна в каждой точке нашей планеты, различаясь по плотности потока излучения не более чем в два раза. Поэтому солнечная энергетика привлекательна для всех стран, отвечая их интересам в плане энергетической независимости.
• Солнечная радиация - это экологически чистый источник энергии, позволяющий использовать его во все возрастающих масштабах без негативного влияния на окружающую среду.
• Солнечная энергия – это практически неисчерпаемый источник энергии, который будет доступен и через миллионы лет.

¹ Нукло́ны (от лат. nucleus — ядро) — общее название для протонов и нейтронов.

² Аннигиля́ция (лат. Annihilatio — уничтожение) — в физике реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.

³ Конве́кция (от лат. convectiō — «перенесение») — явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества.