Солнечная энергетика
Солнечная энергетика— использование солнечного излучения для производства электричества или тепловой энергии. Энергия Солнца относится к возобновимым источникам энергии: этот ресурс практически неисчерпаем на масштабах жизни человечества. Многие рассматривают солнечную энергетику как «источник энергии будущего». При этом подчёркивается возобновимость этого ресурса и его благоприятность для окружающей среды.
Основные моменты
Поток солнечного излучения проходящий через площадку в 1 м2, расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (т.е. вне атмосферы на орбите Земли), равен 1367 Вт/м2 (солнечная постоянная). Из-за поглощения атмосферой Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря — 1020 Вт/м2. Однако, следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение ещё в пару раз меньше. Это количество энергии с единицы площади определяет потенциальные возможности солнечной энергетики.
Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения
На сегодняшний день наиболее перспективный способ получения электричества из солнечного света — использование фотоэлементов (солнечных панелей). В связи с развитием электронной и полупроводниковой технологии есть шансы сделать этот способ экономически целесообразным.
Более простой способ — концентрация солнечного излучения системой зеркал на водонагревателе или паровом котле и последующее использование нагретой воды для отопления или пара для производства электричества.
Достоинства солнечной энергетики
- Общедоступность и возобновимость источника
- Безопасность для окружающей среды. (Единственное, абсолютно глобальное использование солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата. Однако, при современном уровне потребления энергии человечеством это маловероятно)
Недостатки солнечной энергетики
- Фундаментальные
- Из-за относительно небольшой величины солнечной постоянной для солнечной энергетики требуется использование больших площадей земли под электростанции (например, для электростанции мощностью 1 ГВт это может быть пару десятков квадратных километров). Однако, это недостаток не так велик, например, гидроэнергетика выводит из пользования заметно большие участки земли.
- Технические проблемы
- Солнечная электростанция не работает ночью и очень плохо работает вечером. Кроме того, мощность электростанции может резко и неожидано колебаться из-за смены погоды. Для преодоления этого недостатка нужно или использовать эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день совершенно нерешённая проблема), либо строить гидроаккумулирующие станции (которые тоже занимают большую территорию).
- Дороговизна солнечных фотоэлементов. Вероятно, с развитием технологии этот недостаток преодолеют.
- Недостаточный к.п.д. солнечных элементов. Вероятно, будет вскоре преодолён.
Резюме
Если солнечные элементы достаточно подешевеют, можно будет строить солнечные электростанции, в основном и в первую очередь в жарких регионах Земли с постоянной хорошей погодой. Лучше всего бы подошли пустыни, но в них невозможно построить гидроаккумулирующие станции.