Энергия солнца

Солнце –  это самый сильный источник энергии  для нашей планеты. Без солнечного тепла и света любая жизнь  на Земле не была бы возможна. Все  наши повседневные дела включают в  себя использование энергии. Она  необходима для передвижения транспорта и приготовления пищи, для работы и отдыха, для обогрева и охлаждения помещений. И даже для того, чтобы произвести один вид энергии, приходится затрачивать другой.

Энергия солнца может использоваться для множества  задач. Одна из них – это преобразование солнечной энергии в электрическую, в так называемое солнечное электричество.

Для преобразования солнечного света в электричество  использую солнечные батареи. Впервые  солнечные батареи применили  при освоении Космоса в 1957 году. Они  были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы. Основным элементом для производства батарей является кремний.

Преобразование  солнечной энергии в электрическую  имеет массу достоинств. Прежде всего  это 100% надежность – Солнце от нас  никуда не денется по прогнозам ученых еще несколько миллионов лет. Также это чистый и соответственно безопасный для здоровья источник энергии.

И что самое  интересное, то только благодаря тому, что у нас есть Солнце мы и имеем  практически все источники энергии. Исключением можно назвать энергию приливов и отливов, за которую ответственна Луна, и радиоактивные элементы, которые используются на атомных станциях. Энергия ветра полностью зависит от Солнца и разности температур им же и создаваемой. Энергия угля, нефти и природного газа также во власти химических процессов, которые происходят в недрах Земли под действием солнечных лучей. Все бы хорошо, но есть «маленькая» проблемка. Человечество с такой скоростью тратит ископаемые источники энергии, что восстанавливаться они никак не успевают. Пора бы и задуматься о замене «ископаемой энергии».

Ученые утверждают, что того количества солнечной энергии, которая доходит от Солнца до Земли  только за один день хватит, чтобы полностью  обеспечить весь мир энергией на год. И при этом мы все равно используем ископаемые источники энергии – нефть, уголь, газ, нанося непоправимый вред окружающей среде.

В наше время  использование солнечного электричества  уже широко распространено. В отдаленных местах, куда дотянуть кабель от электростанций стоит очень дорого, а иногда и просто невозможно, используют солнечную энергию. Это отдаленные фермерские хозяйства, отдельно стоящие обитаемые острова, морские и космические станции. На данный момент примерно 7 миллионов домов по всему миру оборудованы солнечными батареями.

Также в странах, где электрическая энергия стоит  дорого и достаточное количество солнечных дней в году, хозяева  частных домов и владельцы  офисов устанавливают солнечные  батареи на крышах зданий и использую  солнечное электричество без  ущерба для собственного бюджета. Солнце заменяет 40-60% всех затрат на другие энергоносители. Иногда солнечного электричества полностью хватает на нужды дома и даже вырабатывается больше необходимого. Тогда хозяева продают его сервисным компаниям, таким образом пополняя свой семейный бюджет и окупая установку солнечных батарей. В Германии правительство покупает солнечное электричество, произведенное днем у частных лиц, а вечером продает его обратно по более низкой цене, стимулируя тем самым установку солнечных батарей.

Вторым вариантом применения солнечного света является использование его по прямому назначению. Это использование его для нагрева воды, для отопления помещений, для сушки различных материалов. Для этих целей используют тепловые коллекторы. Летом в средней полосе Европы производительность тепловых коллекторов с 1 кв. м. может достигать 50-60 литров воды в день, нагретой до температуры 60-70 градусов. В Израиле 80% воды нагревается с помощью солнечной энергии.

Основными странами-потребителями  солнечной энергии являются Швеция, Дания, Германия, Австрия, Израиль. Суммарная площадь тепловых электростанций составляет уже более 8 миллионов квадратных метров.

В данное время  преобладает использование тепловых коллекторов, всвязи с доступностью по цене. Но получение электроэнергии намного заманчивее, чем получение тепла. Наука не стоит на месте и в ближайшем будущем стоит ждать новые разработки в этом направлении. Они снизят затраты на производство солнечного электричества и обеспечат человечество дешевой и безопасной энергией.

Экономический эффект при эксплуатации систем отопления  с применением солнечной энергии  может быть достигнут на любых  объектах. Наилучший результат демонстрируют  системы отопления в домах с теплым полом на водяной циркуляции: энергия солнца помогает за год снизить энергозатраты в таком жилище на 15–30 %. Такой эффект достигается благодаря конструкции плоских солнечных панелей, которые могут принимать не только прямое, но и рассеянное излучение в облачную погоду.

Обычно солнечная  энергия не применяется как единственный вид энергии, т.к. в зимнее время  ее количества недостаточно. Например, в северо-западном регионе ее можно  использовать примерно восемь месяцев  в году. Но в качестве параллельного источника энергии солнечное излучение может применяться в частных домах с автономным теплоснабжением на основе газового, дизельного или твердотопливного оборудования, а также с электроотоплением.

Финская компания Kaukora OY одной из первых разработала и предложила комплексные теплотехнические решения с применением солнечной энергии.

Основой систем теплоснабжения JASPI являются специально разработанные аккумуляторы солнечной  энергии JASPI-Solar. Применяемые в системах солнечные панели (производитель  — Sunselect, Германия) отражают новейшие достижения гелиоэнергетики. Панели обладают высоким уровнем абсорбции (95 %) и низкими теплопотерями (5 %), что значительно повышает КПД их системы нагрева. Материалом панелей служит медь, покрытая селективным черным хромом. Конструкция панели позволяет повысить ее мощность на 10 % в год, а в зимнее, осеннее и весеннее время — на 16 %. Благодаря продуманной системе крепежа панели можно монтировать на разные крышные поверхности.

Комбинированная система теплоснабжения JASPI — солнечная энергия–газ/дизель — создана для теплоснабжения и горячего водоснабжения дома. Она включает набор солнечных панелей, трубопроводы контура теплопроводной жидкости в изоляции, аккумулятор солнечной энергии 750 л (с донагревом в верхней части аккумулятора 250 л), компактный дизельный или газовый котел 17–20 кВт, топливный бак 900–2500 л, теплые полы с водной циркуляцией. Солнечные панели через контур передают энергию аккумулятору, который является предварительным водонагревателем для ГВС и отопления. Котел обеспечивает необходимое тепло при нехватке солнечной энергии.

Водонагреватели JASPI-Solar 300 с объемом бака 290 л в  качестве независимого источника тепла  эффективно используют солнечную энергию  для получения бытовой воды. Водонагреватели  комплектуются двумя ТЭНами по 3 кВт каждый. ТЭН в верхней части обеспечивает достаточный уровень тепла (мин. 60 °С), нижний служит для нагрева воды в зимнее время, когда солнечной энергии может быть недостаточно. Для зарядки аккумулятора подходят все имеющиеся на рынке теплотехники солнечные батареи общей площадью 4–6 м2. Водонагреватели по желанию заказчика могут быть укомплектованы системой Solar-300 PAK, включающей солнечные панели (3 шт. общей площадью 5,7 м2), пакет Termomat Solar (автоматика зарядки энергии солнца, насосный блок, расширительный бак, датчики, предохранительный клапан, клапан наполнения и деаэрации), изоляцию для труб 40 м и теплоноситель 20 л.

Если в доме уже работает газовый, дизельный  или пеллетный котел, то параллельно  с ним можно установить водонагреватель JASPI-Solar-300 Economy, дополнив его автоматикой зарядки и солнечными панелями. Их площадь (5,7 м2) рассчитана в соотношении с объемом бака водонагревателя (290 л). В отличие от предыдущей модели электрический ТЭН к водонагревателю поставляется как опция. Пакет Solar-300 Economy РАК спроектирован специально для эксплуатации с отопительным котлом и требует для подключения зарядный насос и предохранительный клапан, которые не входят в базовую комплектацию.

На широтах  Финляндии и Северо-Запада России солнце светит в среднем 1684 ч в год, т.е. примерно 4,7 ч в день. Годовой уровень излучения солнечной энергии составляет около 1000 кВт•ч на 1 м2 панели. С новыми системами отопления возможно рекуперировать 30–60 % энергии в зависимости от конструкции солнечных панелей.