Использование энергии Солнца на Земле

Цель:
изучить возможности использования солнечной энергии для удовлетворения энергетических потребностей человека

Начиная с 1994 года в разных странах 3 мая отмечается День Солнца (Sun Day), иногда называемый Всемирным днем ​​Солнца или Международным днем ​​Солнца

Солнце - ближайшая к Земле звезда, все другие находятся от нас неизмеримо дальше. Например, ближайшая к нам звезда Проксима из системы aльфа Центавра находится на расстоянии 4,22 световых лет от Солнца.
Для Земли Солнце - мощный источник космической энергии. Оно дает свет и тепло, необходимые для растительного и животного мира, и формирует важнейшие свойства атмосферы Земли.

В целом, Солнце определяет экологию планеты. Без него не было бы и воздуха, необходимого для жизни, - воздух превратился бы в жидкий азотный океан вокруг замерших вод и обледеневшей суши. Для нас, землян, важнейшая особенность Солнца в том, что около него возникла наша планета, и на ней появилась жизнь.
Солнце, ветер, морские волны и биомасса являются энергетическим сырьем, которое постоянно окружает нас и которое легко использовать. Его не надо добывать из земли. Оно не приводит к образованию радиоактивных отходов, а токсичных совсем не производит. Это возобновляемая энергия

Чтобы привлечь внимание к возможностям использования возобновляемых источников энергии и напомнить, что Солнце жизненно важно для жизни на Земле, Европейское отделение Международного общества солнечной энергии (МОСЭ) (ISES-Europe) и организует на добровольной основе ежегодное проведения 3 мая Дня Солнца.
Энтузиасты и профессионалы, общественные организации и фирмы разных стран организуют мероприятия и акции, связанные с демонстрацией возможностей солнечной энергии.
Предлагаю и Вам познакомиться с использованием энергии Солнца на Земле

Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем ее вырабатывается всеми электростанциями мира.
Солнечная энергетика - использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде

Немного истории
Первые попытки использования солнечной энергии на коммерческой основе относятся к 80-м годам нашего столетия. В декабре 1989 года введена в эксплуатацию солнечно-газовая станция мощностью 80 МВт. В Калифорнии, в 1994 году введено еще 480 МВт электрической мощности, причем, стоимость 1 кВт/ч энергии – 7-8 центов
Солнечная башня, Калифорния

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения
Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
Для солнечной энергетики у ученых существует специальное понятие - гелиоэнергетика (от греческого Helios - солнце).
То, что мы все привыкли называть солнечными батареями, - это набор соединенных между собой элементов, которые могут преобразовывать солнечную радиацию в электричество.
Они называются фотоэлектрическими генераторами и состоят из полупроводниковых элементов

Активное использование солнечной радиации возможно за счет восприятия и передачи энергии специальными устройствами - гелиоколлекторами (поглощает солнечное тепло, передает его потребителям), солнечными фотоэлектрическими установками наземного использования

Солнечные батареи на крыше здания Академии наук России

Гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах)

Солнечное теплоснабжение получило развитие во многих зарубежных странах. Только в США эксплуатируются солнечные коллекторы площадью 10 млн м², что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн т.
В нашей стране аналогичная площадь не превышает 100 тыс. м²

На сегодняшний день более чем в 70 странах мира разработаны и действуют гелиоэнергетические программы.
Так в Германии реализован проект «Тысяча крыш», где 2250 домов было оборудовано фотогальваническими установками.
В США была принята программа «Миллион солнечных крыш»

В настоящее время эксплуатируется более миллиона солнечных водонагревателей. Получают распространение «солнечные дома», на крышах которых установлены солнечные батареи или водонагреватели

Солнечные водонагреватели успешно используются для автономного горячего водоснабжения и частичного отопления частных загородных домов и дач

Гостиницы и туристические объекты являются объектами для использования солнечного тепла.
Ведь именно в летнее время, когда солнечного тепла выделяется больше всего, наступает необходимость в большом потреблении горячей воды

Разработана специальная спутниковая система, оборудованная панелями, способными переправлять солнечную энергию к земле с помощью инфракрасного лазера, а на Земле инфракрасный свет будет преобразовываться в электричество

Для космических аппаратов солнечные батареи практически всегда являются основным источником энергии

Существуют термовоздушные электростанции и Солнечные аэростатные электростанции.
Термовоздушные электростанции - преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор.
Солнечные аэростатные электростанции - генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием

Научное, производственное и бытовое использование солнечной энергии на Земле в XXI веке получает все большее распространение за счет совершенствования современных технологий
Большая солнечная печь
Мотоцикл Lightening SuperBike работает от солнечной энергии

Зарядное устройство IT-CEO от солнечной энергии SC700
Солнечная кухня
Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С

Солнечный транспорт
Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолетах, дирижаблях и т. д.
Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта
Беспилотный самолет Helios с фотоэлементами на крыльях

Преимущества использования
солнечной энергии:
энергия бесконечна
высокая экологичность
повсеместность
стабильность
доступность
безопасность
отсутствие шумов
экономичность

Недостатки использования
солнечной энергии:
Прямая зависимость от погодных условий, времени суток и времени года
Необходимость очистки солнечных батарей от загрязнений
Наличие больших площадей для установки элементов солнечных батарей
Высокая стоимость оборудования
Сезонность работы, которую определяет географическое расположение

В настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечной энергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве.
Однако не следует сразу отказываться от практически неистощимого источника чистой энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед.
Большое внимание нужно уделить тому, что производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду.
С одной стороны, в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет исчерпаемые ресурсы, но возможно, что в ближайшем будущем человечество начнет применять энергию Солнца более шире