Солнечная энергия

Вся жизнь на земле зависит от солнца, энергия которого является неисчерпаемой. Запасы природных ресурсов, такие как нефть, газ, уголь, появились, так или иначе, в процессе эволюции, связанном с солнечной энергией.

Нам, конечно, хотелось бы напрямую использовать эту энергию, но это невозможно. Чтобы солнечная энергия преобразовывалась в тепловую энергию или электрическую, необходимо приобрести оборудование, которое стоит денег.

Вот поэтому энергию солнца называют условно бесплатной, возможно изобретение не очень дорогих гелиодетекторов решит эту проблему.
В основу одного из самых несложных методов преобразования солнечной энергии легла концепция тибетского чайника.

Она заключается в отражении солнечного света большим количеством зеркал, причем отраженные лучи направляются в точку подвешенной емкости. Допустим, мы изготовили зеркало, которое бы могло менять угол наклона в зависимости от положения солнца, а сосуд с водой соединили с паровой турбиной.

Что же мы получаем в результате? Конечно, электрическую энергию.
В Европе уже построили несколько электростанций, работающих по такому принципу.

Ученые подсчитали, что на Землю за год поступает в 30 000 раз больше энергии, чем то количество, которое люди потребляют за тот же период. На одно здание в северной полосе поступает огромное количество солнечной энергии, по сравнению с энергией, получаемой им от использования энергоносителей.

Почему так происходит? Дело в том, что лучи солнечной энергии поступают не концентрированно, а рассеянно и разреженно. Примерно 1800 Вт в сутки падает на 1 квадратный метр земли в средней полосе.

Если учесть все площади , которые ничем не заняты, мы располагаем значительным количеством солнечной энергии, которую можно использовать.
В странах Европы отсутствуют природные ископаемые энергоносители, поэтому развитию гелиоэнергетики уделяют большое внимание.

Для преобразования солнечной энергии в электрическую, тепловую учеными были разработаны специальные устройства: солнечные батареи, гелиоколлекторы и другие установки. Самое простое изобретение — гелиоколлектор, с его помощью можно снабжать дома горячей водой и отапливать помещения.

Пассивные и активные системы
Существует два способа использования энергии солнца: активный и пассивный. Отличие пассивных установок заключается в том, что они не включают движущихся элементов.

Основной принцип работы геоколлектора: конструкция здания содержит абсорбирующий материал, солнечные лучи попадают на него, происходит абсорбция, теплоноситель (горячий воздух или вода) поступает в тепловое оборудование. Схема работы очень проста, хотя и тут есть недостатки: поступление тепла происходит неравномерно и энергия используется частично.

В качестве примера простейшей установки можно рассмотреть крытую затемненную бочку воды летом (для полива, для душа).
Эффект парников и теплиц основан на том же.

В Европе получил широкое распространение пассивный дом (Passivhaus), в основе проекта которого использованы разработки ученых в области использования солнечной энергии. Это направление в строительстве очень востребовано.

Концепция пассивного дома Passivhaus — новый стандарт строительства и эксплуатирования жилых домов в странах Европы. Основой подход состоит в снижении затрат на обогрев в холодное время года, а также на охлаждение летом.

Технология строительства использует принципы сохранения тепла и снижения перегрева дома соответственно в зимнее и летнее время.
Особое внимание уделяется планировке дома, открытости его солнечной энергии.

Северную часть здания делают минимальной по высоте, используя при этом энергосберегающее оборудование, южную часть — максимальной и целиком застекленной. Так оптимизируют процесс абсорбции солнечной энергии, снижают энергопотери.

Установки активного типа позволяют собирать и использовать энергию солнца более эффективно. В данном методе на этапе приема и передачи энергии применяются
технические устройства, они приводятся в действие электродвигателями.

Потом полученная тепловая энергия поступает в аккумулирующее оборудование. Так достигается более рациональное использование солнечной энергии.
Плоские гелиоколлекторы

По английски collect означает собирать. Плоский солнечный коллектор представляет собой алюминиевый корпус, утепленный стеклянным или базальтовым волокном, а снаружи покрытый стеклом из акрила или толстым силикатным стеклом.

Под защитным стеклянным слоем находится теплопоглощающая панель. Чаще всего это пластина из металла, обладающего абсорбирующими свойствами и с высокоселективным покрытием ( коэффициент поглощения 0,94-0,96).

К абсорберу определенным образом подведены трубки из меди, по ним циркулирует вода или воздух, они являются теплоносителями. Плоские гелиоколлекторы относятся к открытым или разомкнутым системам.

Они применяется в странах с субтропическим климатом, но могут использоваться в теплые сезоны и в средней полосе.
Плоские солнечные коллекторы с теплоносителем — воздух применяются в системах отопления помещений.

Теплый воздух перемещается посредством принудительной вентиляции либо путем конвекции. В гелиоколлекторах с жидкостным теплоносителем ( воды либо антифризы) циркуляция жидкости осуществляется по замкнутом кругу.

Собранное тепло зависит от размера поверхности соприкосновения теплоносителя с площадью абсорбера. С этой целью медные трубки делают прямоугольными, либо предусматривают каланы в пластине, которую затем заполняют плоскими трубками. Отбор энергии осуществляется в теплообменнике, потом тепло используется в системах отопления помещений или поступает в аккумулирующую емкость для последующего использования.

Другие светильники этого типа: