Источник энергии солнца

Эпоха коммерциализации солнечной энергии

1970-е годы привели к стремительному развитию солнечной энергетики, что позволило значительно снизить себестоимость оборудования. Доктор Элиот Берман и Exxon разработали значительно более дешёвый фотоэлектрический элемент, который снизил стоимость ватта со 100 до 20 долларов. Когда ключевые компоненты оборудования стали более доступными, солнечные панели нашли применение во многих отраслях промышленности.

Навигационные и сигнальные лампы, работающие на солнечной энергии, стали устанавливать на морских нефтяных вышках, маяках, железнодорожных переездах и в жилых домах. Особенно эти технологии актуальны в тех регионах, где нет стабильного подключения к традиционным электросетям. В 1970-х гг. президент США Джимми Картер установил солнечные панели в Белом доме, а в 1973 году там же были установлены панели для нагрева воды.

Где возможно применение солнечной энергии?

Использовать солнечную энергию можно в абсолютно различных областях – от химической промышленности до автомобилестроения, от приготовления пищи до отопления помещений. Например, использование солнечных батарей в автомобильной отрасли началось еще в 1955 году. Именно этот год ознаменовался выпуском первого автомобиля, который работал на солнечных батареях. Сегодня же выпуском подобных автомашин занимаются BMW, Toyota и другие крупнейшие компании.

В быту солнечная энергия используется для обогрева помещений, для освещения и даже для приготовления пищи. К примеру, солнечные печи из фольги и картона по инициативе ООН активно используют беженцы, которые были вынуждены покинуть свои родные места из-за тяжелой политической обстановки. Более сложные по конструкции солнечные печи используются для термообработки и плавки металлов. Одна из крупнейших таких печей находится на территории Узбекистана.

Наиболее интересными выдумками по использованию солнечной энергии можно считать:

• Защитный чехол для телефона с фотоэлементом, являющийся одновременно и зарядкой.
• Рюкзак с прикрепленной на нем солнечной панелью. Он позволит вам зарядить не только телефон, но и планшет и даже камеру, в общем, любую электронику, у которой есть USB-вход.
• Солнечные Bluetooth-наушники.

А самая креативная задумка – это одежда, сшитая из специальной ткани. Пиджак, галстук и даже купальник – все это может стать не только предметом вашего гардероба, но и зарядным устройством.

Преобразование солнечной энергии в электроэнергию

Преобразование солнечной энергии в термовоздушной энергии происходит постепенно. Первый этап — это преобразование в энергию потока воздуха. Далее он направляется в турбогенератор.

Так же часто применяются аэростатные солнечные электростанции. Здесь генерирование пара воды происходит внутри самого аэростатного баллона.

Подобный эффект доступен для достижения посредством нагревания поверхности аэростата от солнечного света. На поверхность которого нанесено специальное покрытие обладающее селективно-поглощающим свойством. Основным преимуществом подобного способа является концентрация довольно внушительно объёма пара. Это позволяет работать станции в те моменты, когда по разным причинам генерация солнечной энергии не возможна. В ночное время или же когда не позволяют погодные условия.

Рассматривая принцип геотермальной энергии, нужно сразу отметить, что сам процесс так же крайне незамысловат. При попадании солнечных лучей на поверхность установки, происходит нагрев с дальнейшей фокусировкой и преображением принятого тепла в энергию.

Для понимания, приводим наиболее наглядный пример. Вода нагревается, а затем её можно подавать либо в отопительные батареи различных зданий, канализацию. Такой метод позволяет существенно снизить затраты газа и электроэнергии на подобные нужды. А в более крупных промышленных масштабах такой алгоритм уместен для получения электрической энергии, которую дают внушительные тепловые машины.

Неисчерпаемый источник

Согласно определению, солнечная энергия — это электромагнитное излучение всех частот от звезды системы, которое достигает планеты Земля. Большая его доля приходится на видимый и инфракрасный спектры. С древних времен люди научились использовать эту энергию, в первую очередь, как источник тепла. Лишь с первой половины XIX века люди начали активно преобразовывать солнечный свет в электричество, что стало возможным благодаря созданию специальных устройств — фотоэлементов.

Цифры и данные

Выгода использования солнечной энергии на Земле базируется на достаточно весомом факте: за этим источником ближайшее будущее. Доказать это утверждение несложно, если учесть следующие данные:

1. За один год планета получает от Солнца приблизительно 3,85*10 24 Дж энергии.
2. Благодаря использованию направленных потоков воздушных масс (ветра) можно получать 2,25*10 21 Дж.
3. Вся биомасса планеты использует около 3*10 21 Дж энергии ежегодно. Основная ее доля приходится на тропические леса Южной Америки.
4. Электричество и органические энергетические источники, которые человек использует для своих нужд, в среднем составляют 5*10 20 Дж в год.

Эти данные показывают, что развитие современной экономики и увеличение энергопотребления сполна может быть обеспечено за счет энергии солнца, ведь она на 4 порядка (в 10000 раз) превышает существующие нужды. В 2002 году было вычислено, что один солнечный час на планете способен обеспечить энергией все человечество на 1 год. В свою очередь, всего 18 ясных дней достаточно, чтобы получить столько энергии, сколько ее запасено по всему миру в виде любых других ресурсах в настоящее время.

Цифры также демонстрируют, что вся гигантская зеленая масса планеты использует лишь 0,08% всей доступной энергии электромагнитного излучения. Эти данные говорят о неисчерпаемости рассматриваемого источника и огромных возможностях для развития глобальной экономики, которые он предоставляет.

Прямое и рассеянное излучение

Около 30% электромагнитного излучения, которое достигает верхних слоев атмосферы планеты, рассеивается и излучается обратно в космос. Далее, при прохождении толщи атмосферы происходит дальнейшее рассеивание света на облаках. Наконец, нагреваясь, поверхность суши и океанов также излучает электромагнитные волны низких частот (инфракрасный спектр).

Около 1000 Вт/м 2 энергии падает в среднем на поверхность Земли. Это прямое излучение. Его можно теоретически использовать для концентрации и перенаправления для генерации полезного тепла или электроэнергии. В настоящее время львиная доля прямого излучения уходит на нагрев поверхности и последующее ее остывание в виде рассеянного испускания электромагнитных волн.

Рассеянное излучение играет важную роль в поддержании жизни на планете. Благодаря ему происходит нагрев нижних слоев атмосферы и их подъем в верхние слои в результате явления конвекции. Последующее остывание теплого воздуха приводит к образованию облаков, дождям и ветрам.

Основные преимущества

Основные преимущества в сравнении с традиционными источниками:

1. Неисчерпаемость. Речь о возобновлении не идет, поскольку Солнце будет светить еще несколько миллиардов лет.
2. Отсутствие какого-либо загрязнения окружающей среды. По сути, энергии Солнца обязана наша планета со всем ее многообразием живых существ.
3. Сокращение вредных выбросов и замедление процесса глобального потепления, который во многих регионах уже ощущается непосредственно в виде погодных аномалий и подъема уровня океана.
4. Возможность развития регионов, которые находятся на больших расстояниях от индустриально развитых центров. В таких местах может не быть собственных полезных ископаемых, а их привоз является экономически нецелесообразным. Как правило, многие из этих регионов планеты являются островными государствами, которые расположены вдали от континентов.
5. Простота использования и преобразования. Поскольку в настоящее время развивается активно направление преобразования энергии солнца в электрическую, то последнюю можно использовать для широкого спектра нужд.

Достаточное ли количество электроэнергии будет генерировать домашняя солнечная электростанция?

Для ответа на третий вопрос, перед началом проектирования солнечной установки определяет профиль энергопотребления дома. Его можно записать установив на объекте счетчик электроэнергии с функцией сохранения текущих параметров: напряжения сети, потребляемого тока, текущей потребляемой мощности, частоты. Через месяц, вы можете оценить свой профиль потребления со средними, максимальными и минимальными значениями параметров.

Если такой прибор отсутствует, то профиль энергопотребления можно оценить так: потребуется записать все приборы, которые могут использоваться в доме и смоделировать возможные варианты их ежедневного использования. После этого, вооружившись калькулятором, вы сможете рассчитать суточное потребление электричества и пиковые значения мощности.

Существенную роль играет регион, где расположено здание. Энергия, достигающая поверхности Земли, в зависимости от региона, может изменяться от более, чем 5 кВтч/м2/день до 1,5 кВтч/м2/день и менее.

Если максимальное потребление приходится на светлое время суток, то для обеспечения достаточности генерируемого электричества нужно разделить максимальную потребляемую мощность на мощность одной панели солнечных элементов. Тип и характеристики панелей известны из каталогов производителей. Нужно учитывать, что характеристики солнечных панелей приведены при их максимальной освещенности – поправка на региональный коэффициент обязательна. Зимний период, когда батареи покрыты снегом не учитывается.

Такой расчет не учитывает следующую особенность: В течении дня, установка будет всегда генерировать избыточное количество энергии, а ночью, по понятным причинам, генерация будет равна 0.

Аккумуляторные батареи с одной стороны увеличивают общую стоимость системы, с другой стороны, позволяют уменьшить количество панелей солнечных элементов за счет накопления энергии в периоды меньшего энергопотребления.

Для расчета банка АКБ нужно ответить на следующие вопросы:

• Предполагается ли система полностью автономной?
• В случае, если система не автономна, то какой максимальный возможный срок перерывов в электроснабжении.

Максимальное потребление в кВт часах умножается на количество часов без основного источника (нужно учитывать, что в момент отключения солнца может и не быть). На основе этих данных можно рассчитать емкость банка АКБ. Разрядка АКБ до 0 сокращает срок их службы, поэтому в расчете вводят коэффициент показателя максимального разряда, например, он может быть 50, 40 или 30 %. Чем меньше максимальный показатель разряда, тем большее количество АКБ потребуется.

Промышленное производство энергии.

Первые концентраторы, вращавшиеся вокруг по двум осям были изготовлены в Германии в начале 20х годов двадцатого века Майером в Аахене и Ремсхардтом в Штутгарте. В Германии также был представлен первый гелиостат в 1912 году.

Первый гелиостат.

Нефтяной кризис 1973 года стал основным двигателем промышленного производства концентрирующих коллекторов, идея заключалась в системе желобов который объединены с циклом Ренкина (цикл использующийся на ТЭЦ для производства тепловой и электрической энергии). В результате технического прогресса появились параболические тарелки (Dish) с использованием двигателя Стирлинга. Технология Dish — Stirling была разработана в результате сотрудничества научных центров ФРГ и США, а первая работающая система была установлена в 1977 году на базе ВВС Эдвардс в Калифорнии.

Башенная система была предложена командой физико — технологического института Туркменской академии наук, Ашхабад в 1957 году. Профессор Баум уже работал над башенной системой, где зеркала размещались вокруг башни сбора солнечной энергии, им же были предоставлены первые теоретические уравнения.

В 1977 году пилотная установка подобного типа была введена в эксплуатацию под руководством ученого Франсиа из технологического института Джорджии, США. Установка включала в себя 559 зеркал восьмиугольной формы, установленная мощность составила 400 кВт, а температура в котле около ∼1900 ° C.

Установка мощностью 400 кВт в Джорджии.

Солнце – основной источник энергии на земле

Природа мудро позаботилась о процессе доставки солнечной энергии к Земле, отсылая с поверхности светила солнечную радиацию до поверхности Земли из всего спектра электромагнитного излучения, доходит три основных вида волн:

• ультрафиолетовые волны, их общее количество в солнечном спектре по разным подсчетам составляет около 2%, при этом оно невидимо для человеческого глаза,
• световые волны составляют примерно половину доходящей до Земли энергии – 49%, благодаря волнам этого диапазона человек имеет возможность видеть все краски мира;
• инфракрасные волны, на которые приходится 49% спектра, при этом именно благодаря этим 49% происходит нагревание поверхности Земли, океанов и суши, и именно эти волны и являются источником наиболее востребованной сегодня человечеством солнечной энергии.

Работа комплекса

Теоретически каждый из нас может произвести расчет солнечной установки. Ведь известно, что, пройдя путь от единственной звезды нашей галактической системы до Земли, поток световых лучей принесет с собой энергетический заряд, равный 1367 Вт на квадратный метр. Это так называемая солнечная постоянная, которая существует на входе в атмосферные слои. Такой вариант возможен только при идеальных условиях, которых в природе просто не существует. После прохождения атмосферы солнечные лучи принесут на экватор 1020 Вт на квадратный метр. Но из-за смены дневного и ночного времени суток мы сможем получить в три раза меньшее значение. Что касается умеренных широт, то здесь меняется не только длительность светового дня, но и сезонность. Таким образом, получение электроэнергии в местах, далеких от экватора, при расчете нужно будет уменьшить еще в два раза.

Плюсы и минусы

К достоинствам солнечной энергетики относятся:

• Экологическая безопасность установок;
• Неисчерпаемость источника энергии в далекой перспективе;
• Низкая себестоимость получаемой энергии;
• Доступность производства энергии;
• Хорошие перспективы развития отрасли, обусловленные развитием технологий и производством новых материалов с улучшенными характеристиками.

Недостатками являются:

• Прямая зависимость количества вырабатываемой энергии от погодные условия, времени суток и времени года;
• Сезонность работы, которую определяет географическое расположение;
• Низкий КПД;
• Высокая стоимость оборудования.

Новое направление энергетического комплекса

На сегодняшний день человечество внедряет в практику и успешно развивает устройства, позволяющие ему добывать свет и тепло без использования угля, нефти и газа. В народном хозяйстве многих государств возникла новая подотрасль – солнечная энергетика. Это одно из направлений нетрадиционной энергетики. В ее основе лежит принцип непосредственного использования излучения Солнца.

Цель, которую преследует солнечная энергетика, – получение столь необходимого для человечества тепла и света. Новую отрасль порой называют гелиоэнергетикой. Ведь Helios в переводе с греческого – Солнце.

Влияние Солнца на Землю

Солнце — главный, хотя и не единственный, двигатель происходящих на земле процессов. Оно освещает и согревает нашу планету, без чего была бы невозможна жизнь на Земле не только человека, но даже микроорганизмов. Оно посылает на Землю электромагнитные волны всевозможной длины — от многокилометровых радиоволн до чрезвычайно коротковолновых гамма-лучей.

Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли, все остальные отклоняет или задерживает ее геомагнитное поле. Но энергии этих частиц достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты.

Полярные огни над Шпицбергеном

Окрестностей Земли достигают заряженные частицы разной энергии — как высокой (солнечные космические лучи), так и низкой и средней (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц — нейтрино. Однако их воздействие на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, так что они свободно пролетают сквозь него.

Солнечные космические лучи в основном состоят из протонов, ядер атомов гелия и электронов с энергией 106 –109 электронвольт (эВ). Наиболее энергичные из этих частиц преодолевают расстояние от Солнца до Земли, равное 150 млн км, всего за 10–15 мин. Основным источником солнечных космических лучей служат хромосферные вспышки.

Как и рентгеновское излучение, солнечные космические лучи не доходят до поверхности Земли, но могут ионизовать верхние слои ее атмосферы, что сказывается на устойчивости радиосвязи между отдаленными пунктами. Но действие частиц этим не ограничивается. Быстрые частицы вызывают сильные токи в земной атмосфере, приводят к возмущению магнитного поля нашей планеты и даже влияют на циркуляцию воздуха в атмосфере.

Наиболее ярким и впечатляющим проявлением бомбардировки атмосферы солнечными частицами являются полярные сияния. Это свечение в верхних слоях атмосферы, имеющее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или занавесей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияния обычно бывают красного или зеленого цвета: именно так светятся основные составляющие атмосферы — кислород и азот — при облучении их энергичными частицами. Зрелище бесшумно возникающих красных и зеленых полос и лучей, беззвучная игра цветов, медленное или почти мгновенное угасание колеблющихся занавесей оставляют незабываемое впечатление.

Подобные явления лучше всего видны вдоль овала полярных сияний, расположенного между 10° и 20° широты от магнитных полюсов. В период максимумов солнечной активности сияния можно наблюдать в более низких широтах. Частота и интенсивность полярных сияний достаточно четко следуют солнечному циклу: в максимуме солнечной активности редкий день обходится без сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцами. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит неплохим показателем активности Солнца.

Солнечная энергетика древности.

Самое первое применение известное применение солнечной энергии против человека — сожжение римского флота а заливе Сиракуз, предписываемое Архимеду, греческому математику и философу (287 — 212 до н.э), который использовал плоские отражающие поверхности для фокусировки солнечных лучшей на римских кораблях, сделанных из дерева. Этот случай на протяжении веков оставался веков подвергается критике как миф, поскольку в то время не существовала вогнутых зеркал. Фактически, Архимед использовал хорошо отполированные латунные военные щиты. Архимед точно был экспертом своего времени в оптике и является автором книги «О зеркалах и построении сфер» (Περί κατόπτρων ή Σφαιροποιία), которая к превеликому сожалению не дошла до потомков. Так же на случай с Архимедом ссылается Лукианос (120 — 190 гг. до н.э), а позже в византийский епископ ради науки повторил этот опыт, и сжег вражеский флот осаждавший Константинополь в 514 году.

Весомый вклад в описание солнечной активности внес известный греческий философ Аристотель (384 — 322 до н.э.), который первый описал круговорот воды в природе:

Еще одним свидетельством использования солнечной радиации является ориентация домов. Сократ (469 — 399 до н.э.) описывает, что оптимальное использование естественного солнечного излучения достигается за счет ориентации основных помещений зданий на юг.

Кирхер (1671 г.) в своей книге пишет о том, что в Китае во времена династии Хань (220 — 201 гг. до н.э.) использовались вогнутые зеркала из сплава латуни с оловом. Зеркала использовались для зажигания факелов от «солнечного огня» во время религиозных жертвенных ритуалов.

Исследование солнечной энергии

Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды лет? Какое «топливо» дает ему энергию? Ответы на этот вопрос ученые искали веками, и только в начале XX века было найдено правильное решение. Теперь известно, что, как и другие звезды, светит благодаря протекающим в его недрах термоядерным реакциям.

Если ядра атомов лёгких элементов сольются в ядро атома более тяжелого элемента, то масса нового окажется меньше, чем суммарная масса тех, из которых оно образовалось. Остаток массы превращается в энергию, которую уносят частицы, освободившиеся в ходе реакции. Эта энергия почти полностью переходит в тепло. Такая реакция синтеза атомных ядер может происходить только при очень высоком давлении и температуре свыше 10 млн. градусов. Поэтому она и называется термоядерной.

Основное вещество, составляющее Солнце, — водород, на его долю приходится около 71% всей массы светила. Почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2% — более тяжелым элементам, таким как углерод, азот, кислород и металлы. Главным «топливом» Солнца служит именно водород. Из четырех атомов водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия. А из каждого грамма водорода, участвующего в реакции, выделяется 6×1011 Дж энергии! На Земле такого количества энергии хватило бы для того, чтобы нагреть от температуры 0ºC до точки кипения 1000 м3 воды.

Ядро

Ядро Солнца — это область, которая простирается от центра до 20-25% радиуса светила. Именно здесь, в ядре, производится энергия, порождаемая преобразованием атомов водорода (H) в молекулы гелия (He). Это возможно благодаря огромному давлению и высокой температуре, присущим ядру, которые, по оценкам, эквивалентны 250 миллиардам атмосфер (25,33 триллиона кПа) и 15,7 миллионам градусов по Цельсию, соответственно.

Конечным результатом является слияние четырех протонов (молекул водорода) в одну альфа-частицу — два протона и два нейтрона, связанных между собой в частицу, идентичной ядру гелия. В этом процессе высвобождается два позитрона, а также два нейтрино (что меняет два протона на нейтроны) и энергия.

Ядро — единственная часть Солнца, которая производит значительное количество тепла в процессе синтеза. По сути, 99% энергии, произведенной Солнцем, содержится в пределах 24% радиуса Солнца. К 30% радиуса синтез почти целиком прекращается. Остаток Солнца подогревается энергией, которая передается из ядра через последовательные слои, в конечном счете достигая солнечной фотосферы и утекая в космос в виде солнечного света или кинетической энергии частиц.

Солнце высвобождает энергию, преобразуя массу в энергию со скоростью 4,26 миллиона метрических тонн в секунду, что эквивалентно 38,460 септиллионам ватт в секунду. Чтобы вам было понятнее, это эквивалентно взрывам 1 820 000 000 «царь-бомб» — самой мощной термоядерной бомбы в истории человечества.

Запасы солнечной энергии

Из года в год Солнце с огромной интенсивностью излучает свет и тепло – а значит и энергию – в космическое пространство. Как давно это происходит и как долго будет
продолжаться? Будет ли мощность солнечного излучения уменьшаться со временем и всё живое на Земле постепенно замерзнет? Или же сила солнечного света
медленно возрастает и земная жизнь прекратится, когда закипя́т океаны? С тех пор как люди стали изучать Солнце, они вплоть до сегодняшних дней с помощью
самых совершенных приборов не смогли заметить сколько-нибудь существенных изменений интенсивности солнечного излучения со временем.

Энергетические запасы Солнца не могут быть бесконечно большими. Солнце имеет конечные размеры, оно содержит конечное количество
вещества. В результате излучения масса Солнца уменьшается на 4,3 млн тонн в секунду. Мы можем определить массу Солнца по силе его гравитационного притяжения. Земля и
другие планеты движутся вокруг Солнца по замкнутым орбитам, причем притяжение солнечной массы действует на каждую планету с силой, которая равна центробежной
силе, стремящейся увести планету с орбиты. Из условий такого равновесия сил можно определить силу притяжения Солнца, а значит, и его массу. Масса Солнца,
выраженная в тоннах, представляет собой 28-значное число (1,989*1030 кг). В этой солнечной массе запасена́ энергия, от которой зависит наша жизнь.
Если разделить мощность солнечного излучения на его массу, то окажется, что каждый грамм солнечной массы теряет за год примерно 6 джоулей энергии. На первый
взгляд это не слишком много, если вспомнить, что каждый грамм человеческого тела излучает в день в тысячу раз бо́льшую энергию. Однако человек восполняет такие
энергетические потери за счёт питания, в то время как Солнце вот уже миллиарды лет черпает энергию из самого́ себя.

Развитие селективных поверхностей.

Именно материалом поверхности солнечного коллектора определяется эффективность поглощения солнечного излучения. Первое практическое применение селективных поверхностей относится к 1959 году. Теоретическое обоснование использования селективных поверхностей появилось благодаря Ферри, Хоттелю и Верцу, которые в лабораторных условиях отмечали их потенциал. В 1948 году Харрис и его сотрудники обнаружили, что напыленное золото хорошо пропускает инфракрасное излучение, и почти не пропускает видимый свет.

Однако опираясь на теоретические уравнения при проектировании солнечных коллекторов достичь какого-либо значительного прироста в КПД не удавалось. Проверяя свои выкладки Хоттель и Верц обнаружили что одно из их уравнений было сильно неточным из-за низкой излучательной способности поверхности поглощения, которую они использовали. Они отметили что необходимо найти «идеальную» поверхность, и начали работу в этой области. Позже, во время симпозиума по солнечной энергетики в университете Висконсина (1953 г.) Дрейк заявил что, все это профанация, и таких поверхностей в природе не существует.

Команды Хоттеля и Верца возмутились поведением Американского ученого и сделали селективную поверхность из сульфида никеля и цинка на поверхности оцинкованного железа, покрытия наносились посредством гальваники. Такая поверхность имела коэффициент поглощения 0.92 и коэффициент излучения 0.1. Дрейк не давал дальнейших комментариев на этот счет.

Хоттель пошел дальше и разработал метод нанесения тонких частиц оксидов хрома. Система стабильно работала даже при нагреве до 620 ° C. Черный хром, синтетический материал, состоящий из металлического хрома и диэлектрического оксида хрома, считается лучшим и наиболее широко используемым материалом и на сегодняшний день. После этого селективные поверхности стали использоваться не только в пластинчатых коллекторах, но и концентраторах солнечной энергии. В случае зеркал особый интерес вызвала технология осаждения в вакууме фольги серебра или золота на стекло, коэффициент отражения составил 95%, а рабочая температура 300 ° C.

Орбита и расположение Солнца в галактике Млечный путь

Иллюстрация расположения Солнца в галактике Млечный путь / Wikimedia Commons

Солнце вместе со всей Солнечной системой вращается относительно центра Млечного пути, в котором располагается огромная черная дыра. Расстояние от нее до нашего светила составляет 26 тыс. св. лет. Один оборот Солнечная система совершает примерно за 225-250 млн лет. Скорость движения звезды относительно центра галактики составляет 225 км/с.

На сегодня Солнце располагается в рукаве Ориона. Нам повезло с расположением Солнечной системы в Млечном Пути. Дело в том, что скорость вращения нашей системы почти совпадает со скоростью вращения так называемых спиральных рукавов. Из-за этого наша система не попадает в них, хотя большинство других звезд периодически оказываются там. В спиральных рукавах очень сильное излучение, которое способно убить всё живое. Если бы Солнце находилось на другой орбите, оно периодически попадало бы в спиральные рукава, что приводило бы к «стерилизации» жизни на Земле.

Вариант 2

Солнечная энергия на Земле используется в разных видах. На самом Солнце протекают достаточно трудные процессы, которые позволяют выделять энергию, необходимую для жизни на всей планете.

Благодаря этому может нагреваться атмосфера, в которой образовываются ветра, а также течения морские и океанические течения.

Солнечная энергия способствует смене времен года, которых бы не было отсутствуй Солнце или если бы сама энергия не выделялась в таких количествах.

Также солнце играет ведущую роль в круговороте воды на Земле, а также в появлении природных ископаемых. Таким образом, правильно работает отопление планеты в целом. Без энергии солнца вода не смогла бы испаряться, она бы застаивалась на планете, а процессы работали бы неправильно.

При попадании на листья растения начинается фотосинтез, который позволяет растениям правильно расти и развиваться. Именно зеленый цвет растений говорит о том, что процессы фотосинтеза протекают регулярно. Они помогают растениям вырабатывать необходимый для дыхания кислород.

Энергия Солнца позволяет человеку вырабатывать энергию и электричество. Для этого устанавливаются солнечные панели, которые позволяют поглощать энергию солнца, сохранять ее и перерабатывать.

Так, например, власти Турции разрабатывают специальные программы для установки солнечных панелей среди простого населения. Данный источник энергии является восстанавливаемым и природным, поэтому его побуждают использовать.

В будущем ученые призывают полностью перейти на природные источники энергии, так как они являются возобновляемыми. И при этом не вредят окружающей среде. Они быстро перерабатываются и способны возобновляться.

Кроме домов, солнечные панели используются в теплицах и других помещениях, где есть плоские площадки. Все они могут быть подключены к одному хранилищу энергии, где она превращается в тепло и электричество. При этом необходимо не так много солнечной энергии, чтобы отапливать целые дома или квартиры в многоэтажке.

Установка солнечных панелей и коллекторов для хранения получаемой энергии обходится не дешево, но экономия на расходуемых ресурсах быстро окупает затраченные средства.

Таким образом солнечная энергия является одним из источников природной энергии, которая способна возобновляться. Также от нее зависит множество природных процессов, которые обеспечивают жизнь на Земле.

Опреснение с использование солнечной энергии.

Опреснение за счет солнечной энергии — один из самых древних естественных методов, поскольку происходит благодаря круговороту воды в природе. Но этот цикл, возможно, реализовать в замкнутой системе меньших масштабов.

Вернемся к Аристотелю, который выдвинул интересный тезис об испарении воды:

В 1870 году был выдан первый американский патент на солнечную дистилляцию. Патент содержит подробное техническое описания, связанные с поверхностью поглощающего материала, парниковым эффектом, конденсацией пара на поверхности стекла и коррозии. К концу 1872 года первый промышленный опреснитель был установлен на шахтах Лас Салинас, Чили. Перегонные кубы и вся установка была спроектирована и построена шведским инженером Карлосом Вильсоном. Установка проработала 36 лет, непрерывно снабжая горняков пресной водой.

В 1935 году Трофимов, инженер из СССР предложил конструкцию наклонного фитильного дистиллятора, а Текучев в 1935 г. исследовал смоченную оребренную смоченную поверхность испарения. В целом с 1930 до конца 70х во всем мире велась активная научно-исследовательская работа в этом направлении, сопровождаемая строительством единичных или маломощных солнечных опреснительных установок для удаленных или небольших населенных пунктов.

Во время второй мировой войны Мария Телкес разработала в Массачусетском технологическом институте надувные солнечные установки для использования на спасательных плотах. Примерно 200 000 единиц техники спасли жизни многих потерпевших кораблекрушение во время войны.

Разработка Марии Телкес.

Читайте больше материалов о возобновляемых источниках энергии на сайте:

И в нашей группе в ВК: Стройка века

1 603

Преимущества и недостатки использования солнечной энергии

Преимущества использования солнечной энергии привели к тому, что уже сегодня мы видим ее использование в самых разных видах человеческой деятельности.

Главными преимуществами являются:

• Неисчерпаемость энергии солнца в ближайшие 4 миллиарда лет;
• Доступность данного вида энергии – именно с ним безопасно и эффективно сегодня работают и фермеры, и хозяева частных домов, и заводы-гиганты;
• Бесплатность и экологическая чистота вырабатываемой энергии;
• Перспектива развития данного источника энергии, который становится все более актуальным в силу роста цен на другие виды энергии;
• Т.к. количество ежегодно вводимого в эксплуатацию оборудования и его надежность растет, уменьшается стоимость вырабатываемого киловатт часа солнечной энергии.

К условным недостаткам солнечной энергии можно отнести:

• Основным недостатком солнечной энергии является прямая зависимость количества получаемого света и тепла от влияния таких факторов, как погода, время года или же суток. Логическим последствием в таком случае является необходимость аккумулировать энергию, что увеличивает стоимость системы;
• Для производства элементов оборудования данного предназначения применяются редкие а, следовательно, дорогостоящие элементы.