Енергія сонця на 60-й широті.
Земля щодня отримує від Сонця в тисячу разів більше енергії, ніж її виробляється всіма електростанціями світу. Завдання тут полягає в тому, щоб навчитися практично використовувати хоча б її невелика кількість. Не можна стверджувати, що широкомасштабне використання сонячної енергії не матиме жодних наслідків для навколишнього середовища, але все ж вони будуть незрівнянно меншими, ніж в традиційній енергетиці.
крем'яні фотоперетворювачів
Одним з лідерів практичного використання енергії Сонця стала Швейцарія. Тут побудовано приблизно 2600 геліоустановок на кремнієвих фотоперетворювачах потужністю від 1 до 1000 кВт і сонячних колекторних пристроїв для отримання теплової енергії. Програма, що отримала назву "Солар-91" і здійснювана під гаслом "За незалежну Швейцарію!", Вносить помітний внесок у вирішення екологічних проблем та енергетичну незалежність країни імпортує сьогодні більше 70 відсотків енергії.
Великі фірми монтують на дахах виробничих корпусів геліостанції потужністю до 300 кВт. Одна така станція може покрити потреби підприємства в енергії на 50. 70%. У районах альпійського високогір'я, де нерентабельно прокладати лінії електропередач, будуються автономні геліоустановки з акумуляторами.
Інтенсивність сонячного світла на рівні моря становить 1. 3 кВт на квадратний метр. ККД кращих сонячних батарей становить 12. 18 відсотків. З урахуванням ККД перетворення енергії сонячних променів за допомогою фотоперетворювачів дозволяє отримати з одного квадратного метра не більше 0,5 кВт потужності.
Вирішуючи питання "економічності" сонячної енергетики, не можна впадати в поширене заблуждеіе: порівнювати дорогу, але дуже молоду технологію перетворення енергії Сонця в електрику за допомогою фотоелементів, з дешевою, але "брудної" технологією використання нафти і газу.
Економічність цього нового виду енергетичних ресурсів повинна порівнюватися з тими видами енергії, які будуть в тих же масштабах використовуватися в майбутньому.
дзеркальні концентратори
Однак, досвід використання сонячної енергії в помірних широтах показує, що енергію сонця вигідніше безпосередньо акумулювати і використовувати у вигляді тепла. розроблено
проектні пропозиції для Аляски і півночі Канади. Природно-кліматичні умови цих регіонів можна порівняти з умовами середньої смуги нашої країни.
З дитинства багато хто пам'ятає, що за допомогою збиральної лінзи від сонячного світла можна запалити папір. У промислових установках лінзи не використовуються: вони важкі, дороги і важкі в
виготовленні.
Сфокусувати сонячні промені можна і за допомогою увігнутого дзеркала. Воно є основною частиною геліоконцентратора, приладу, в якому паралельні сонячні промені збираються з
допомогою увігнутого дзеркала. Якщо в фокус дзеркала помістити трубу з водою, то вона нагріється. Такий принцип дії сонячних перетворювачів прямої дії.
Найбільш ефективно їх можна використовувати в південних широтах, але і в середній смузі вони знаходять застосування. Дзеркала в установках використовуються або традиційні - скляні, або з полірованого алюмінію.
водонагрівач
Водонагрівач призначений для постачання гарячою водою, в основному, індивідуальних господарств. Пристрій складається з короба зі змійовиком, бака холодної води, бака-акумулятора і труб. Короб стаціонарно встановлюється під кутом 30. 50 град. з орієнтацією на південну сторону. Холодна, більш важка, вода постійно надходить в нижню частину короба, там вона нагрівається і, відтіснила холодною водою, надходить в бак-акумулятор. Вона може бути використана для опалення, для душу або для інших побутових потреб.
Денна продуктивність на 50-ой широті приблизно дорівнює 2 кВт / год з квадратного метра. Температура води в баку-акумуляторі досягає 60. 70 град. ККД установки - 40%.
теплові концентратори
Кожен, хто хоч раз бував в теплицях, знає, як різко відрізняються умови всередині неї від оточуючих: температура в ній вища. Сонячні промені майже безперешкодно проходять крізь прозоре покриття і нагрівають грунт, рослини, стіни, конструкцію даху. У зворотному
напрямку тепло розсіюється мало через підвищену концентрацію вуглекислого газу. За схожим принципом працюють і теплові концентратори.
Це - дерев'яні, металеві, або пластикові короба, з одного боку закриті одинарним або подвійним склом. Всередину короба для максимального поглинання сонячних променів вставляють
хвилястий металевий лист, пофарбований в чорний колір. У коробі нагрівається повітря чи вода, які періодично або постійно відбираються звідти за допомогою вентилятора або насоса.
Житловий будинок з сонячним огрівання
Середнє за рік значення сумарної сонячної радіації на 55-ій широті, що надходить на добу на 20 м² горизонтальної поверхні, складає 50. 60 кВт / год. Це відповідає витратам енергії на опалення будинку площею 60 м².
Для умов експлуатації сезонно жилого житла середньої смуги найбільш придатною є повітряна система теплопостачання. Повітря нагрівається в сонячному колекторі і по
воздуховодам подається в приміщення. Зручності застосування повітряного теплоносія в порівнянні з рідинним очевидні:
немає небезпеки, що система замерзне;
немає необхідності в трубах і кранах;
простота і дешевизна.
Недолік - невисока теплоємність повітря.
Конструктивно колектор являє собою ряд засклених вертикальних коробів, внутрішня поверхня яких, зачорнила матовою фарбою, що не дає запаху при нагріванні. Ширина короба близько 60 см.
У частині розташування сонячного колектора на будинку перевага віддається вертикальному варіанту. Він багато простіше в будівництві і подальшому обслуговуванні. Порівняно з
похилим колектором (наприклад, що займає частину даху), не потрібно ущільнення від води, відпадає проблема снігового навантаження, з вертикальних скла легко змити пил.
Газова плита, крім прямої сонячної радіації, сприймає розсіяну і відбиту радіацію: у похмуру погоду, при легкій хмарності, словом, в тих умовах, які ми
реально маємо в середній смузі.
Плоский колектор не створює високопотенційне теплоти, як концентрує колектор, але для конвекційного опалення цього і не потрібно, тут досить мати низько потенційну
теплоту. Сонячний колектор розташовується на фасаді, орієнтованому на південь (припустиме відхилення до 30 град. На схід або на захід).
Нерівномірність сонячної радіації протягом дня, а також бажання обігрівати будинок вночі й у похмурий день диктує необхідність влаштування теплового акумулятора. Вдень він накопичує теплову енергію, а вночі віддає. Для роботи з повітряним колектором найбільш раціональним вважається гравійно-гальковий акумулятор. Він дешевий, простий в будівництві.
Гравійну засипку можна розмістити в теплоізольованої заглиблений цокольній частині будинку. Тепле повітря нагнітається в акумулятор за допомогою вентилятора.
Для будинку, площею 60 м², обсяг акумулятора становить від 3 до 6 м³. Розкид визначається якістю виконання елементів геліосистеми, теплоізоляцією, а також режимом сонячної
радіації в конкретній місцевості.
Система сонячного теплопостачання будинку працює в чотирьох режимах:
опалення та акумулювання теплової енергії;
опалення від акумулятора;
акумулювання теплової енергії;
опалення від колектора.
У холодні сонячні дні нагріте в колекторі повітря піднімається і через отвори в стелі надходить в приміщення. Циркуляція повітря йде за рахунок природної конвекції. У ясні теплі дні гаряче повітря забирається з верхньої зони колектора і за допомогою вентилятора прокачується через гравій, заряджаючи тепловий акумулятор. Для нічного опалення і на випадок похмурої погоди повітря з приміщення проходить через акумулятор і повертається в кімнати підігрітий.
У середній смузі геліосистема лише частково забезпечує потреби опалення. Досвід експлуатації показує, що сезонна економія палива за рахунок використання сонячної енергії досягає 60%.
Фотоелектричні сонячні модулі виробництва Росії.
Сонячні модулі (СМ) на основі монокристалічного кременю призначені для перетворення прямого сонячного випромінювання потужністю від 500 Вт / м в електричний струм постійної напруги. Круглі крем'яні пластини розміщені в скляній підкладці товщиною 3 або 4 мм. Скло поміщено в алюмінієвий каркас.
Переваги: Спрощена герметична конструкція, поліроване зміцнене скло, підвищена градостойкого, інтервал робочих температур -60 ° С ... + 75 ° С, допустима вологість 100%, енергозберігаюча технологія збірки.
Застосування: В якості основного або допоміжного джерела енергії в складі автономних джерел живлення для:
Сфера застосування: Модуль особливо зручний для сектора промислового застосування. Сонячні генератори будь-якій проектній потужності створюються шляхом об'єднання сонячних модулів АSЕ-50, наприклад, для забезпечення ферм будинків енергією.
Опис: Модуль містить 36 монокристалічних силіконових сонячних клітин. Передня частина модуля покрита високопрозрачним загартованим склом для захисту від механічних і кліматичних впливів. Під склом сонячні клітини (осередки) вбудовані в м'який пластик ЕУА (етилен вініл ацетат). який сприяє термічному розширенню клітин. Тильна сторона модуля постійно герметично закрита білим багатошаровим захисною пластиковою плівкою високої міцності. Рама модуля складається і з алюмінієвого профілю стійкого до скручування, який завдяки своїй антикорозійні ой анодованої поверхні стійкий до атмосферних впливів. Винятковий дизайн сприяє застосуванню модуля в суворих умовах навколишнього середовища.
Для спрощення установки в раму модуля вбудовані болти. Модуль забезпечений устаткуванням з шунтуватися діодами для захисту клітин в разі часткового затемнення. Індивідуальні модулі оснащені кабелем за допомогою двох з'єднувальних коробок, установ ленних на зворотному боці модуля, одна з коробок має позитивний, а інша негативний полюс.
Модулі поставляються в комплекті з автоматичним регулятором напруги, через який здійснюється зарядка акумуляторних батарей.
Електричні дані модуля
Температура повітря, С