Зміст
ВСТУП
Глава 1. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУСОНЯЧНІЙ ЕНЕРГЕТИКИ
Глава 2. НАЗЕМНІ СОНЯЧНІ УСТАНОВКИ
Глава 3. КОСМІЧНІ СОНЯЧНІСТАНЦІЇ
Глава 4. МЕТОДИЧНІ РОЗРОБКИ ПЗТЕМІ В«СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКАВ»
4.1 Програма елективного курсу на тему "Світ шукаєенергію "
4.2 Урок за темою: "як живі організми запасаютьенергію сонця "
ВИСНОВОК
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
Сонце - джерело всього на Землі: світла, тепла,життя. Тільки сонячне світло дарував людям тепло до того, як вони навчилисядобувати вогонь, - сонячна енергетика була першою, освоєної людськимспівтовариством. Недарма саме це співтовариство виникло, як стверджують палеонтологи,під жарким сонцем екватора, в Центральній Африці. По-видимому, енергетикаСонця стане самою прийнятною і в майбутні епохи завдяки своїй природності(Дається-то даром), невичерпності і екологічній чистоті.
Чому ж досі вона залишалася в тіні? Чому вПротягом тисячоліть людина волів зігрівати себе і готувати їжу, спалюючидрова, вугілля, нафта, створюючи хитромудрі споруди на швидких річках іпродувні вітрах, добуваючи (останнім часом) небезпечний радіоактивний уран?Тому що для технічно нерозвиненого суспільства, прикутого до земноїповерхні, сонячні енергостанції були б малопотужними, громіздкими,залежними від погоди - практично неконкурентними. Тільки фантасти чуттямвгадували їх майбутній неминучий зліт.
З виходом у космос, створенням орбітальних станцій ібурхливим розвитком електроніки (в першу чергу напівпровідників) ситуація різкозмінилася. Зараз сонячна енергетика - не далека мрія, а щоденнареальність, яка займає все більше місця в діяльності наукових інститутів тапромислових організацій.
Сонячна енергія невичерпна - при нескінченномузростанні наших технічних можливостей. Мета роботи - розглянути переваги танедоліки сонячної енергетики і запропонувати перспективи її розвитку внадалі.
Глава 1. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУСОНЯЧНІЙ ЕНЕРГЕТИКИ
Щомиті сонцевипромінює 88.1024 кал. або 370.1012 ГДж теплоти. З цієї кількості теплоти наЗемлю потрапляє в енергетичному еквіваленті тільки 1,2 В· 1012 Вт, тобто за рік1018 квт В· ч, або в 10000 разів більше тієї енергії, яка сьогодні споживається вСвіт. У порівнянні з ним всі інші джерела енергії дають теплотипренебрежимо мало. Якщо, приміром, потенціал Сонця визначати по сонячнійенергії, падаючої тільки на вільні необроблювані землі, то середньорічнапотужність складе близько 10000 Гвт, що приблизно в 5000 разів більше, ніж потужністьвсіх сучасних стаціонарних енергетичних установок світу. Практичнудоцільність використання сонячної енергії встановлюють виходячи змаксимального сонячного випромінювання, рівного 1кВт м 2 . Це такзвана найбільша щільність потоку сонячного випромінювання, що приходить наЗемлю. Це випромінювання в діапазоні довжин хвиль 0,3 -2,5 мкм, називаєтьсякороткохвильовим і включає видимий спектр. Однак воно триває всього 1-2 години влітні дні на близьких до екватора широтах. Для населених районів в залежностівід місця, часу доби і погоди середнє сонячне випромінювання складає 200-250вт м 2 . Але і це дуже багато з точки зору виробничоїдіяльності. До прикладу, середня щільність штучної енергії, обумовленоїгосподарською діяльністю дорівнює всього 0,02 вт м 2 , тобто в 10000 разівменше середньої щільності сонячної енергії. В окремих місцях Земної куліцей показник значно вищий (у Японії - 2 вт м 2 , в Російськомурайоні в Німеччині - 20 вт м 2 ). Розрахунки показали, що длязадоволення сучасного енергоспоживання достатньо перетворити сонячнуенергію, падаючу на 0,0025% поверхні Землі, в електричну.
Цей короткий аналіздозволяє зробити висновок, що безпосереднє використання лише сонячноїенергії може вільно покрити всі потреби людства в електроенергії.
Значна частинатериторії Росії має сприятливі кліматичні умови для використаннясонячної енергії. У південних районах тривалість сонячного випромінюваннястановить від 2000 до 3000 годин на рік, а річний прихід сонячної енергії нагоризонтальну поверхню-від 1280 до 1870 кВт В· год на 1 кв. м. У найбільшсонячному місяці - липні-кількість енергії, що припадає на 1 кв.м.горизонтальній поверхні становить в середньому від 6,4 до 7,5 квт В· год в день.Отже, широке використання сонячної енергії може мати тут важливегосподарське значення.
У зв'язку з вишукуваннямшляхів використання поновлюваних та екологічно чистих джерел енергіїважливим є оцінка геліоресурсов країни і районування території запотенціалу сонячної радіації.
Такі дослідженнягрунтуються на кліматичному узагальненні метеостанцій станції із застосуваннямймовірносно-статистичного підходу; згідно з результатами досліджень уРосії виділено 11 районів по пріоритету забезпеченості геліоресурсамі. Барнаулрозташований в 4-му по забезпеченості районі, республіка Алтай - в 3-му і 4-мурайонах.
Таким чином, можнавідзначити "безкоштовність", відновлюваність і величезні масштаби (можнасказати невичерпність) ресурсів сонячної енергії. Однак низька щільністьсонячної радіації біля поверхні Землі (в середньому 250 вт м 2 , внайбільш сприятливих районах - 1 квт м 2 ) і нерегульований режимнадходження до поверхні Землі (обертання Землі, хмарність) створюютьзначні технічні труднощі її використання (необхідність великихвідображають і поглинаючих поверхонь, систем орієнтування, акумуляторів тапр.).
Найбільша щільністьпотоку сонячного випромінювання, що приходить на Землю, складає 1кВт м 2 в діапазоні довжин хвиль 0,3-2,5 мкм. Це випромінювання називається короткохвильовим івключає видимий спектр. Сонячне випромінювання - це енергетичний потік віддоступного джерела набагато більш високої температури (Т поверхні сонця =6000 В° К.), ніж у традиційних джерел.
Теплова енергія йогоможе бути використана за допомогою стандартних технічних пристроїв (наприклад,парових турбін) і, що більш важливо, методами, розробленими на основіфотохімічних і фотофізичних взаємодій. Сонячні пристрої,використовують енергію сонячного випромінювання, можуть розташовуватися як наповерхні Землі, так і поза атмосферою Землі.
У процесі проходженнякороткохвильового сонячного випромінювання через атмосферу розрізняють наступні видивзаємодій:
1. поглинання - перехіденергії випромінювання в тепло, порушено ня молекул, з подальшим випромінюванням світлавеликий кут.
2. розсіювання - змінанапрямку поширення світла в залежності від кута.
3. відображення не залежитьвід кута, в середньому близько 30% інтенсив ності космічного сонячного випромінюваннявідбивається назад в космічний простір. Більшу частину випромінювання відображаютьпро лаку, меншу - сніг і лід на поверхні землі.
Таким чином, установкоюприймача сонячної енергії необхідно визначити, яка кількість енергіїпотрібно зібрати, як пропонується використовувати зібрану енергію. Тоді можнарозрахувати розмір приймача.
Найбільш очевиднаобласть використання сонячної енергії це підігрів води, повітря. У районах зхолодним кліматом необхідно опалення житлових приміщень і гаряче водопостачання.Енергія Сонця використовується в нагрівачах води, повітря, сонячнихдистиляторах, зерносушарках, сонячних баштах (сонячна енергетичнаустановка баштового типу). Сонячні системи, які призначені длявироблення електричної енергії, називаються СЕС (сонячні енергетичністанції).
Концентрація сонячноїенергії дозволяє отримати температури від 100до700 В° С, тобто досить високідля роботи теплового двигуна з прийнятним к.к.д. Виготовлення параболічнихконцентраторів з діаметром перевищує 30 м, досить складно, тим не меншепотужність одного такого пристрою становить 700 квт, що дозволяє отримати до200 кВт.год електроенергії. Цього достатньо для невеликих енергосистем, але недля стаціонарних...
