Солнечная энергия – основа всей энергетики на базе углеводородов (уголь, газ, нефть), , которая есть на Земле, но прямое ее использование возможно через:
- использование Солнечной энергии для нагрева воды (отопление или горячее водоснабжение)
- солнечную электроэнергетику.
Солнечная энергия для нагрева воды
Первый солнечный водонагреватель был создан в 1767 году швейцарцем Орасом Бенедиктом де Соссюром. Его мощность позволяла приготовить кастрюлю с супом.
Идеологию современных водонагревателей разработал израильский инженер Леви Иссар в 1953 году в Израиле. Там же его усовершенствовал доктор Цви Тавор в 1955 году.
Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором, оказался наиболее эффективный, хотя и самым дорогим. Конструктивно он состоит из двух основных элементов:
- наружный блок — солнечные вакуумные коллекторы;
- внутренний блок — резервуар-теплообменник.
Наиболее часто и эффективно солнечные водонагреватели применяются для горячего водоснабжения домов и квартир, обеспечения теплом воды для плавательных бассейнов и для других нужд.
Солнечные водонагреватели популярны в южных странах с большим количеством солнечных дней в году – Турции, Израиле, Мальте, Китае и т.д.
Рис. Современные израильские дома, оборудованные солнечными коллекторами.
В настоящее время лидером по производству и применению — Китай. Это легко понять, если учесть население Китая. В 2007 году в Китае солнечными водонагревателями пользовались около 40 миллионов семей общей численностью в 150 миллионов человек. К 2009 году суммарные площади установленных солнечных водонагревателей достигли140 млн м². Этого достаточно для снабжения горячей водой примерно 60 млн домохозяйств. Уже в 2010 году производством солнечных водонагревателей в Китае занималось 2800 компаний, из которых 1200 компаний производили комплектующие к ним. Объем рынка достиг $11,5 млрд.
В планах к 2020 году оснастить солнечными водонагревателями оснастить 300 миллионов квадратных метров помещений.
Широкое применение нашли водонагреватели в Израиле, где около 85 % квартир оснащены солнечными водонагревателями. Это обусловлено законом о жилищном строительстве, принятым еще в 1976 году и обязывающим строить жильё со встроенными солнечными водонагревателями. Применение солнечных водонагревателей обеспечивает экономию около 8 % всей электроэнергии, производимой в стране.
Солнечная электроэнергетика
Солнечная электроэнергетика основывается на использовании фотоэлементов, которые проводят прямое преобразование солнечной энергии в электрическую.
К настоящему времени принято различать три поколения ФЭП:
- Кристаллические (первое поколение):
- Тонкоплёночные (второе поколение):
- ФЭП третьего поколения на основе органических и неорганических материалов:
- фотосенсибилизованные краситилем;
- органические (полимерные) ФЭП;
- неорганические ФЭП;
Основным преимуществом ФЭП третьего поколения на основе наноантенн – резкое снижение себестоимости, отказ от использования дорогих и токсичных материалов, а также возможность использования рулонных (крупносерийных технологий). А также их высоким теоретическим КПД (до 85 %) и потенциально более низкой стоимостью.
Следствием этого становятся большие перспективы в развитии солнечной электроэнергетики.
Среди важнейших аспектов солнечной электроэнергетики – создание большого количества рабочих мест при проведении поисковых научных исследований и производстве. Например, в 2011 году в фотоэлектрической промышленности Германии было занято более 100 тысяч человек. В солнечной энергетике США работали 93,5 тысяч человек.
В перспективе можно ожидать огромные площади, покрытые дешевыми пленками на основе наноантенн, которые вырабатывают электроэнергию.
Количество показов: 1872