Солнечные коллектора были известны в Древнем Египте.

Возможно ли, что новые солнечные технологии уже знали древние египтяне? Исследования, проведенное европейскими учеными,предполагают, что солнечные батареи были использованы на Ниле тысячи лет назад. Похоже, что единственный секрет не удалось обнаружить древним египтянам, использование солнечных фото модулей и солнечных коллекторов.

Подробных результатов, конечно, нам придется еще подождать немного . В чем мы уверены сегодня, это в том что древние египтяне смогли по достоинству оценить значение Солнца и его живительной энергией. Мы живем рядом с истинным подарком природы. Солнечная энергия является необходимой для роста растений, которые являются пищей для животных. Ископаемые виды топлива (уголь и нефть), в действительности есть хранилищем солнечной энергии. В течении каждой секунды 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий, и 4 млн. тонн массы превращается в энергию. Эти гигантские потоки энергии направляются во всех направлениях,Земли достигает лишь одна миллиардная часть энергии Солнца.

Солнечная энергия является самой чистой, так как для ее использования, мы не должны ничего абсолютно делать, кроме пребывания на солнце соответствующего оборудования. Земли достигает столько энергии, что это количество превышает число наших самых невообразимых потребностей. В эти дни наблюдается стабильный, непрерывный рост спроса на энергию. Приоритетной задачей является поиск новых и возобновляемых источников энергии. Энергия поставляемая в чистом виде из солнца, быстро привлекла внимание ученых. Проблема лишь в том, чтобы эффективно использовать и хранить полученную энергию.

Панели солнечных панелей и фотоэлектрических систем, известны в своем нынешнем виде уже более 30 лет. Их динамичное развитие началось с увеличением цен на топливо и энергетические ресурсы . Ужесточение закона об охране окружающей среды в то же время было не маловажным фактором. Рентабельность солнечных инвестиций растет- производительность солнечных коллекторов растет из года в год все больше и лучше, в то время как цены на топливо и энергоносители неуклонно растут. По прогнозам, к 2030 году цены на энергоресурсы могут увеличиться более чем на 30%.

Фотоэлектрические системы и солнечные панели в основном используются для выработки электроэнергии. Таким образом, в результате чистой энергии, нет негативного воздействия на окружающую среду. Солнечная энергия является стабильным источником, а системы фотоэлектрические работают без перерыва и дополнительного обслуживания. Мощность производства на поверхности Земли в среднем 1000 Вт/м2. Солнечные энергетические ресурсы у нас в стране, в зависимости от региона: от 780 до 1050 кВтч/м2 кВтч/м2 в год. Фотоэлектрических систем эффективность не очень высока - на уровне 17%. Данные лабораторных тестов указывают на возможность повышения эффективности до 30% в ближайшие годы.

Отличие технологии солнечных коллекторов заключается в использовании для нагрева воды, а также для оказания помощи в системе отопления домов. Производительность большинства солнечных коллекторов уже давно превышает 80%. Эффективность поглотителя, то есть поглощение солнечной энергии, в лучших моделях превышает 95%, сохраняя при этом низкий коэффициент потери тепла. Среди коллекторов можно выбирать между простыми плоскими коллекторами(эффективные в основном летом) и вакуумными трубчатыми коллекторами (вступает в силу в течение всего года, особенно весной и осенью - то есть, когда мы нуждаемся в них больше всего). Эффективность вакуумного коллектора зависит от технологии, используемой в распределении поглотителя — различают коллектора с распыленным поглотителем на внутренней стенке трубы и высокоэффективные вакуумные с закрытыми крыльями в середине сливной трубы. В последнем случае, поглотитель непосредственно наносится на металл крыльев, что делает процесс теплопередачи гораздо более эффективным. Поглотитель представляет собой сочетание плоских коллекторов, содержащиеся в вакуумной трубке, которая обеспечивает низкие потери тепла в окружающую среду.

При сравнение моделей солнечных коллекторов, вы должны также обратить внимание на возможность поддержки центрального отопления и напольного отопления. Большинство дилеров предлагают только возможность горячей воды, в то время как с небольшой разницей в цене вы можете получить значительно больше. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в зависимости от размера и модели коллектора, объема и типа бака для воды, и климата, солнечные коллекторы обеспечивают минимум 10% до практически 100% поддержку в обогреве домов и горячей воде. Эти модели становятся все более популярными в странах с жестким климатом зимой, таких как: в Северных странах. Они также рекомендуются в Центральной Европе.

Использование солнечных коллекторов в Германии 140м2/1000чел., на Кипре используется 800м2/1000чел., а в нашей стране 0.2м2/1000чел.

Электроэнергия и газ дорожает! Проверь как платить меньше

Основная часть расходов по содержанию дома приходится на отопление и обеспечение его горячей водой. Для нас, потребителей – это существенная часть семейного бюджета, поэтому стоит задуматься как снизить эксплуатационные расходы на коммунальные услуги, при сохранении качества жизни.

Ответ на этот вопрос мы найдем в природе, а вернее всего в солнце, которое производит экологически чистую неисчерпаемую энергию и, что самое главное для нас, бесплатную. Это не только экологическое, но и экономически выгодное решение. Солнечная энергия доступна в любой точке мира, а при ее использовании не выделяются вредные для окружающей среды вещества. Сила солнечных лучей, падающих на Землю за шестьдесят минут, равна годовому потреблению энергии всем человечеством.

Благодаря развитию технологий, мы можем использовать эту энергию с помощью солнечных коллекторов. Абсорбционная поверхность которых поглощает тепловую энергию, заключенную в прямом и рассеянном солнечных излучениях. Затем эта энергия передается теплоносителю (жидкости с низкой температурой замерзания), который проходит через сборную шину. На следующем этапе нагретая жидкость перемещается в бак-аккумулятор и, отдав тепло нагреваемой воде, охлажденная жидкость возвращается в коллектор.

Солнечные коллекторы – это отличное решение, так как предполагается, что в течение одного года 1м2 поверхности каждой крыши в состоянии получить 1000кВтч. Конечно, необходимо иметь в виду, что при получении тепла большое значение имеет тип солнечных коллекторов, их правильное расположение, размер и вид жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

Солнечные коллекторы окупаются и в нашей географической широте. Хороший коллектор и правильно подобранная установка способны обеспечить нам с марта по октябрь 80-90% горячее водоснабжение. Так же, в самые теплые месяцы коллекторы могут служить на 100% для нагрева воды. Конечно, затраты на установку солярной системы необходимы. Ошибается тот, кто думает, что все бесплатно. Некоторые расходы придется понести. Но тот кто подсчитает затраты и прибыль, будет приятно удивлен результатом.

Тепло, которое генерируют вакуумные солнечные коллекторы, можно использовать также в технологических процессах для нагрева сырья, подогрева сточных вод и т. д. Такой способ получения тепловой энергии не только снижает затраты на отопление, но и экономит природные ресурсы.

A.R.

Фотоэлементы – развитие и применение модулей

Термин фотовольтайка состоит из двух слов – „photo” т.е. свет, а также "voltaic" т.е. электричество. Солнечные батареи превращают солнечную энергию в электроэнергию. Данный процесс превращения называется фотоэлектрической конверсией. История солнечных батарей начинается от XIX века. Тогда французский ученый Беккерель в 1839 году открыл фотовольтаический эффект. Первый фотоэлемент был изготовлен из полупроводникового селена и тонкого слоя золота.

Все живые организмы производят и потребляют энергию во внутренних метаболических процессах. Большинство возобновляемых источников энергии являются формой энергии, первоначально происходящей из солнечной радиации, а все ископаемые виды топлива являются не возобновляемыми источниками энергии. Под возобновляемостью источника энергии, чаще всего понимаем способность к восстановлению энергетических ресурсов в период, сравниваемый с продолжительностью жизни человека. В настоящее время солнечная энергия используется в небольшой степени.

Солнечная батарея– это полупроводниковые элементы (то есть кристаллические элементы, проводимость которых может быть широко изменена путем легирования, нагревания, освещения или других факторов), в которых происходит превращение солнечной энергии в электроэнергию в результате фотовольтаического эффекта.

Фотоэлектрические ячейки – это полупроводниковые, кремниевые пластины, внутри которых существует электрическое поле в виде p-n-перехода (positive – negative). Солнечная радиация, которая падает на фотоэлемент, выбивает электроны из их мест в структуре полупроводника, тем самым создавая пары энергоносителей с противоположными зарядами. Затем данные заряды разделяются существующим электрическим полем на p-n-переходе, что влияет на то, что в фотоэлементе появляется напряжение. Стоит только подключить к фотоэлементу оборудование, получающее энергию и происходит протекание тока.

Фотоэлементы солнечных батарей производятся из полупроводниковых материалов, чаще всего из кремния (Si), германия (Ge), селена (Se). Благодаря соединению фотоэлементов, можно получить гелиоустановки. В зависимости от применения и качества существуют гелиоустановки с разным количеством фотоэлементов.

Фотоэлементы применяются, в частности: в солнечных электростанциях, калькуляторах, часах, искусственных спутниках Земли, в гибридных автомобилях, садовых светильниках, освещениях дорожных знаков, в подзаряде аккумуляторов в дневное время и использовании этой энергии ночью, напр. на яхтах. Рынок фотоэлементов молод, но он постоянно развивается.

В апреле 2012 года ученые из Австрии и Японии создали фотоэлементы толщиной 1,9 микрометра – это вдесятеро меньше, чем до сих пор доступные самые тонкие элементы данного типа. Их введут в обиход в течение 5 лет.

Рынок производителей фотоэлементов с каждым годом увеличивается до несколько десятков процентов. Мировыми лидерами производства фотоэлементов являются Китай и Европа.

J.D.

Плоские и вакуумные солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы представляют собой инновационную установку, преобразующую энергию солнца в тепловую энергию. Именно солнечный коллектор считается самым известным устройством, применяющим солнечную энергию. Еще тысячу лет назад люди пользовались энергией солнца для нагрева воды. Первый солнечный коллектор был создан швейцарским ботаником Орасом Бенедиктом де Соссюром в 1767году. В отличие от солнечных батарей, производящих электроэнергию, солнечные коллектора служат для нагрева воды.

Самыми распространенными в настоящее время есть плоские и вакуумные коллектора. К конструктивным особенностям всех коллекторов относится максимальная поглощающая способность солнечной энергии и преобразование ее в тепловую энергию с наименьшими тепловыми потерями. Коллектор является основным элементом в солярной системе, однако чтобы вся система работала эффективно необходимо правильно подобрать все элементы системы : комплектующие, трубы, изоляцию и произвести правильный монтаж оборудования. Количество коллекторов, их размеры, установка и способ их соединения от этого во многом зависит эффективность и долговременность работы всей системы. В системе теплоснабжения солнечные коллектора подключаются к аккумулятору тепловой энергии. Он представляет собой теплоизолированный бак с бытовой водой, в котором происходит передача тепловой энергии от теплоносителя к воде.

Плоские коллекторы характеризуются простотой и надежностью конструкции, срок их эксплуатации около 20 лет. Плоские коллекторы разных производителей в основном конструктивно похожи. Они состоят из:

- легкого корпуса,

- прозрачной изоляции (солярного стекла, пропускающего солнечный свет),

- медного гидравлического абсорбера с поглощающей поверхностью,

- теплоизоляционной подложки, элементов крепления.

Корпус солнечного коллектора чаще всего выполняют из анодированного алюминия в виде рамки, обратная сторона которой закрывается плоской панелью из алюминия или пластика, для облегчения веса. Есть модели из листового тонкого алюминия, корпус которых отштампован в виде большого поддона. Большое количество ребер жесткости и изгибов придает такому поддону необходимую жесткость. Обращенная к солнцу сторона корпуса покрыта специальным солярным стеклом с высокой степенью пропускания солнечного излучения. Это достигается низким содержанием железа в составе стекла. Чем ниже содержание железа в стекле, тем выше коэффициент пропускания инфракрасной составляющей солнечного спектра и тем эффективнее работает коллектор. Часть солнечной энергии будет теряться в результате отражения от поверхности стекла, а также из-за поглощения в его толще. КПД у таких коллекторов будет около 50%. Установка плоских коллекторов более приемлема в районах с мягким климатом и теплыми зимами.

В основе конструкции вакуумного солнечного коллектора заложена трубчатая система изоляции медного абсорбера. В каждый стеклянный сосуд цилиндрической формы, запаянный по концам, вставлена медная трубка, имеющая свою изоляцию. В таких коллекторах теплоизоляционным материалом служит вакуум. Он не проводит тепло, поэтому полностью исключает потери на конвекцию и теплопроводность и, таким образом, сводит общие тепловые потери коллектора к минимуму. Это позволяет обеспечить высокий и стабильный КПД коллектора даже при слабом рассеянном солнечном излучении в облачный день, а также при отрицательной температуре наружного воздуха.

Поэтому, в среднем, вакуумные солнечные коллекторы производят на 30-40% тепловой энергии больше в течении года, в сравнении с другими типами коллекторов.

Стеклянные трубы вакуумных коллекторов позволяют солнечным лучам всегда падать на приемную поверхность медных трубок под прямым углом, при этом отражение сводится к минимуму. Даже при сильной облачности или во время дождя коллектор будет снабжать дом теплой водой. Трубки выполнены из ударопрочного стекла, способного выдержать даже удары крупного града. Обладая низкой парусностью, вакуумные коллекторы могут легко и надежно крепиться на кровле домов. Снег, дождь и ветер свободно проходят между трубками, поэтому вакуумные коллектора успешно могут использоваться в районах, где часто бывают штормовые ветры и ураганы. При механическом повреждении одной из вакуумных трубок их легко можно заменить без остановки и слива всей системы. Одна трубка стоит значительно дешевле, чем весь коллектор. Высокая надежность и долговечность вакуумных солнечных коллекторов обеспечит на долгие годы потребителей теплом и горячей водой.

T.P.

ПРАВДА ЛИ, ЧТО XXI ВЕК ЯВЛЯЕТСЯ ЭРОЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ?

В течении последних нескольких лет знания относительно возобновляемых источников энергии возросли настолько, что позволяют умело использовать любую связанную с этим технику. В этих научных знаниях появились так же специализированные понятия, дающие возможность придания адекватных названий разным процессам и технологиям. Эволюция действий, направленных на бережное отношение к экологии, влечет за собой полосу успешных открытий, что и привело к процессу создания фотогальваники.

Обычному обывателю данное понятие мало о чем говорит, либо не говорит вообще ни о чем, т.к. такие открытия до сих пор имеют свои темные, никому не известные стороны. И так, это одна из отраслей науки, которая занимается переработкой солнечного света непосредственно в электрическую энергию, что сопоставимо с производством электрического тока из солнечных лучей. В данном процессе используется фотовольтаический эффект, именно поэтому и появилось это название. Поглощение солнечного света происходит при помощи фотоэлементов, сделанных из кристаллического кремния. Каждый фотоэлемент состоит из двух слоев: позитивного (+) и негативного (-). Во время попадания солнечных лучей между этими слоями создается напряжение. Мощность, отдаваемая одним фотоэлементом варьируется от 1 до 6,97 Вт, поэтому, чтобы получить более эффективные результаты, их соединяют между собой в так называемые модули (панели). Напряжение такой панели составляет 12 В, а мощность не превышает 80 Вт. Разумеется, чем больше поверхность модуля, тем больше становятся напряжение и мощность, а соответственно показатели могут достигать 24 В и 200 Вт.

Солнечные батареи становятся все более популярны в Европе. Явление это связано с тем, что мощность, вырабатываемая на одной такой электростанции составляет 52 ГВт (52000000000 В), что обеспечивает около 2% потребности в электрической энергии всего Европейского Союза. Что интересно, этого хватило бы на полное покрытие потребности в электроэнергии такого государства как Австрия. Государства, которые в наибольшей степени используют солнечные батареи, для выработки электричества, это- Чехия, Франция, Бельгия, Германия, Италия, Испания и Великобритания.

Данная технология, несмотря на большие расходы, пользуется немалой популярностью и спросом. Происходит это благодаря тому, что характеризуется она множеством преимуществ, а инновационность позволяет обретать все новые и новые положительные отзывы среди пользователей солнечными панелями. Нет необходимости подчеркивать их нейтральность в отношении окружающей среды. Это означает, что они не только не оказывают никакого негативного влияния на окружающую среду, но и визуально улучшают ландшафт вводя в него современную нотку будущего. Кроме того, фотовольтаические системы отличаются простотой их инсталляции практически на каждой поверхности. Зачастую встречается вид модулей, размещенный на крышах зданий либо непосредственно на земле. Более того, характеризуются они практичностью, ведь солнечные лучи доступны везде. Этот фактор позволяет использовать подобные панели как в промышленных целях, так и в жилых домах.

Не все знают, что фотогальваника используется так же в области потребительской электроники. В таких предметах как: калькуляторы, садовые светильники, осветители дорожных знаков, используется технология фотоэлементов; хотя далеко не всегда их пользователи осведомлены о использовании такого рода инновации.

Солнечные батареи- наиболее экологически чистый способом получения электрической энергии. Это — область науки, использующая возобновляемые ресурсы, т.е. солнечные лучи. Однако неизменно то, что она должна неустанно развиваться и совершенствоваться, т.к. поможет в преодолении нарастающей проблемы глобального потепления. Важным остается так же факт увеличения потенциала строительства фотовольтаических систем, т.е. больших солнечных электростанций. Помощь в развитии этой отрасли, могут оказать правительства государств, пропагандируя бережное отношение к экологии и развитие возобновляемых источников энергии.

A.K.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Центральной звездой Солнечной системы, а также идеальным источником получения возобновляемой энергии- является Солнце. Его местоположение дает неограниченные энергетические возможности, несущие с собой ряд преимуществ. Благодаря тому, что оно испускает электромагнитные волны в сторону Земли, на нашей планете существует жизнь. А в сравнении с исчерпывающимися традиционными ресурсами, солнечная энергия представляет неисчерпаемую альтернативу.

Большие возможности солнечной энергии были замечены людьми еще в древности. Античные изобретатели разработали метод, заключающийся в соответствующем размещении окон, стен, вентиляционных отверстий, и благодаря этому тепло самостоятельно распределялось в здании. Солнечная энергия, в то же время сохранялась также для отопления помещений ночью. В настоящее время, разыскиваются эффективные и продуктивные методы, которые позволят достигнуть при небольших расходах столько энергии, чтобы отопление той же энергией было рентабельным. Такие возможности позволяют достичь в настоящее время солнечные коллекторы. Их работа заключается в том, что они поглощают солнечное излучение, а затем передают тепловую энергию воде, которая в баках- накопителях, нагревается до температуры 40-650C. Данная система может быть успешно использована индивидуальными потребителями и широко применяется в сельском хозяйстве.

Кроме вышеуказанного способа преобразования солнечных лучей в другие виды энергии, существует еще несколько решений. Получение энергии из солнечного излучения происходит также путем фотовольтаической конверсии. Преобразование происходит в фотоэлементах, размещенных в коллекторах, которые непосредственно преобразуют солнечное излучение в электроэнергию. В фотоэлементах возникает полупроводниковый переход, в котором под влиянием фотонов и их перемещений возникает скалярный потенциал, т.е. электрическое напряжение. Фотоэлементы выполняются из монокристаллического кремния.

Следующим способом является фотохимическая конверсия, которая преобразует солнечную энергию в химическую. Однако это не достаточно совершенный способ, чтобы мог удовлетворить большие энергетические потребности, поскольку производительность данного процесса составляет 19-34 % . Он существует в живых организмах и называется фотосинтезом. Ученые построили фотоэлектрохимические батареи, которые диссоциируют воду под воздействием солнечного светла.

Следующая конверсия происходит при высоких температурах и использует термо распад водяного пара на водород и кислород, т.е. термолиз воды. Получение высоких температур возможно благодаря применению соответствующих зеркал, фокусирующих солнечные лучи. Еще другой способ – это солнечная башня. Это очень высокая труба, в которой энергия движения воздуха преобразуется в электроэнергию путем ветряной турбины, соединенной с генератором.

Солнечная энергетика на протяжении нескольких лет стала достаточно популярным источником получения энергии. Она динамично развивается, и доступна для индивидуальных потребителей и применяется также в промышленности. Инвестиции в использование солнечной энергии увеличиваются в результате технологического развития, но также благодаря программам, которые дофинансируют установки данного типа. Кроме того, в обществе растет экологическое сознание, которое пропагандирует политика ЭС. Большим стимулом, имеющим влияние на распространение такого способа получения энергии является повышение цен на электроэнергию, производящую из традиционных источников. Промышленные установки из-за введения субсидий на их применение в широких масштабах, пользуются популярностью, в частности в таких странах как Германия, Чехия, Франция, Греция, Италия. Такое дофинансирование вызвало большое развитие промышленных солнечных батарей. Благодаря этому производство солнечных батарей с 2000 года развивается, увеличивая производство на 40 % в год.

Согласно вышеуказанной информации можно подчеркнуть несколько основных преимуществ солнечной энергии. Солнечные лучи доступны на всей поверхности Земли, и в неограниченных количествах. При соответствующем использовании, не оказывает вредного влияния на окружающую среду, не производя вредных веществ. Благодаря легкой установке коллектора и всеобщего их использования, можно полученную энергию подвергать непосредственной конверсии в другие виды энергии. Однако после более глубокого анализа фактов можно заметить, что для производства фотоэлементов используются токсические элементы, такие как: кадмий, мышьяк, селен, теллур. Кроме того такие установки занимают значительную площадь, но путем использования больших площадей можно получить больше энергии.

Солнечные коллекторы уже давно присутствуют в окружающем нас мире, а солнечная энергия снабжает человечество экологической, чистой энергией. В мире постоянно увеличивается спрос на энергию, поэтому важно использовать все доступные альтернативные источники.