На тему: «Солнечная энергетика»

Группа ТЭМ-503

                                                                   Студент _________ Бикулова Ю.Р.

                                                            (подпись)           (Ф.И.О.)                                                                                                                                                        Принял ___________ Полещук И.З.

 (подпись)           (Ф.И.О.)

Уфа 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………..……………………………………….….3

Энергетические запросы Земли……………………………………..…4

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ…………………………….....6

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ……….……..…19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………20

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………….…………………………22

ВВЕДЕНИЕ

ХХ век был щедр на научно-технические открытия, в различных областях – атомной, космической, компьютерной, информационной. В равной мере его можно назвать и энергетическим – веком поиска и освоения новых источников энергии. К традиционным ископаемым (углю, древесине, торфу) добавились более калорийные нефть и газ. Деревенские ветряки и мельницы превратились в мощные ветряные установки и гигантские гидростанции на крупнейших реках. Появилась атомная энергетика с разнотипными АЭС (на уране и плутонии, на тепловых и быстрых нейтронах). В принципе разработан термоядерный реактор, готовый в недалеком будущем стать основой термоядерных электростанций. Энергия нужна миру, как кровь организму. За нее идет непрерывная и упорная борьба. Особое место в ней принадлежит солнечной энергии.

Солнце – источник всего на Земле: света, тепла, жизни. Только солнечный свет дарил людям тепло до того, как они научились добывать огонь, – солнечная энергетика была первой, освоенной человеческим сообществом. Недаром само это сообщество возникло, как утверждают палеонтологи, под жарким солнцем экватора, в Центральной Африке. По-видимому, энергетика Солнца станет самой приемлемой и в будущие эпохи благодаря своей естественности, неисчерпаемости и экологической чистоте.

Но она до сих пор оставалась в тени. Почему в течение тысячелетий человек предпочитал согревать себя и готовить пищу, сжигая дрова, уголь, нефть, создавая хитроумные сооружения на быстрых реках и продувных ветрах?! Потому что для технически неразвитого общества, прикованного к земной поверхности, солнечные энергостанции были бы маломощными, громоздкими, зависящими от погоды – практически неконкурентными.

С выходом в космос, созданием орбитальных станций и бурным развитием электроники (в первую очередь полупроводников) ситуация резко изменилась. Сейчас солнечная энергетика – не далекая мечта, а каждодневная реальность, занимающая все больше места в деятельности научных институтов и промышленных организаций.

Энергетические запросы Земли

Население Земли неуклонно растет, оно уже перевалило за 6 млрд и, по прогнозам, к 2020 г. достигнет 7,4 млрд. Человек освоил все континенты и практически все земные широты и долготы. Он может сравнительно комфортно проживать в некогда диких условиях высокогорья, тайги, приполярных областей.

В настоящее время человечество потребляет в год около 10 млрд т условного топлива, и это количество постоянно растет, в первую очередь за счет развивающихся стран, стремящихся обеспечить своим жителям такие же условия, как в высокоразвитых странах. В США на человека в среднем расходуется 10 кВт∙ч электроэнергии в день. Уровень потребления в слаборазвитых странах в десятки раз меньше, а в них проживает 2/3 населения Земли. Если будет продолжена тенденция выравнивания уровней (даже без учета роста удельного потребления в передовых странах), общие потребности в энергии вырастут в несколько раз и к 2020 г. достигнут 34 млрд. Безудержный рост энергетики очень опасен – он может вызвать тепловой «перегрев» Земли и необратимые изменения климата. Это серьезный вопрос, тревожащий сейчас не только экологов, но и политиков, промышленников, экономистов.

Очевидно, существующий в настоящее время баланс используемых источников энергии надо существенно изменять. Баланс производства электроэнергии в мире на 2005 год:

Тепловыеэлектростанции(уголь,нефть,газ)…….….63%;
Гидроэлектростанции…………………………….….19%;
Атомные электростанции……………………………17%;

Геотермальные электростанции……………………0,5%;

Солнечные, ветровые электростанции……………..0,1%

В первую очередь это касается ТЭС, вырабатывающих 63% потребляемой электроэнергии. Их недостатки очевидны: истощение мировых запасов ископаемого горючего (уголь, нефть, газ); загрязнение окружающей среды вредными выбросами (оксиды азота и серы, вызывающие кислотные дожди, токсичные тяжелые металлы, радиоактивные элементы); сжигание атмосферного кислорода, планетарные запасы которого не так безграничны, как казалось раньше; экологический вред, наносимый добычей, переработкой и транспортировкой огромных масс ископаемого топлива; наконец, открытая бесхозяйственность сжигания газа и нефти – ценнейших для химической промышленности природных продуктов. Доля ТЭС, сравнительно просто решавших энергетическую проблему в ХХ в., должна постепенно убывать – это общее требование экологов, экономистов, самих энергетиков. Встает вопрос: «Чем можно заменить ?» - гидростанции, широкое строительство которых в нашей стране в 1950–1970 гг. привело к ряду отрицательных явлений (локальные изменения климата, вред сельскому хозяйству и рыбному промыслу, загрязнение вод), вряд ли подходят для замены. Их доля в мировой энергетике невелика. Они призваны решать энергетические проблемы лишь отдельных стран и регионов на выгодных для этой цели горных реках (Швейцария, Норвегия, Грузия, Восточная Сибирь). ГЭС на полноводных равнинных реках требуют больших капитальных затрат, приводят к сезонно нестабильной энергетике и серьезным экологическим нарушениям. Роль мирового лидера вполне мог бы взять на себя «мирный атом». Доля АЭС постоянно возрастала с момента пуска первой в мире Обнинской АЭС (1959 г.), но чернобыльская авария приостановила рост, а в некоторых странах привела даже к отказу от атомных станций. Сейчас «чернобыльский синдром» определенно спал, и во многих регионах мира, включая нашу страну, стали строиться новые атомные станции и вводиться новые энергоблоки. Преимущества атомной энергетики хорошо известны – высокая калорийность ядерного топлива (в миллионы раз выше, чем у ископаемого сырья), малые затраты на добычу и транспортировку, отсутствие многотонных вредных выбросов в атмосферу, независимость от атмосферного кислорода. Не менее известны и вызывают определенный страх ее недостатки. Это в первую очередь вопросы хранения и переработки больших объемов радиоактивных отходов, опасность радиоактивного загрязнения при авариях, страшные последствия в случае возможных террористических актов. По этой причине современные АЭС – это лишь временные, переходные типы установок, использующих энергию атомных ядер. Эти установки в будущем будут заменяться на более «чистые» и безопасные термоядерные станции. Но замена, исходя из результатов полувековых исследований, не может быть скорой и займет, по-видимому, все нынешнее столетие. Слишком велики технические трудности создания высокотемпературной дейтерий-тритиевой плазмы в реакторах с положительным выходом энергии. Много инженерных проблем еще не решено. Более близки к воплощению комбинированные установки, сочетающие управляемый термояд с наработкой нового ядерного горючего для АЭС, но они, по сути, тоже «временные» на пути к желанной неисчерпаемой термоядерной энергетике. Из всех видов энергии - солнечная энергия, разумно усваиваемая, способна обеспечить потребности человечества на многие века. Для понимания этого можно привести данные, что полная светимость Солнца равна 4Ч10²³ кВт или мощности 10¹⁷ крупных АЭС. Солнечная энергия неисчерпаема – при бесконечном росте наших технических возможностей. Общее количество энергии, идущей от Солнца к Земле – 123 трлн т у.т. в год – в 3000 раз больше, чем энергия всех остальных видов топлива. Облученность земной поверхности зависит от географической широты. Например, на 50°С в июне и июле она составляет 9 кВт∙ч/м², а зимой – 1 кВт∙ч/м² . На экваторе, независимо от времени года она составляет более 7 кВт∙ч/м². Технический потенциал солнечной энергии равен 0,1% от валового - 123 трлн т у.т [2].