Підраховано, що приблизно такого ж відсотка сонячної енергії цілком достатньо для забезпечення потреб транспорту, промисловості і нашого побуту не тільки зараз, але й у доступному для огляду майбутньому. Більш того, незалежно від того, будемо ми нею користуватися чи ні, на енергетичному балансі Землі і стані біосфери це ніяк не позначиться. Однак сонячна енергія падає на всю поверхню Землі, ніде не досягаючи особливої інтенсивності. Тому її потрібно вловити на порівняно великій площі, сконцентрувати і перетворити в таку форму, яку можна використовувати для промислових, побутових і транспортних потреб. Крім того, треба вміти запасати сонячну енергію, щоб підтримувати енергопостачання і вночі, і в похмурі дні. Перераховані труднощі і витрати, необхідні для подолання, наводять на думку про непрактичність цього енергоресурсу, принаймні сьогодні. Однак у багатьох випадках проблема перебільшується.

Головне - використовувати сонячну енергію так, щоб її вартість була мінімальна або взагалі дорівнювала нулю. В міру вдосконалювання технологій і подорожчання традиційних енергоресурсів ця енергія буде знаходити все нові і нові області застосування.

Світлове випромінювання можна вловлювати безпосередньо, коли воно досягає Землі. Це називається прямим використанням сонячної енергії. Крім того, вона забезпечує кругообіг води, циркуляцію повітря і нагромадження органічної речовини в біосфері. Виходить, звертаючи до цих енергоресурсів, ми по суті справи займаємося непрямим використанням сонячної енергії.

ЦЕНТРАЛЬНІ СОНЯЧНІ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ[/color]
Енергетична вежа.
Древня легенда розповідає, що Архімед врятував своє рідне місто Сіракузи за допомогою сонячної енергії. Наказавши тисячі солдатів повернути свої щити до сонця і вишикувавши їх у лінію у формі параболи, Архімед сфокусував відбиті сонячні промені на вітрилах кораблів флоту нападників і спалив їх. Це і є принцип дії енергетичної вежі: промені сонця концентруються в одному пункті відповідно розташованими дзеркалами.

Ці дзеркала (геліостати) повертаються протягом дня, щоб слідкувати за сонцем у його небесному шляху. Вони відбивають сонячні промені і фокусують їх на енергетичній вежі, де величезна концентрація енергії змушує воду кипіти і перетворюватися в пару. Водяна пара по трубах надходить у турбіну на землю, обертає її і виробляє електроенергію.

На Кримському узбережжі Азовського моря побудована сонячна електростанція (СЕС-5). Потужність цієї електростанції - 5000 кВт. СЕС-5 призначена головним чином для проведення експериментів, спрямованих на відпрацьовування й удосконалення систем і режимів експлуатації великих СЕС баштового типу з метою розробки нової надійної та ефективної технології. Разом з тим, СЕС-5 виробляє електроенергію і передає її в Кримську енергосистему.

Учені вважають, що потужні сонячні електростанції по своїй економічності зможуть стати в один ряд із сучасними тепловими й атомними електростанціями.

Сонячні ставки.
Сонячні ставки - ще більш дешевий спосіб уловлювати сонячну енергію. Штучна водойма частково заповнюється розсолом (дуже солоною водою), поверх якого знаходиться прісна вода. Щільність розсолу набагато вище, тому він залишається на дні і з верхнім шаром майже не змішується. Сонячні промені без перешкод проходять через прісну воду, але поглинаються розсолом, перетворюючись при цьому в тепло. Верхній шар діє як ізоляція, не дозволяючи нижньому остигати.

Іншими словами, у сонячних ставках використовується той же принцип, що й у парниках, тільки земля і скло замінені відповідно розсолом і прісною водою. Гарячий розчин солі може циркулювати по трубах, опалюючи приміщення, чи використовуватися для вироблення електрики; ним нагрівають рідини з низькою точкою кипіння, що, випаровуючись, надають руху турбогенераторам низького тиску. Оскільки сонячний ставок являє собою високоефективний тепловий акумулятор, з його допомогою можна одержувати енергію безупинно.

До недоліків усіх перерахованих установок перетворення сонячної енергії відноситься те, що для них потрібні великі площі, причому відносно недалеко (у межах 80 км) від споживача. Інакше втрати при передачі електроенергії будуть неприпустимо високі. Правда, згодом можуть з'явитися понадпровідні лінії електропередач, що вирішать проблему, однак у найближчому майбутньому будівництво енерговеж і сонячних ставків обмежується браком досить великих вільних територій поблизу великих міст. З іншого боку, сонячні батареї можна розміщати на дахах будинків.

ПЕРСПЕКТИВИ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
Використання сонячної енергії може бути корисно в декількох аспектах. По-перше, при заміні нею викопного палива зменшується забруднення повітря і води. По-друге, заміна викопного палива означає скорочення імпорту палива, особливо нафти. По-третє, заміняючи атомне паливо, ми знижуємо погрозу поширення атомної зброї. Нарешті, сонячні джерела можуть забезпечити нам деякий захист, зменшуючи нашу залежність від безперебійного постачання паливом.

З погляду навколишнього середовища і стійкого розвитку ці альтернативні джерела електрики цілком надійні. На жаль, вони ніяк не вирішують проблему скорочення запасів сирої нафти, що, як і раніше, необхідна для транспорту.

Пасивні сонячні нагрівальні системи дуже рентабельні, і має сенс включати їх у проекти всіх нових будинків. Однак, поки ще існуючі і використовувані будинки не зміняться, споживання традиційних енергоресурсів не знизиться; у кращому випадку сповільниться його ріст. Дійсно скоротити їхнє використання могло б повсюдне поліпшення теплоізоляції будинків і установка в них «заднім числом» сонячних систем опалення і водонагрівання. У такому випадку з'явиться можливість перекинути частину мазуту, споживаного в побутових цілях, на потреби транспорту. Однак у самій добрій нагоді було б вирішення проблеми майбутнього дефіциту сирої нафти, необхідної для виробництва автомобільного пального.

Тому потрібно зЦей вид геліоустановки є батареєю параболічних тарілкових дзеркал (схожих формою з супутниковою тарілкою), які фокусують сонячну енергію на приймачі, розташовані у фокусній точці кожної тарілки. Рідина в приймачі нагрівається до 1000 оС і безпосередньо застосовується для виробництва електрики в невеликому двигуні і генераторі, сполученому з приймачем.

В даний час в розробці знаходяться двигуни Стірлінга і Брайтона. Декілька дослідних систем потужністю від 7 до 25 кВт працюють в Сполучених Штатах. Висока оптична ефективність і малі початкові витрати роблять системи зеркал/двигателей найбільш ефективними зі всіх геліотехнологій. Системі з двигуна Стірлінга і параболічного дзеркала належить світовий рекорд по ефективності перетворення сонячної енергії в електрику. У 1984 році на Ранчо Міраж в штаті Каліфорнію удалося добитися практичного ККД 29%.

Додатково до цього, завдяки модульному проектуванню, такі системи є оптимальним варіантом для задоволення потреби в електроенергії як для автономних споживачів (у кіловатному діапазоні), так і для гібридних (у мегаватному), сполучених з електромережами комунальних підприємств.

Ця технологія успішно реалізована в цілому ряду проектів. Один з них – проект STEP (Solar Total Energy Project) в американському штаті Джорджія. Це крупна система параболічних дзеркал, що працювала в 1982-1989 рр. в Шенандоа. Вона складалася з 114 дзеркал, кожне 7 метрів в діаметрі. Система проводила пару високого тиску для вироблення електрики, пара середнього тиску для трикотажного виробництва, а також пар низького тиску для системи кондиціонування повітря на тій же трикотажній фабриці. У жовтні 1989 р. енергокомпанія закрила станцію із-за пошкоджень на головній турбіні і браку кошСонячна електрична система перетворює сонячне світло в електрику. Сонячна система складається з одного або більше сонячних модулів, акумуляторної батареї, контроллера заряду і інвертора.

Система може використовуватися як основне джерело енергії чи резервне. Сонячна електрика або фотосистема може бути надійним, нешкідливим джерелом електрики для вашого будинку.

Функціональне призначення елементів системи:
- Сонячний модуль – перетворення сонячного світла в електрику;
- Акумуляторна батарея – накопичення енергії виробленою сонячними модулями впродовж світлового дня;
- Контроллер заряду – регулювання процесів заряд/разряд для збільшення терміну служби акумуляторної батареї, а також моніторинг основних параметрів системи.
- Інвертор – перетворення постійної напруги з акумуляторних батарей в змінне для живлення побутових споживачів.

Функціонування системи.
Впродовж світлового дня сонячними модулями генерується електрика (рівень вироблення залежить від прямого сонячного освітлення, тобто при затінюванні хмарами або сході/заході сонця виробітку набагато менше. Оптимальним часом для контролю вироблення масиву є 11 – 14 годин дня), яка акумулюється в батареях. Щоб уникнути перезаряду (закипання, що приводить до виходу з ладу або значного скорочення терміну служби) акумуляторної батареї процес регулюється контроллером, в який інтегровано 3 режими заряду. Читати далі… →тів для ремонту станції.осередити основну увагу на транспортному секторі. Такі електростанції концентрують сонячну енергію за допомогою лінз і рефлекторів. Оскільки це тепло можна зберігати, ці сонячні електростанції можуть виробляти електрику у міру потреби, вдень і вночі, в будь-яку погоду.

Великі дзеркала – з точковим або лінійним фокусом – концентрують сонячні промені до такої міри, що вода перетворюється на пару, виділяючи при цьому досить енергії для того, щоб обертати турбіну. Фірма «Luz Corp.» встановила величезні поля таких дзеркал в каліфорнійській пустелі. Вони проводять 354 Мвт електроенергії. Ці системи можуть перетворювати сонячну енергію на електрику з ККД близько 15 %.

Всі описувані технології, окрім сонячних ставків, для досягнення високих температур застосовують концентратори, які відображають світло Сонця з більшої поверхні на меншу поверхню приймача. Зазвичай така система складається з концентратора, приймача, теплоносія, що акумулює системи і системи передачі енергії.

Сонячне тепло можна зберігати різними способами. Сучасні технології включають параболічні концентратори, сонячні параболічні дзеркала і геліоенергетичні установки баштового типа. Їх можна комбінувати з установками, що спалюють викопне паливо, а в деяких випадках адаптувати для акумуляції тепло. Основна перевага такої гібридизації і теплоакумуляції – це те, що така технологія може забезпечувати диспетчеризацію виробництва електрики (тобто вироблення електроенергії може проводитися в періоди, коли в ній є необхідність). Гібридизація і акумуляція тепла можуть підвищити економічну цінність вироблюваної електрики і понизити його середню вартість.