5.2. Потенциалът на слънчевата енергия. Условия за ефективното му използване
Бог прояви щедрост , когато даде на света такъв човек.
Посвещава се на Светлана Плачкова
Книга 1. От огън и вода до електричество
- Книга 1. От огън и вода до електричество
- ЧАСТ 1. Еволюцията на идеите за енергията
- Раздел 5. Първи стъпки със Solar
5.2. Потенциалът на слънчевата енергия. Условия за ефективното му използване
Слънцето е специфичен хидродинамичен обект с диаметър 1 390 000 km, образуван от облак от газ, предимно водород. Температурата във вътрешността му е толкова висока, че осигурява синтеза на водород в хелий. Този синтез, който се извършва в недрата на Слънцето, освобождава енергия под формата на високочестотно електромагнитно лъчение, което, преизлъчено, постепенно достига до повърхността му. Радиацията, която в крайна сметка достига Земята, идва от тънък повърхностен слой на Слънцето, наречен фотосфера (Фигура 5.10).
Електромагнитното излъчване на фотосферата на Слънцето се разпространява в космическото пространство със скоростта на светлината (300 000 km/s) под формата на разминаващи се лъчи (фиг. 5.11).
Мощността на излъчване на Слънцето (3,8·10 2 0 MW) е много висока. Енергията, излъчвана от Слънцето всеки ден, е източникът на живот на Земята. Той поддържа земната атмосфера в газообразно състояние, постоянно нагрява земята и водните басейни, дава енергия на ветрове и водопади, морски течения и вълни, осигурява жизнената дейност на животните и растенията. Част от слънчевата енергия се съхранява в недрата на Земята под формата на въглища, нефт, природен газ и други минерали. Всичко това подчертава ролята на Слънцето като основен източник на енергия.
Средно аритметичноКоличеството слънчева енергия, постъпваща в земната атмосфера, е огромно – около 1,353 kW/m 2, или 178 000 TW. Много по-малко от него достига повърхността на Земята, а фракцията, която може да се използва, е още по-малка. Слънчевата енергия и възобновяемите суровини обаче представляват ресурсен потенциал, който далеч надхвърля потенциала на изкопаемите ресурси. Количеството енергия, дадено годишно на Земята от Слънцето, е 15 000 пъти по-голямо от годишното потребление на атомна енергия и енергия от изкопаеми източници. Тя осигурява само на Италия 6 пъти повече енергия, отколкото се използва през цялата година в целия свят. Годишният капацитет за фотосинтеза на Flora е 10 000 пъти по-голям от този на химическата промишленост
по целия свят. Това означава, че в бъдеще има възможност за замяна на целия потенциал на изкопаемите ресурси със слънчеви енергийни ресурси.
Понякога не сме напълно наясно, че имаме работа с може би най-феноменалния феномен на природата: безкраен поток от енергия непрекъснато се втурва надолу към нашата планета.
Тази енергия е достъпна за всички и всеки. Практически е неограничен. Той е екологичен, не замърсява нищо, не нарушава нищо, не се разбива в нищо с разрушителен дисонанс (с малки изключения). Тя дава живот на всичко на земята. Освен това тази енергия е безплатна. Разлято е навсякъде: вземете колкото искате, никакви привидни пречки. Неговият поток е постоянен, независимо дали го използваме или не.
Като цяло можем да кажем, че това е идеална енергия. Тогава защо е приносът на слънчевата радиация към горивото и енергията
Ако през последните тридесет години за развитието на слънчевата енергия са изразходвани същите усилия и пари, както и за производството на атомна енергия, то към 2000 г. "слънчевият ток"може да замени атомната. До този извод стигнаха немски учени.
Енергията на Слънцето е еквивалентна на изгаряне или преобразуване на маса в енергия в размер на 4,2·10 6 тона в секунда.
Земята, разположена на разстояние 150 милиона км от Слънцето, получава приблизително 2 милиардни от общата си радиация.
Общото количество слънчева енергия, достигащо земната повърхност за една година, е 50 пъти повече от общата енергия, която може да бъде получена от доказани запаси от изкопаеми горива и 35 000 пъти повече от сегашното годишно потребление на енергия в света.
За седмица на територията на България достига слънчева енергия, която надхвърля енергията на всички български петролни, газови, въглищни и уранови ресурси.
копието на всички страни на Земята е незначително? Очевидно, за да се приложи сериозно и този принос да бъде значителен, е необходимо да бъдат изпълнени няколко основни условия.
С всички предимства на слънчевата енергия, нейното използване днес е най-скъпо (фиг. 5.12). Ето защо е необходимо да се усъвършенстват съществуващите технологии за преобразуване на слънчевата енергия с цел повишаване на тяхната ефективност и намаляване на разходите.
Излъчването на нашето светило идва на Земята в много разпръснат, рехав поток. Трябва по някакъв начин да го сгъстим, да търсим ефективни начини да го концентрираме.
За да създадете слънчеви орбитални електроцентрали, ще трябва да се научите как да сглобявате гигантски и в същото време леки конструкции в космоса. От панел с площ от 100 km 2 е възможно да се премахне мощност от около 10 милиона киловата. Необходимо е да се осигури пренос на тази енергия към Земята, да има многократно използвани превозни средства за доставяне на товари в орбита.
За да се получат фотоелектрохимични слънчеви клетки, които ефективно абсорбират светлина и имат приемлива ефективност, е необходимо да се премине от научни разработки къминдустриално развитие и търговско приложение на наноструктурни технологии.
Важно условие за използването на слънчевата енергия е комбинирането в едно устройство на фотоволтаични клетки с процес на електролиза за производство на кислород и водород.
Слънчевата енергия е един от най-материалоемките видове производство на енергия. Масовото му използване ще изисква разработването на нови материали, увеличаване на добива на суровини и увеличаване на трудовите ресурси за обогатяването му.
Описвайки потенциала на слънчевата енергия, е невъзможно да не споменем сензационния доклад на списание "Examiner": хората могат да се хранят с енергията на слънцето. Така казва Ратан Манег, 663-годишен машинен инженер от Калкута. От 1995 г. не консумира твърда храна. Чувството на глад потиска, поглъщайки слънчевата енергия с очите. Манег е убеден, че хората са в състояние да променят нуждите на тялото си по много прост начин - трябва да погледнете Слънцето в първата част на зората или при залеза му, заставайки на земята с боси крака. След няколко дни тренировки можете да усетите как енергията на слънчевите лъчи навлиза в тялото през очите. Мозъкът започва да използва неизползваните си ресурси, подхранвайки тялото. Според Манега слънчевата енергия спасява човек не само от физически, но и от различни психични заболявания. Този феномен е изследван от екип индийски лекари в продължение на три години, а наскоро към тях се присъединиха и американски учени. Резултатите от прегледа му от специалисти от университета Томас Джеферсън във Филаделфия показаха, че индусът наистина е абсолютно здрав.
Симптомите на предстояща катастрофа се виждат във влошаването на екологичната ситуация,необуздано нарастване на населението, повишено политическо напрежение и в други посоки. Става очевидно, че такова безконтролно развитие на цивилизацията не може да продължи.
Една от основните задачи на новия век е намаляването на техногенното въздействие върху климата на Земята. Алтернативата е слънчевата енергия. Слънчеви (както наземни, така и космически) електроцентрали, слънчеви и топлинни батерии, слънчеви езера, хелиохимия, слънчево-водородна енергия, слънчеви термални въздушни електроцентрали, системи за биоконверсия - това са само най-ярките етапи, щрихи, индивидуални характеристики на сценария, който се пише пред очите ни и който може да се нарече утрешна енергия.
До днес пътят е дълъг, труден и трънлив. Но човечеството няма друг избор. Слънчевата енергия наистина е идеална от гледна точка на екологията, защото не нарушава баланса в природата. Следователно усилията на световната общност, задачите на международното сътрудничество трябва да бъдат концентрирани и насочени към най-бързото преодоляване на този път към ерата на енергийното изобилие.
