Päikeseenergia elektrienergia allikad. Päikeseenergia muundamise põhimõte, selle rakendamine ja väljavaated

Ilma energiata on elu planeedil võimatu. Füüsikaline energia jäävuse seadus ütleb, et energia ei saa tekkida millestki ega kao jäljetult. Seda saab saada loodusvaradest, nagu kivisüsi, maagaas või uraan, ja muuta kasutatavaks vormiks, näiteks soojuseks või valguseks. Meid ümbritsevast maailmast võime leida erinevaid vorme energia salvestamine, kuid inimese jaoks on kõige olulisem energia, mida päikesekiired annavad – päikeseenergia.

päikeseenergia viitab taastuvatele energiaallikatele ehk taastatakse ilma inimese sekkumiseta, loomulikul teel. See on üks keskkonnasõbralikke energiaallikaid, mis ei saasta keskkond. Rakendusvõimalused päikeseenergia praktiliselt piiramatu ja teadlased üle maailma töötavad selle nimel, et välja töötada süsteeme, mis avardavad kasutusvõimalusi päikeseenergia.

Üks Päikese ruutmeeter kiirgab 62 900 kW energiat. See vastab ligikaudu 1 miljoni elektrilambi võimsusele. Selline näitaja on muljetavaldav - Päike annab Maale igas sekundis 80 tuhat miljardit kW, see tähendab mitu korda rohkem kui kõik maailma elektrijaamad. Enne kaasaegne teadusülesandeks on õppida kasutama päikeseenergiat kõige täielikumalt ja tõhusamalt, kui kõige ohutumat. Teadlased usuvad, et üldlevinud kasutamine päikeseenergia on inimkonna tulevik.

Maailma avatud söe- ja gaasivarud peaksid selliste kasutusmäärade juures nagu praegu ammenduma järgmise 100 aasta jooksul. On välja arvutatud, et seni uurimata leiukohtades jätkuks põlevmaavarade varudest 2-3 sajandiks. Kuid samal ajal jääksid meie järeltulijad nendest energiakandjatest ilma ning nende põlemisproduktid tekitaksid keskkonnale tohutult kahju.

Aatomienergial on tohutu potentsiaal. 1986. aasta aprillis toimunud Tšernobõli avarii näitas aga, milliseid tõsiseid tagajärgi võib tuumaenergia kasutamine endaga kaasa tuua. Avalikkus üle maailma on tõdenud, et aatomienergia kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel on majanduslikult põhjendatud, kuid selle kasutamisel tuleb järgida kõige rangemaid ohutusmeetmeid.

Seetõttu on kõige puhtam ja ohutum energiaallikas Päike!

päikeseenergia saab muuta kasulikuks energiaks läbi aktiivsete ja passiivsete päikeseenergiasüsteemide kasutamise.

Passiivsed päikeseenergia süsteemid.

Kõige primitiivsem viis passiivseks kasutamiseks päikeseenergia- see on värvitud tumedat värvi veemahuti. tume värv, kuhjuv päikeseenergia, muudab selle soojuseks - vesi soojeneb.

Siiski on passiivse kasutuse täiustatud meetodeid. päikeseenergia. Välja on töötatud ehitustehnoloogiad, mis kasutavad hoonete projekteerimisel kliimatingimusi arvestades ja ehitusmaterjalide valikul maksimaalselt ära päikeseenergia kütmiseks või jahutamiseks, hoone valgustamiseks. Sellise kujundusega on ehituskonstruktsioon ise koguja, akumuleeruv päikeseenergia.

Nii ehitas Plinius Noorem aastal 100 pKr Põhja-Itaaliasse väikese maja. Ühel toal on aknad vilgukivist. Selgus, et see tuba oli teistest soojem ja kütmiseks kulus vähem küttepuid. Sel juhul toimis vilgukivi soojust hoidva isolaatorina.

Kaasaegsed ehitusprojektid arvestavad hoonete geograafilist asukohta. Niisiis, suur hulk Põhjapoolsetes piirkondades on lõunapoolsed aknad, mis võimaldavad rohkem päikesevalgust ja soojust siseneda, ning piirata akende arvu ida- ja lääneküljel, et piirata suvel päikesevalgust. Sellistes hoonetes on akende suund ja asukoht, soojuskoormus ja soojusisolatsioon projekteerimisel ühtne kujundussüsteem.

Sellised hooned on keskkonnasõbralikud, energiasõltuvad ja mugavad. Ruumides on palju loomulikku valgust, täielikumalt on tunda sidet loodusega, samuti hoitakse oluliselt kokku elektrit. Soojus säilib sellistes hoonetes tänu valitud seinte, lagede, põrandate soojusisolatsioonimaterjalidele. Need esimesed "päikese" hooned saavutasid pärast II maailmasõda Ameerikas tohutu populaarsuse. Hiljem vähenes naftahinna languse tõttu huvi selliste hoonete projekteerimise vastu mõnevõrra. Nüüd on aga globaalse keskkonnakriisi tõttu taas suurenenud tähelepanu taastuvenergiasüsteemidega keskkonnaprojektidele.

Aktiivsed päikeseenergiasüsteemid

Aktiivsete kasutussüsteemide keskmes päikeseenergia kasutatakse päikesekollektoreid. Koguja, imav päikeseenergia, muudab selle soojuseks, mis soojendab hooneid läbi jahutusvedeliku, soojendab vett, suudab muuta selle elektrienergiaks jne. Päikesekollektoreid saab kasutada kõikides protsessides tööstuses, põllumajanduses, kodumajapidamises, kus kasutatakse soojust.

Kollektsionääride tüübid

seda lihtsaim vorm päikesekollektorid. Selle disain on äärmiselt lihtne ja sarnaneb tavalise kasvuhoonega, mis on igas äärelinna piirkonnas. Tehke väike katse. Päikesepaistelisel talvepäeval pane aknalauale suvaline ese nii, et päikesekiired sellele langeksid ja mõne aja pärast pane peopesa sellele. Te tunnete, et see objekt on muutunud soojaks. Ja väljaspool akent võib olla - 20! Sellel põhimõttel põhineb päikeseenergia kollektori töö.

Kollektori põhielemendiks on mis tahes materjalist soojusisolatsiooniplaat, mis juhib hästi soojust. Plaat on värvitud tumedaks. Päikesekiired läbivad läbipaistvat pinda, soojendavad plaati ja kannavad seejärel õhuvooluga soojust ruumi. Õhk liigub loomulikul teel või ventilaatori abil, mis parandab soojusülekannet.

Selle süsteemi puuduseks on aga see, et ventilaatori tööks on vaja lisakulusid. Need kollektorid töötavad valgel ajal, seega ei saa need asendada peamist kütteallikat. Kui aga paigaldate kollektori peamisse kütte- või ventilatsiooniallikasse, suureneb selle efektiivsus ebaproportsionaalselt. Päikese õhukollektoreid saab kasutada ka magestamise jaoks merevesi, mis vähendab selle maksumust 40 eurosendile kuupmeetri kohta.

Päikesekollektorid võivad olla lamedad ja vaakum.

Kollektor koosneb päikeseenergiat neelavast elemendist, kattest (klaasist vähendatud sisu metall), torujuhe ja soojusisolatsioonikiht. Läbipaistev kate kaitseb korpust ebasoodsate ilmastikutingimuste eest. Korpuse sees on päikeseenergia neelaja (absorberi) paneel ühendatud jahutusvedelikuga, mis ringleb läbi torude. Torujuhe võib olla kas võre või serpentiini kujul. Jahutusvedelik liigub nende kaudu sisselaskeavast väljalasketorudeni, soojenedes järk-järgult. Absorberpaneel on valmistatud hästi soojust juhtivast metallist (alumiinium, vask).

Kollektor püüab soojust kinni, muutes selle soojusenergiaks. Selliseid kollektoreid saab paigaldada katusesse või paigutada hoone katusele või paigutada eraldi. See annab saidi kujundusele kaasaegse ilme.

Vaakum päikesekollektor

Vaakumkollektoreid saab kasutada aastaringselt. Kollektorite põhielemendiks on vaakumtorud. Igaüks neist koosneb kahest klaastorust. Torud on valmistatud borosilikaatklaasist ja seest on kaetud spetsiaalse kattega, mis tagab soojuse neeldumise minimaalse peegeldusega. Õhk pumbatakse torudevahelisest ruumist välja. Vaakumi säilitamiseks kasutatakse baariumi getterit. Heas korras, vaakumtoru on hõbedast värvi. Kui tundub valge, siis on vaakum kadunud ja toru tuleb välja vahetada.

Vaakumkollektor koosneb vaakumtorude komplektist (10-30) ja kannab soojust akumulatsioonipaaki läbi antifriisivedeliku (soojuskandja). Vaakumkollektorite efektiivsus on kõrge:

- pilvise ilmaga, sest vaakumtorud suudavad absorbeerida infrapunakiirte energiat, mis läbivad pilvi

- võib töötada miinustemperatuuridel.

Päikesepaneelid.

Päikesepatarei on moodulite kogum, mis võtab vastu ja muundab päikeseenergiat, sealhulgas soojusenergiat. Kuid see termin on traditsiooniliselt määratud fütoelektrilistele muunduritele. Seega, kui me ütleme "päikesepatarei", peame silmas fütoelektrilist seadet, mis muudab päikeseenergia elektrienergiaks.

Päikesepaneelid on võimelised pidevalt tootma elektrienergiat või koguma seda edasiseks kasutamiseks. Esmakordselt kasutati fotogalvaanilisi akusid kosmosesatelliitidel.

Päikesepaneelide eeliseks on maksimaalne disaini lihtsus, lihtne paigaldus, minimaalsed hooldusnõuded ja pikk kasutusiga. Paigaldamine ei vaja lisaruumi. Ainus tingimus on mitte neid pikka aega varjutada ja tööpinnalt tolmu eemaldada. Kaasaegsed päikesepaneelid on võimelised töötama aastakümneid! Nii ohutut, tõhusat ja nii pika toimeajaga süsteemi on raske leida! Nad toodavad energiat kogu päeva jooksul, isegi pilvistel päevadel.

Päikesepaneelidel on rakenduses oma puudused:

- tundlikkus reostuse suhtes. (Kui aku on paigutatud 45 kraadise nurga all, puhastab seda vihm või lumi, seega pole vaja täiendavat hooldust)

- tundlikkus kõrge temperatuuri suhtes. (Jah, 100 - 125 kraadini kuumutamisel võib päikesepaneel isegi välja lülituda ja vaja võib minna jahutussüsteemi. Ventilatsioonisüsteem tarbib väikese osa aku toodetavast energiast. Päikesepaneelide tänapäevased konstruktsioonid pakuvad süsteemi kuuma õhu väljavoolu jaoks.)

- kõrge hind. (Võttes arvesse päikesepaneelide pikka kasutusiga, ei maksa see mitte ainult ostukulusid, vaid säästab ka raha elektritarbimiselt, säästab tonni traditsioonilisi kütuseid, olles samas keskkonnasõbralik)

Päikeseenergiasüsteemide kasutamine ehituses.

Kaasaegses arhitektuuris plaanitakse üha enam ehitada maju, millel on sisseehitatud laetavad päikeseenergiaallikad. Päikesepaneelid paigaldatakse hoonete katustele või spetsiaalsetele tugedele. Need hooned kasutavad vaikset, usaldusväärset ja ohutut energiaallikat – päikest. Päikeseenergiat kasutatakse valgustamiseks, ruumide kütmiseks, õhkjahutuseks, ventilatsiooniks ja elektri tootmiseks.

Esitleme mitmeid uuenduslikke päikesesüsteeme kasutavaid arhitektuuriprojekte.

Päikeseenergiasüsteemide kasutamine maailmas.

Kasutussüsteemid päikeseenergia täiuslik ja keskkonnasõbralik. Nende järele on kogu maailmas tohutu nõudlus. Kõikjal maailmas on inimesed hakanud loobuma traditsiooniliste kütuste kasutamisest seoses gaasi- ja naftahindade tõusuga. Näiteks Saksamaal 2004.a. 47% kodudest olid vee soojendamiseks päikesekollektorid.

Paljudes maailma riikides on riiklikud programmid kasutamise arendamiseks päikeseenergia. Saksamaal on see 100 000 päikesekatuse programm, Ameerika Ühendriikides on sarnane programm Million Solar Roofs. 1996. aastal Saksamaa, Austria, Suurbritannia, Kreeka ja teiste riikide arhitektid on välja töötanud Euroopa harta päikeseenergia ehituses ja arhitektuuris. Aasias on Hiina esirinnas kaasaegsed tehnoloogiad päikesekollektorisüsteeme tuuakse hoonete ehitusse ja kasutusse päikeseenergia tööstuses.

Fakt, mis ütleb palju: Euroopa Liiduga liitumise üheks tingimuseks on alternatiivsete allikate osakaalu suurendamine riigi energiasüsteemis. Aastal 2000 Maailmas töötas 60 miljonit ruutkilomeetrit päikesekollektoreid, 2010. aastaks oli pindala kasvanud 300 miljoni ruutkilomeetrini.

Eksperdid märgivad, et süsteemide turul päikeseenergia Venemaa, Ukraina ja Valgevene territooriumil alles moodustatakse. Päikesesüsteeme pole kunagi suures mahus toodetud, sest tooraine oli nii odav, et kallite päikesesüsteemide seadmete järele ei olnud nõudlust ... Näiteks Venemaal on kollektorite tootmine peaaegu täielikult lakanud.

Seoses traditsiooniliste energiakandjate kallinemisega on elavnenud huvi päikesesüsteemide kasutamise vastu. Paljudes nende riikide piirkondades, kus energiaressursside nappus on, võetakse kasutusele kohalikud päikesesüsteemide kasutamise programmid, kuid päikesesüsteemid on laiale tarbijaturule praktiliselt tundmatud.

Päikesesüsteemide müügi ja kasutamise turu aeglase arengu peamiseks põhjuseks on esiteks nende kõrge esialgne maksumus ja teiseks teabe puudumine päikesesüsteemide võimaluste, nende kasutamise arenenud tehnoloogiate, arendajate kohta. ja päikesesüsteemide tootjad. Kõik see ei võimalda õigesti hinnata töötavate süsteemide kasutamise tõhusust päikeseenergia.

Tuleb meeles pidada, et päikesekollektor ei ole lõpptoode. Lõpptoote – soojus, elekter, soe vesi – saamiseks on vaja minna projekteerimisest, paigaldamisest kuni päikesesüsteemide kasutuselevõtuni. Vähene kogemus päikesekollektoritega näitab, et see töö pole keerulisem kui traditsioonilise kütte paigaldamine, kuid majanduslik efektiivsus on palju suurem.

Valgevenes, Venemaal, Ukrainas on kütteseadmete projekteerimise ja paigaldamisega seotud palju ettevõtteid, kuid tänapäeval on eelisjärjekorras traditsioonilised energiakandjad. Areng majandusprotsessid, maailma kogemus süsteemide kasutamisel päikeseenergia näitab, et tulevik kuulub alternatiivsetele energiaallikatele. Lähitulevikuks võib märkida, et päikesesüsteemid on meie turul uus, praktiliselt vaba positsioon.

Päike on ammendamatu, keskkonnaohutu ja odav energiaallikas. Ekspertide hinnangul ületab nädala jooksul Maa pinnale jõudev päikeseenergia kogus maailma nafta-, gaasi-, söe- ja uraanivarude energiat 1 . Akadeemik Zh.I. Alferovi sõnul on inimkonnal usaldusväärne looduslik termotuumareaktor - Päike. See on Zh-2 klassi täht, väga keskmine, mida on Galaxys kuni 150 miljardit. Kuid see on meie täht ja see saadab Maale tohutuid jõude, mille ümberkujundamine võimaldab meil rahuldada peaaegu iga inimkonna energiavajadust paljude sadade aastate jooksul. Pealegi on päikeseenergia "puhas" ega avalda negatiivset mõju planeedi ökoloogiale 2 .

Oluline punkt on asjaolu, et päikesepatareide tootmise tooraineks on üks levinumaid elemente - räni. Maakoores on räni hapniku järel teine ​​element (29,5 massiprotsenti) 3 . Paljude teadlaste arvates on räni "kahekümne esimese sajandi nafta": 30 aasta jooksul toodab üks kilogramm räni fotogalvaanilises jaamas sama palju elektrit kui 75 tonni naftat soojuselektrijaamas.

Mõned eksperdid aga usuvad, et päikeseenergiat ei saa nimetada keskkonnasõbralikuks, kuna puhta räni tootmine fotogalvaanika jaoks on väga “räpane” ja väga energiamahukas tootmine. Lisaks nõuab päikeseelektrijaamade ehitamine tohutute maa-alade eraldamist, mis on pindalalt võrreldavad hüdroelektrijaamadega. Päikeseenergia teine ​​miinus on ekspertide sõnul suur volatiilsus. Energiasüsteemi, mille elementideks on päikeseelektrijaamad, tõhusa töö tagamine on võimalik tingimusel:
- märkimisväärsete reservvõimsuste olemasolu traditsiooniliste energiakandjate abil, mida saab ühendada öösel või pilvistel päevadel;
- elektrivõrkude ulatuslik ja kulukas moderniseerimine 4 .

Vaatamata sellele puudusele jätkab päikeseenergia maailmas oma arengut. Esiteks, pidades silmas asjaolu, et kiirgusenergia odavneb ja on mõne aasta pärast oluline konkurent naftale ja gaasile.

Praegusel hetkel maailmas on fotogalvaanilised paigaldised, päikeseenergia muutmine elektrienergiaks otsese muundamise meetodil ja termodünaamilised paigaldised, milles päikeseenergia muundatakse esmalt soojuseks, seejärel soojusmasina termodünaamilises tsüklis mehaaniliseks energiaks ja generaatoris elektrienergiaks.

Päikesepatareid energiaallikana saab kasutada:
- tööstuses (lennutööstus, autotööstus jne),
- põllumajanduses,
- majapidamissektoris,
- ehitustööstuses (näiteks ökomajad),
- päikeseelektrijaamades,
- autonoomsetes videovalvesüsteemides,
- autonoomsetes valgustussüsteemides,
- kosmosetööstuses.

Energiastrateegia instituudi andmetel on päikeseenergia teoreetiline potentsiaal Venemaal enam kui 2300 miljardit tonni tavakütust, majanduslik potentsiaal on 12,5 miljonit tonni kütuseekvivalenti. Kolmeks päevaks Venemaa territooriumile jõudva päikeseenergia potentsiaal ületab meie riigi kogu aastase elektritoodangu energia.
Tulenevalt Venemaa asukohast (vahemikus 41–82 põhjalaiust) varieerub päikesekiirguse tase oluliselt: 810 kWh/m 2 aastas kaugemates põhjapiirkondades kuni 1400 kWh/m 2 aastas lõunapoolsetes piirkondades. Päikesekiirguse taset mõjutavad ka suured hooajalised kõikumised: 55-kraadise laiuse juures on päikesekiirgus jaanuaris 1,69 kWh / m 2 ja juulis - 11,41 kWh / m 2 ööpäevas.

Päikeseenergia potentsiaal on suurim edelaosas (Põhja-Kaukaasias, Musta ja Kaspia mere piirkonnas) ning Lõuna-Siberis ja Kaug-Idas.

Päikeseenergia kasutamise osas kõige lootustandvamad piirkonnad: Kalmõkkia, Stavropoli territoorium, Rostovi piirkond, Krasnodari territoorium, Volgogradi piirkond, Astrahani piirkond ja teised piirkonnad edelas, Altai, Primorye, Chita piirkond, Burjaatia ja teised kagupiirkonnad. Veelgi enam, mõned Lääne- ja Ida-Siberi piirkonnad ja Kaug-Idaületab lõunapoolsete piirkondade päikesekiirguse taseme. Nii näiteks ulatub Irkutskis (52 põhjalaiust) päikesekiirguse tase 1340 kWh/m2, Jakuutia-Sahha Vabariigis (62 põhjalaiuskraadi) aga 1290 kWh/m2. 5

Praegu on Venemaal arenenud tehnoloogiad päikeseenergia muundamiseks elektrienergiaks. On mitmeid ettevõtteid ja organisatsioone, kes on välja töötanud ja täiustavad fotoelektriliste muundurite tehnoloogiat: nii räni kui ka mitmeühendusega konstruktsioonide puhul. Päikeseelektrijaamade kontsentreerimissüsteemide kasutamisel on mitmeid arenguid.

Õiguslik raamistik päikeseenergia arengu toetamise valdkonnas Venemaal on lapsekingades. Esimesed sammud on aga juba tehtud:
- 3. juuli 2008: valitsuse määrus nr 426 "Taastuvate energiaallikate kasutamise baasil töötava tootmisseadme kvalifitseerimise kohta";
- 8. jaanuar 2009: Vene Föderatsiooni valitsuse määrus N 1-r "Riikliku poliitika põhisuundade kohta taastuvate energiaallikate kasutamisel põhineva elektritööstuse energiatõhususe suurendamisel ajavahemikul kuni aastani 2020"

Kinnitati eesmärgid tõsta 2015. ja 2020. aastaks taastuvenergia osakaal Venemaa energiabilansi üldises tasemes vastavalt 2,5%ni ja 4,5%ni 6 .

Erinevatel hinnangutel ei ole praegu Venemaal kasutusele võetud päikeseenergia tootmisvõimsuste kogumaht üle 5 MW, millest suurem osa langeb kodumajapidamistele. Venemaa päikesetööstuse suurim tööstusrajatis on 2010. aastal Belgorodi oblastis käiku antud 100 kW päikeseelektrijaam (võrdluseks, Kanadas asub maailma suurim päikeseelektrijaam võimsusega 80 000 kW).

Venemaal viiakse praegu ellu kahte projekti: päikeseparkide ehitamine Stavropoli territooriumile (võimsus - 12 MW) ja Dagestani Vabariiki (10 MW) 7 . Vaatamata taastuvenergia toetuse puudumisele viivad mitmed ettevõtted ellu väikeseid projekte päikeseenergia valdkonnas. Näiteks paigaldas Sakhaenergo Jakuutiasse väikese jaama võimsusega 10 kW.

Moskvas on väikesed installatsioonid: Leontievsky Lane'il ja Michurinsky prospektil on päikesemoodulite abil valgustatud mitme maja sissepääsud ja hoovid, mis vähendas valgustuskulusid 25%. Timirjazevskaja tänaval on ühe bussipeatuse katusele paigaldatud päikesepaneelid, mis pakuvad viite- ja infotranspordisüsteemi ning wifit.

Päikeseenergia areng Venemaal on tingitud mitmest tegurist:

1) kliimatingimused: see tegur ei mõjuta mitte ainult võrgupariteedi saavutamise aastat, vaid ka konkreetse piirkonna jaoks kõige sobivama päikeseenergia paigaldamise tehnoloogia valikut;

2)valitsuse toetus: Päikeseenergia jaoks on seaduslikult kehtestatud majanduslike stiimulite olemasolu ülioluline
selle areng. Paljudes Euroopa riikides ja Ameerika Ühendriikides edukalt kasutatavate riigitoetuste liikide hulgas võib eristada: päikeseelektrijaamade soodustariifi, päikeseelektrijaamade ehitustoetusi, erinevaid maksusoodustusi, osa päikeseenergiaseadmete ostmise laenude teenindamise kulude hüvitamist;

3)SFEU (fotogalvaanilised päikesepaigaldised) maksumus: Tänapäeval on päikeseelektrijaamad üks kallimaid kasutusel olevaid elektritootmistehnoloogiaid. Kuna aga toodetud elektri 1 kWh maksumus väheneb, muutub päikeseenergia konkurentsivõimeliseks. Nõudlus SPPM-i järele sõltub SPPM-i installeeritud võimsuse 1 W maksumuse vähenemisest (2010. aastal ~3000 dollarit). Kulude vähendamine saavutatakse efektiivsuse tõstmise, tehnoloogiliste kulude vähendamise ja tootmise tasuvuse (konkurentsi mõju) vähendamisega. 1 kW võimsuse maksumuse vähendamise potentsiaal sõltub tehnoloogiast ja jääb vahemikku 5% kuni 15% aastas;

4) keskkonnastandardid: päikeseenergia turgu võib positiivselt mõjutada keskkonnaregulatsioonide (piirangud ja trahvid) karmistamine seoses Kyoto protokolli võimaliku läbivaatamisega. Saastekvootide müügi mehhanismide täiustamine võib anda SFE turule uue majandusliku tõuke;

5) elektri nõudluse ja pakkumise tasakaal: olemasolevate ambitsioonikate plaanide elluviimine tootmis- ja elektrivõrgu ehitamiseks ja rekonstrueerimiseks
RAO "UES of Russia" tööstusreformi käigus eraldatud ettevõtete võimsus suurendab oluliselt elektrivarustust ja võib suurendada survet hinnale.
hulgimüügiturul. Vana võimsuse kaotamine ja samaaegne nõudluse kasv toob aga kaasa hinnatõusu;

6)tehnoloogilise ühendusega seotud probleemide olemasolu: viivitused tsentraliseeritud toitesüsteemiga tehnoloogilise ühendamise taotluste täitmisel on stiimul minna üle alternatiivsetele energiaallikatele, sealhulgas SFEU-le. Sellised viivitused on tingitud nii objektiivsest võimsuse puudumisest kui ka võrguettevõtete tehnoloogilise ühendamise korraldamise ebaefektiivsusest või tehnoloogilise ühenduse rahastamise puudumisest tariifist;

7) kohalike omavalitsuste algatused: piirkondlikud ja kohalikud omavalitsused saavad rakendada oma programme päikeseenergia või üldisemalt taastuvate/mittetraditsiooniliste energiaallikate arendamiseks. Tänapäeval rakendatakse selliseid programme juba Krasnojarski ja Krasnodari territooriumil, Burjaatia Vabariigis jne;

8) oma toodangu arendamine: Vene toodang SFEU võib pakkuda positiivne mõju Venemaa päikeseenergia tarbimise arengu kohta. Esiteks kasvab tänu oma toodangule elanike üldine teadlikkus päikesetehnoloogiate kättesaadavusest ja populaarsusest. Teiseks vähenevad SFEM-i kulud lõppkasutajate jaoks, vähendades turustusahela vahelülisid ja vähendades transpordikomponenti 8 .

Päike mängib Maa elus erakordset rolli. Kogu meie planeedi orgaaniline maailm võlgneb oma olemasolu Päikesele. Päike pole mitte ainult valguse ja soojuse allikas, vaid ka paljude muude energialiikide (nafta, kivisöe, vee, tuule energia) algallikas.

Alates Maale ilmumisest hakkas inimene kasutama päikeseenergiat. Arheoloogiliste andmete järgi on teada, et elamiseks eelistati vaikseid, külmade tuulte eest suletud ja päikesekiirtele avatud kohti.

Võib-olla võib esimeseks teadaolevaks päikesesüsteemiks pidada Amenhotep III kuju, mis pärineb 15. sajandist eKr. Kuju sees oli õhu- ja veekambrite süsteem, mis päikesekiirte all panid käima peidetud muusikariista. AT Vana-Kreeka kummardas Heliost. Selle jumala nimi oli tänapäeval paljude päikeseenergiaga seotud terminite aluseks.

Paljude maailmamajanduse sektorite elektrienergiaga varustamise probleem, maailma elanikkonna pidevalt kasvavad vajadused muutuvad nüüd üha pakilisemaks.

Üldine teave Päikese kohta

Päike on Päikesesüsteemi keskne keha, kuum plasmapall, tüüpiline G2 kääbustäht.

Päikese omadused

• Mass MS ~ 2*1023 kg
• RS ~ 629 tuhat km
• V \u003d 1,41 * 1027 m3, mis on peaaegu 1300 tuhat korda suurem kui Maa maht,
• keskmine tihedus 1,41*103 kg/m3,
• heledus LS=3,86*1023 kW,
• efektiivne pinnatemperatuur (fotosfäär) 5780 K,
• rotatsiooniperiood (sünoodiline) varieerub 27 päevast ekvaatoril kuni 32 päevani. pooluste juures
• kiirendus vabalangus 274 m / s2 (sellise tohutu raskuskiirenduse korral kaaluks 60 kg kaaluv inimene üle 1,5 tonni).

Päikese keskosas on tema energiaallikas ehk piltlikult öeldes see "pliit", mis soojendab ja ei lase jahtuda. Seda piirkonda nimetatakse tuumaks (vt joonis 1). Tuumas, kus temperatuur jõuab 15 MK-ni, vabaneb energia. Tuuma raadius ei ületa veerandit Päikese koguraadiusest. Pool päikese massist on aga koondunud selle ruumalasse ja vabaneb peaaegu kogu energia, mis toetab Päikese sära.

Vahetult tuuma ümber algab kiirgusenergia ülekande tsoon, kus see levib läbi valguse osade neeldumise ja kiirgamise aine – kvantide – poolt. Kulub väga kaua aega, enne kui kvant läbi tiheda päikeseaine väljapoole imbub. Nii et kui Päikese sees olev ahi äkki kustuks, saaksime sellest teada alles miljoneid aastaid hiljem.

Oma teel läbi sisemiste päikesekihtide satub energiavoog piirkonda, kus gaasi läbipaistmatus suureneb oluliselt. See on Päikese konvektiivtsoon. Siin ei kanta energiat enam mitte kiirguse, vaid konvektsiooni teel. Konvektiivne tsoon algab tsentrist ligikaudu 0,7 raadiuse kaugusel ja ulatub peaaegu Päikese kõige nähtavama pinnani (fotosfäärini), kus peamise energiavoo ülekanne muutub taas kiirgavaks.

Fotosfäär on Päikese kiirgav pind, millel on granuleeritud struktuur, mida nimetatakse granuleerimiseks. Iga selline tera on peaaegu Saksamaa suurune ja on pinnale tõusnud kuuma aine voog. Fotosfääril võib sageli näha suhteliselt väikeseid tumedaid alasid – päikeselaike. Need on 1500˚С külmemad kui neid ümbritsev fotosfäär, mille temperatuur ulatub 5800˚С. Fotosfääri temperatuuride erinevuse tõttu tunduvad need laigud läbi teleskoobi vaadates täiesti mustad. Fotosfääri kohal on järgmine, haruldasem kiht, mida nimetatakse kromosfääriks, see tähendab värviliseks sfääriks. Kromosfäär sai oma nime punase värvi tõttu. Ja lõpuks, selle kohal on väga kuum, kuid ka äärmiselt haruldane päikeseatmosfääri osa - kroon.

Päike on energiaallikas

Meie Päike on tohutu helendav gaasipall, mille sees toimuvad keerulised protsessid ja mille tulemusena vabaneb pidevalt energiat. Päikese energia on meie planeedi elu allikas. Päike soojendab atmosfääri ja maapinda. Tänu päikeseenergiale puhuvad tuuled, looduses toimub veeringe, mered ja ookeanid soojenevad, taimed arenevad, loomadel on toitu. Tänu päikesekiirgusele eksisteerivad Maal fossiilkütused. Päikeseenergiat saab muundada soojuseks või külmaks, liikumapanevaks jõuks ja elektriks.

Päike aurustab vett ookeanidest, meredest, maapinnalt. See muudab selle niiskuse veepiiskadeks, moodustades pilvi ja udu ning seejärel langeb see vihma, lume, kaste või pakase kujul tagasi Maale, luues nii atmosfääris hiiglasliku niiskustsükli.

Päikeseenergia on atmosfääri üldise tsirkulatsiooni ja ookeanide veeringluse allikas. See loob justkui meie planeedi vee- ja õhukütte hiiglasliku süsteemi, jaotades soojuse ümber maapinna.

Taimedele langev päikesevalgus põhjustab selles fotosünteesi protsessi, määrab taimede kasvu ja arengu; mullale langedes muutub see soojuseks, soojendab seda, moodustab mullakliima, andes seeläbi elujõudu mullas olevate taimede, mikroorganismide ja elusolendite seemnetele, mis ilma selle kuumuseta oleksid anabioosis (talveunes).

Päike kiirgab tohutul hulgal energiat – ligikaudu 1,1x1020 kWh sekundis. Kilovatt-tund on energia hulk, mis kulub 100-vatise hõõglambi 10 tunniks töötamiseks. Maa välisatmosfäär püüab kinni ligikaudu ühe miljondiku Päikese kiiratavast energiast ehk ligikaudu 1500 kvadriljonit (1,5 x 1018) kWh aastas. Kuid ainult 47% kogu energiast ehk ligikaudu 700 kvadriljonit (7 x 1017) kWh jõuab Maa pinnale. Ülejäänud 30% päikeseenergiast peegeldub tagasi kosmosesse, umbes 23% aurustab vett, 1% energiast tuleb lainetest ja hoovustest ning 0,01% fotosünteesi tekkest looduses.

Päikeseenergia uuringud

Miks Päike paistab ja ei jahtu miljardeid aastaid? Milline "kütus" annab talle energiat? Teadlased on sellele küsimusele vastuseid otsinud sajandeid ja alles 20. sajandi alguses leiti õige lahendus. Nüüdseks on teada, et nagu teisedki tähed, särab see tema sügavustes toimuvate termotuumareaktsioonide tõttu.

Kui kergete elementide aatomite tuumad ühinevad raskema elemendi aatomi tuumaks, on uue mass väiksem nende tuumade kogumassist, millest see moodustati. Ülejäänud mass muudetakse energiaks, mille reaktsiooni käigus eralduvad osakesed kannavad minema. See energia muundatakse peaaegu täielikult soojuseks. Selline aatomituumade sünteesi reaktsioon võib toimuda ainult väga kõrgel rõhul ja temperatuuril üle 10 miljoni kraadi. Sellepärast nimetatakse seda termotuumaks.

Peamine Päikese moodustav aine on vesinik, see moodustab umbes 71% tähe kogumassist. Peaaegu 27% kuulub heeliumile ja ülejäänud 2% raskematele elementidele nagu süsinik, lämmastik, hapnik ja metallid. Päikese peamine "kütus" on vesinik. Neljast vesinikuaatomist moodustub transformatsioonide ahela tulemusena üks heeliumi aatom. Ja igast reaktsioonis osalenud vesinikugrammist vabaneb 6x10 11 J energiat! Maal piisaks sellest energiahulgast 1000 m 3 vee soojendamiseks temperatuurilt 0 °C keemistemperatuurini.

Päikeseenergia potentsiaal

Päike annab meile 10 000 korda rohkem tasuta energiat, kui seda kogu maailmas tegelikult kasutatakse. Ainuüksi globaalne kommertsturg ostab ja müüb veidi alla 85 triljoni (8,5 x 10 13) kWh energiat aastas. Kuna kogu protsessi on võimatu jälgida, ei saa kindlalt öelda, kui palju inimesed mitteärilist energiat tarbivad (näiteks kui palju puitu ja väetist kogutakse ja põletatakse, kui palju vett kulub mehaanilise või elektrienergia tootmiseks). energia). Mõnede ekspertide hinnangul moodustab selline mitteäriline energia viiendiku kogu kasutatavast energiast. Kuid isegi kui see on tõsi, moodustab inimkonna aasta jooksul tarbitav koguenergia vaid ligikaudu seitsme tuhandiku päikeseenergiast, mis samal perioodil Maa pinda tabab.

Arenenud riikides, näiteks USA-s, kulub energiat ligikaudu 25 triljonit (2,5 x 10 13) kWh aastas, mis vastab enam kui 260 kWh-le inimese kohta päevas. See on samaväärne rohkem kui 100 100 W hõõglambi töötamisega päevas terve päeva. Keskmine USA kodanik tarbib 33 korda rohkem energiat kui indialane, 13 korda rohkem kui hiinlane, kaks ja pool korda rohkem kui jaapanlane ning kaks korda rohkem kui rootslane.

Päike on üks taastuvatest alternatiivsetest energiaallikatest. Praeguseks on alternatiivsed soojusallikad laialdaselt kasutusel nii põllumajanduses kui ka elanike kodustes vajadustes.

Päikeseenergia kasutamine Maal mängib inimese elus olulist rolli. Oma soojuse abil soojendab päike energiaallikana kogu meie planeedi pinda. Tänu soojusjõule puhuvad tuuled, mered, jõed, järved kuumenevad, kogu elu maa peal on olemas.

Taastuvad soojusallikad hakkasid inimesed kasutama aastaid tagasi, kui kaasaegseid tehnoloogiaid veel ei eksisteerinud. Päike on tänapäeval kõige soodsam soojusenergia allikas maa peal.

Päikeseenergia kasutusvaldkonnad

Päikeseenergia kasutamine kogub iga aastaga üha enam populaarsust. Mõned aastad tagasi kasutati sellega maamajade, suviste duširuumide vee soojendamist, nüüd kasutatakse taastuvatest soojusallikatest elamute ja tööstusrajatiste elektri ja sooja veevarustuse tootmiseks.

Praeguseks on taastuvaid soojusallikaid kasutatud järgmistes valdkondades:

• põllumajandussektoris kasvuhoonete, angaaride ja muude hoonete elektrivarustuse ja kütmise eesmärgil;
• spordirajatiste ja meditsiiniasutuste toiteallikaks;
• lennunduse ja kosmosetööstuse valdkonnas;
• tänavate, parkide ja ka muude linnaobjektide valgustamisel;
• asulate elektrifitseerimiseks;
• elamute kütmiseks, toiteallikaks ja sooja veevarustuseks;
• majapidamisvajaduste jaoks.

Rakenduse funktsioonid

Päikese kiirgav valgus Maal muundatakse soojusenergiaks nii passiivsete kui ka aktiivsete süsteemide abil. Passiivsete süsteemide alla kuuluvad hooned, mille ehitamisel kasutatakse selliseid ehitusmaterjale, mis kõige tõhusamalt neelavad päikesekiirguse energiat. Aktiivsete süsteemide hulka kuuluvad omakorda kollektorid, mis muudavad päikesekiirguse energiaks, samuti fotoelemendid, mis muudavad selle elektriks. Vaatame lähemalt, kuidas taastuvaid soojusallikaid õigesti kasutada.

Passiivsed süsteemid

Selliste süsteemide hulka kuuluvad päikeseenergiahooned. Need on hooned, mis on ehitatud kõiki kohaliku kliimavööndi iseärasusi arvesse võttes. Nende ehitamiseks kasutatakse materjale, mis võimaldavad maksimeerida kogu soojusenergia kasutamist elu- ja tööstusruumide kütmiseks, jahutamiseks, valgustamiseks. Nende hulka kuuluvad järgmised ehitustehnoloogiad ja materjalid: soojustus, puitpõrandad, valgust neelavad pinnad ja hoone orientatsioon lõunasse.

Sellised päikesesüsteemid võimaldavad maksimaalselt kasutada päikeseenergiat, lisaks tasuvad nad kiiresti oma ehituskulud, vähendades energiakulusid. Need on keskkonnasõbralikud ja võimaldavad teil luua ka energiasõltumatust. Just seetõttu on selliste tehnoloogiate kasutamine paljulubav.

Aktiivsed süsteemid

Sellesse rühma kuuluvad kollektorid, akud, pumbad, torustikud soojusvarustuseks ja sooja veevarustuseks igapäevaelus. Esimesed on paigaldatud otse majade katustele, ülejäänud aga keldrikorrusel sooja vee ja soojuse varustamiseks.

päikesepatareid

Kogu päikeseenergia tõhusamaks rakendamiseks kasutatakse päikeseenergia allikaid nagu fotogalvaanilised elemendid või nagu neid nimetatakse ka päikesepatareid. Nende pinnal on pooljuhid, mis päikese kiirtega kokku puutudes hakkavad liikuma ja tekitavad seeläbi elektrivoolu. See voolu genereerimise põhimõte ei sisalda keemilisi reaktsioone, mis võimaldab fotoelementidel pikka aega töötada.

Selliseid fotogalvaanilisi muundureid päikeseenergia allikatena on lihtne kasutada, kuna need on kerged, kergesti hooldatavad ning on ka päikeseenergia kasutamisel väga tõhusad.

Praeguseks on päikesepaneele maapealse päikeseenergia allikana kasutatud sooja vee, kütte ja elektri tootmiseks soojades riikides, nagu Türgi, Egiptus ja Aasia riigid. Meie piirkonnas kasutatakse päikest energiaallikana autonoomsete toitesüsteemide, väikese võimsusega elektroonika ja lennukiajamite elektriga varustamiseks.

Päikesekollektorid

Päikeseenergia kasutamine kollektorite poolt seisneb selles, et nad muudavad kiirguse soojuseks. Need on jagatud järgmistesse põhirühmadesse:

• Lamedad päikesekollektorid. Need on kõige levinumad. Neid on mugav kasutada nii koduse küttevajaduse jaoks kui ka sooja veevarustuse vee soojendamiseks;
• vaakumkollektorid. Neid kasutatakse majapidamisvajaduste jaoks, kui on vaja vett. kõrge temperatuur. Need koosnevad mitmest klaastorust, mida läbivad päikesekiired soojendavad neid ja need omakorda eraldavad veele soojust;
• Õhk päikesekollektorid. Neid kasutatakse õhu soojendamiseks, õhumassi taastamiseks ja taimede kuivatamiseks;
• Integreeritud kollektorid. Lihtsamad mudelid. Neid kasutatakse vee eelsoojendamiseks, näiteks gaasikatelde jaoks. Igapäevaelus kogutakse soojendatud vesi spetsiaalsesse paaki - ajab ja seejärel kasutatakse seda erinevateks vajadusteks.

Päikeseenergia kasutamine kollektorite poolt toimub akumuleerides seda nn moodulitesse. Need on paigaldatud hoonete katusele ja koosnevad klaastorudest ja plaatidest, mis on mustaks värvitud, et neelata rohkem päikesevalgust.

Päikesekollektoreid kasutatakse vee soojendamiseks sooja veevarustuseks ja elamute kütmiseks.

Päikesepaneelide eelised

• need on täiesti tasuta ja ammendamatud;
• kasutusel on täielik ohutus;
• autonoomne;
• ökonoomne, kuna raha kulutatakse ainult seadmete ostmiseks;
• nende kasutamine tagab voolupingete puudumise ja toiteallika stabiilsuse;
• vastupidav;
• lihtne kasutada ja hooldada.

Päikeseenergia kasutamine selliste paigaldiste abil kogub igal aastal populaarsust. Päikesepatareid võimaldavad säästa palju raha kütte ja sooja veevarustuse pealt, lisaks on need keskkonnasõbralikud ega kahjusta inimeste tervist.

Päikeseenergia muundamise põhimõte, selle rakendamine ja väljavaated

Traditsioonilisi energiaallikaid on maailmas vähem. Nafta, gaasi, kivisöe varud on ammendunud ja kõik läheb selle peale, et varem või hiljem saavad need otsa. Kui selleks ajaks alternatiivseid energiaallikaid ei leita, ootab inimkonda katastroof. Seetõttu on kõigis arenenud riikides käimas teadusuuringud uute energiaallikate avastamiseks ja arendamiseks. Esimene on päikeseenergia. Juba iidsetest aegadest on inimesed seda energiat kasutanud oma kodude, kuiva toidu, riiete jms valgustamiseks. Tänapäeval on päikeseenergia üks paljutõotavamaid alternatiivenergia allikaid. Praegu on juba üsna palju disainilahendusi, mis võimaldavad päikeseenergiat elektri- või soojusenergiaks muuta. Tööstus kasvab ja areneb tasapisi, kuid nagu igal pool mujal, on ka probleeme. Seda kõike arutatakse selles artiklis.

Päikeseenergia on üks soodsamaid taastuvaid allikaid Maal. Päikeseenergia kasutamine rahvamajanduses avaldab positiivset mõju keskkonnaseisundile, kuna selle saamiseks ei ole vaja puurkaevude puurimist ega kaevanduste arendamist. Lisaks on seda tüüpi energia tasuta ega maksa midagi. Loomulikult on vajalikud kulud seadmete ostmiseks ja paigaldamiseks.

Probleem on selles, et päike on vahelduv energiaallikas. Seega on vaja energia akumuleerimist ja selle kasutamist koos teiste energiaallikatega. Tänapäeva peamiseks probleemiks on see, et tänapäevastel seadmetel on madal päikeseenergia elektri- ja soojusenergiaks muundamise efektiivsus. Seetõttu on kõik arendused suunatud selliste süsteemide efektiivsuse tõstmisele ja nende maksumuse vähendamisele.

Muide, palju ressursse planeedil saadakse päikeseenergiast. Näiteks tuul, mis on teine ​​taastuv allikas, ei puhuks ilma päikeseta. Päikese toimel toimub ka vee aurustumine ja kogunemine jõgedesse. Ja vett, nagu teate, kasutab hüdroenergia. Biokütuseid poleks ka ilma päikeseta. Seetõttu mõjutab päike lisaks otsesele energiaallikale ka teisi energiavaldkondi.

Päike saadab kiirgust meie planeedi pinnale. Maapinna laiast kiirgusspektrist ulatuvad 3 tüüpi lained:

• Valgus. Emissioonispektris on need ligikaudu 49 protsenti;
• infrapuna. Nende osakaal on samuti 49 protsenti. Tänu nendele lainetele meie planeet soojeneb;
• Ultraviolett. Päikesekiirguse spektris on need ligikaudu 2 protsenti. Need on meie silmadele nähtamatud.

Ekskursioon ajalukku

Kuidas on päikeseenergia tänapäevani arenenud? Päikese kasutamisele oma tegevuses on inimene mõelnud juba iidsetest aegadest. Kõik teavad legendi, mille kohaselt Archimedes põletas oma linna Syracuse lähedal vaenlase laevastiku. Ta kasutas selleks süütepeegleid. Mitu tuhat aastat tagasi soojendati Lähis-Idas valitsejate paleesid veega, mida soojendas päike. Mõnes riigis aurustame soola saamiseks merevett päikese käes. Teadlased tegid sageli katseid päikeseenergial töötavate kütteseadmetega.

Esimesed selliste kütteseadmete mudelid toodeti XVII-XVII sajandil. Eelkõige tutvustas uurija N. Saussure oma veesoojendi versiooni. Tegemist on klaasist kaanega puidust kastiga. Selle seadme vesi kuumutati 88 kraadini Celsiuse järgi. 1774. aastal kasutas A. Lavoisier läätsesid päikesesoojuse kontsentreerimiseks. Ja on ilmunud ka läätsed, mis võimaldavad malmi lokaalselt mõne sekundiga sulatada.

Patareid, mis muudavad päikeseenergia mehaaniliseks energiaks, lõid Prantsuse teadlased. 19. sajandi lõpus töötas teadlane O. Musho välja insolaatori, mis fokuseeris talad läätse abil aurukatlale. Seda boilerit kasutati trükipressi käitamiseks. USA-s oli sel ajal võimalik luua päikese jõul töötav üksus, mis mahutas 15 "hobust".

Pikka aega toodeti isolaatoreid skeemi järgi, mis kasutab vee auruks muutmiseks päikeseenergiat. Ja muundatud energiat kasutati mõne töö tegemiseks. Esimene seade, mis muudab päikeseenergia elektrienergiaks, loodi 1953. aastal Ameerika Ühendriikides. Sellest sai kaasaegsete päikesepaneelide prototüüp. Fotoelektriline efekt, millel nende töö põhineb, avastati juba 19. sajandi 70ndatel.

Möödunud sajandi kolmekümnendatel tegi NSVL akadeemik A. F. Ioffe ettepaneku kasutada päikeseenergia muundamiseks pooljuhtfotoelemente. Aku kasutegur oli sel ajal alla 1%. Kulus palju aastaid, enne kui päikesepatareid töötati välja 10-15-protsendilise efektiivsusega. Siis ehitasid ameeriklased kaasaegset tüüpi päikesepaneele.

Päikesesüsteemidest suurema võimsuse saamiseks kompenseerib madalat efektiivsust fotoelementide pindala suurenemine. Kuid see pole valik, kuna fotogalvaaniliste elementide räni pooljuhid on üsna kallid. Tõhususe suurenemisega suureneb materjalide maksumus. See on peamine takistus päikesepaneelide massilisele kasutamisele. Kuid ressursside ammendudes muutub nende kasutamine üha tulusamaks. Lisaks ei peatu uuringud päikesepatareide efektiivsuse tõstmiseks.

Tasub öelda, et pooljuhtpatareid on üsna vastupidavad ega vaja nende hooldamiseks kvalifikatsiooni. Seetõttu kasutatakse neid kõige sagedamini igapäevaelus. Seal on ka terved päikeseelektrijaamad. Reeglina luuakse neid riikides, kus aastas on palju päikesepaistelisi päevi. See on Iisrael Saudi Araabia, Lõuna-USA, India, Hispaania. Nüüd on täiesti fantastilised projektid. Näiteks päikeseelektrijaamad väljaspool atmosfääri. Seal päikesevalgus pole veel energiat kaotanud. See tähendab, et kiirgus püütakse orbiidil kinni ja seejärel muundatakse mikrolaineteks. Seejärel saadetakse energia sellisel kujul Maale.

Päikeseenergia muundamine

Kõigepealt tasub rääkida sellest, kuidas saab päikeseenergiat väljendada ja hinnata.

Kuidas hinnata päikeseenergia hulka?

Eksperdid kasutavad sellise väärtuse hindamiseks päikesekonstanti. See võrdub 1367 vattiga. See on päikeseenergia hulk planeedi ruutmeetri kohta. Umbes veerand kaob atmosfääri. Maksimaalne väärtus ekvaatoril on 1020 vatti ruutmeetri kohta. Võttes arvesse päeva ja öö ning kiirte langemisnurga muutusi, tuleks seda väärtust veel kolm korda vähendada.

Versioonid päikeseenergia allikate kohta olid väga erinevad. Praegu väidavad eksperdid, et energia vabaneb nelja H2 aatomi muutumisel He-tuumaks. Protsess kulgeb märkimisväärse koguse energia vabanemisega. Võrdluseks kujutage ette, et 1 grammi H2 konversioonienergia on võrreldav 15 tonni süsivesinike põletamisel vabaneva energiaga.

Konversioonimeetodid

Kuna tänapäeval pole teadusel seadmeid, mis töötaksid päikeseenergial selle puhtal kujul, tuleb see teisendada teist tüüpi. Selleks loodi sellised seadmed nagu päikesepaneelid ja kollektor. Akud muudavad päikeseenergia elektrienergiaks. Ja kollektor toodab soojusenergiat. On ka mudeleid, mis ühendavad need kaks tüüpi. Neid nimetatakse hübriidideks.

• fotoelektriline;
• päikesesoojus;
• kuum õhk;
• päikesepalliga elektrijaamad.

Esimene viis on kõige levinum. See kasutab fotogalvaanilisi paneele, mis toodavad elektrit päikese mõjul. Enamasti on need valmistatud ränist. Selliste paneelide paksus on kümnendik millimeetrit. Sellised paneelid kombineeritakse fotogalvaanilisteks mooduliteks (patareideks) ja paigaldatakse päikese kätte. Enamasti asetatakse need majade katustele. Põhimõtteliselt ei takista miski neid maapinnale panemast. On vaid vajalik, et nende ümber ei oleks suuri objekte, muid hooneid ja puid, mis võivad varju heita.

Elektrienergia tootmiseks kasutatakse lisaks fotoelementidele õhukese kilega või. Nende eeliseks on väike paksus ja puuduseks tõhususe vähenemine. Selliseid mudeleid kasutatakse sageli erinevate vidinate kaasaskantavates laadijates.

Kuuma õhu muundamise meetod hõlmab õhuvoolu energia saamist. See vool suunatakse turbogeneraatorisse. Õhupallielektrijaamades tekib päikeseenergia mõjul õhupallis veeaur. Õhupalli pind on kaetud spetsiaalse kattega, mis neelab päikesekiiri. Sellised elektrijaamad on võimelised töötama pilves ilmaga ja öösel tänu õhupallis olevale auruvarustusele.

Päikeseenergia põhineb energiakandja pinna kuumutamisel spetsiaalses kollektoris. Näiteks võib see olla kodu küttesüsteemi vee soojendamiseks. Soojuskandjana saab kasutada mitte ainult vett, vaid ka õhku. Seda saab kütta kollektoris ja juhtida maja ventilatsioonisüsteemi.

Kõik need süsteemid on üsna kallid, kuid nende arendamine ja täiustamine jätkub järk-järgult.

Päikeseenergia eelised ja puudused

Eelised

• On vaba. Päikeseenergia üks peamisi eeliseid on see, et selle eest ei võeta tasu. Päikesepaneelide valmistamisel kasutatakse räni, mida on üsna palju;
• Mitte kõrvalmõjud. Energia muundamise protsess toimub ilma müra, kahjulike heitmete ja jäätmeteta, keskkonnamõjuta. Seda ei saa öelda soojus-, hüdro- ja tuumaenergia kohta. Kõik traditsioonilised allikad kahjustavad OS-i ühel või teisel viisil;
• Ohutus ja töökindlus. Seadmed on vastupidavad (kasutab kuni 30 aastat). Pärast 20-25 aastat kasutamist annavad päikesepatareid välja kuni 80 protsenti oma nimiväärtusest;
• Taaskasutus. Päikesepaneelid on täielikult taaskasutatavad ja neid saab tootmises taaskasutada;
• Hoolduse lihtsus. Seadmeid on üsna lihtne juurutada ja võrguühenduseta töötada;
• Hästi kohandatud kasutamiseks eramajades;
• Esteetika. Võimalik paigaldada hoone katusele või fassaadile ilma välimust kahjustamata;
• Hästi integreeritud lisatoitesüsteemidena.