Нетрадиционные возобновляемые источники энергии Нетрадиционные источники энергии, преобразование солнечной энергии

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии– источники электрической и тепловой энергии, использующие для ее производства возобновляемые и вторичные энергетические ресурсы. Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику. Наиболее удобный вид энергии – электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электрос­танциях: ТЭС, ГЭС, АЭС. Многие специалисты энергетики считают, что единствен­ный способ преодоления кризиса – это масштабное использо­вание возобновляемых источников энергии: солнечной, ветро­вой, океанической, или их еще называют нетрадицион­ных [15].

Известно два направления использования солнечной энергии.

Наиболее реальным, находящим относительно широкое распростране­ние в таких странах, как Австралия, Израиль, США, Япония, является преобразование солнечной энергии в тепловую и использование в нагревательных системах. Второе направление – системы непрямо­го и прямого преобразования в электрическую энергию. Солнечные нагревательные системы могут выполнять ряд функций: подогрев воздуха, воды для отопления и горячего водоснабжения зданий; сушку пшеницы, риса, кофе, других сельскохозяйственных культур, лесоматериалов для предупреждения их поражения насекомыми и плесневыми грибками; поставку теплоты для работы абсорбционных холодильников; опреснение воды в солнечных дистилляторах; приготовление пищи; привод насосов. Основным направлением использования солнечной энергии является те­плоснабжение. Для прямого преобразования солнечной энергии в тепловую разработаны и широко используются на практике установки солнечного те­плоснабжения (СТС) для различных целей (горячее водоснабжение, отопле­ние и кондиционирование воздуха в жилых, общественных, санаторно-курортных зданиях, подогрев воды в плавательных бассейнах и различных процессах сельскохозяйственного производства). Солнечная электростанция представляет собой сооружение, состоящее из множества солнечных коллекторов, ориентирующихся на Солнце. Каж­дый коллектор передает солнечную энергию жидкости-теплоносителю, ко­торая, превратившись в пар, от всех коллекторов собирается в центральной энергостанции и поступает на турбину энергогенератора. Основным элементом солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходит поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости. Воздухонагреватель представляет собой приемник, в котором имеется пористая или шероховатая черная поглощающая поверхность, на­гревающая поступающий воздух, который затем подается к потребителю. Солнечный коллектор включает в себя приемник, погло­щающий солнечное излучение, и концентратор, представляющий собой оп­тическую систему, собирающую солнечное излучение и направляющую его на приемник. Концентратор представляет собой чаще всего зеркало парабо­лической формы, в фокусе которого располагается приемник излучения. Он постоянно вращается, обеспечивая ориентацию на Солнце [11].

Фотоэлектрические преобразователипредставляют собой устройства, действие которых основано на использовании фотоэф­фекта, в результате которого при освещении вещества светом происходит выход электронов из металлов, перемещение зарядов через границу раздела полупроводников с различными типами проводимости, изменение электрической проводимости.

Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказыва­ют гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традици­онные потоки энергии, естественно циркулирующие в окружающем пространстве. Экологическое воздействие энергоустановок на возобнов­ляемых источниках в основном заключается в нарушении естественно­го ландшафта. В настоящее время возобновляемые энергоресурсы используются незначительно. Их применение крайне заманчиво, многообещающе, но требует больших расходов на развитие соответствующих техники и тех­нологий. При планировании энергетики на возобновляемых источ­никах важно учесть их особенности по сравнению с традиционными невозобновляемыми. К ним относятся следующие: периодичность действия в зависимости от не управляемых человеком природных закономерностей и, как следствие, колебания мощности возобновляемых источников – от крайне не­регулярных, как у ветра, до строго регулярных, как у приливов. Низкие, на несколько порядков ниже, чем у невозобновляемых источников (паровые котлы, ядерные реакторы), плотности потоков энергии и рассеянность их в пространстве. Поэтому энергоуста­новки на возобновляемых источниках эффективны при небольшой единичной мощности, и прежде всего для сельских районов. Применение возобновляемых ресурсов эффективно лишь при комплексном подходе к ним. Например, отходы животновод­ства и растениеводства на агропромышленных предприятиях од­новременно могут служить сырьем для производства метана, жид­кого и твердого топлива, а также удобрений [11]. Экономическую целесообразность использования того или иного источника возобновляемой энергии следует определять в зависимости от природных условий, географических особенностей конкретного региона, с одной стороны, и в зависимости от потребностей в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства, бытовых нужд, с другой. Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии для Беларуси, могущими иметь практическое значение, явля­ются биомасса, гидро-, ветроэнергетические ресурсы, солнечная энер­гия, твердые бытовые отходы, геотермальные ресурсы.