9 Космическая тепловая станция

Рисунок 2

Технические трудности, которые будет необходимо преодолеть конструкторам космических энергостанций, колоссальны, но принципиально разрешимы. Другое дело – экономика таких сооружений. Коекакие оценки производят уже сейчас, хотя экономические расчеты космических энергостанций могут быть сделаны лишь весьма приближенно. Сооружение космической электростанции будет выгодным лишь тогда, когда стоимость киловатт-часа выработанной энергии составит примерно такую же величину, как стоимость энергии, выработанной на Земле. По оценкам американских специалистов, для выполнения этого условия стоимость солнечной электростанции в космосе должна быть не более 8 млрд долларов. Этой величины можно достичь, если в 10 раз снизить (по сравнению с существующей) стоимость одного киловатта мощности, вырабатываемой солнечными батареями, и во столько же раз – стоимость доставки полезного груза на орбиту. А это – невероятно трудные задачи. Видимо, в ближайшие десятилетия мы вряд ли сможем ис­пользовать космическую электроэнергию.

Но в списке резервов человечества этот источник энергии обязательно будет значиться на одном из первых мест.

Солнечная энергетика – использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Ныне солнечная энергетика широко применяется в случаях, когда малодоступность других источников энергии в совокупности с изобилием солнечного излучения оправдывает её экономически.

Солнце. Источник жизни и жесткий убийца, дающий возможность родиться и вырасти каждому живому организму на Земле уже на протяжении нескольких миллиардов лет. Всерьез о технологическом «приручении» солнечного света человек начал задумываться только в прошлом столетии.

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (то есть вне атмосферы Земли), равен 1367 Вт² (солнечная постоянная). Из-за поглощения атмосферой Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря – 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раз меньше. Это количество энергии с единицы площади определяет возможности солнечной энергетики.

Перспективы выработки солнечной энергии также уменьшаются из-за глобального затемнения – антропогенного уменьшения солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

История развития солнечной энергетики

В далеком 1839 году Александр Эдмон Беккерель открыл фотогальванический эффект.

Спустя 44 года Чарльзу Фриттсу удалось сконструировать первый модуль с использованием солнечной энергии, а основой для него послужил селен, покрытый тончайшим слоем золота. Ученый установил, что такое сочетание элементов позволяет, хоть и в минимальной степени (около 1 %), преобразовывать энергию солнца в электричество.

Именно 1883 год принято считать годом рождения эры солнечной энергетики. Однако так думают не все. В научном свете бытует мнение, что «отцом» эпохи солнечной энергии является не кто иной, как сам Альберт Эйнштейн.

В 1921 году Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии. Многие считают, что эту награду великий ученый XX века получил за обоснование сформулированной им теории относительности, но это не так. Оказывается, премию физик получил именно за объяснение законов внешнего фотоэффекта.

В течение ста лет развитие отрасли переживало то резкие, стимулированные учеными, инвестициями частных и государственных структур подъемы, то горькие падения, заставившие общество забыть о «солнечных технологиях» на годы.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

1 Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

2 Гелиотермальная энергетика – нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

3 «Солнечный парус» – устройство, способное в безвоздушном пространстве преобразовывать солнечные лучи в кинетическую энергию.

4 Термовоздушные электростанции – преобразуют солнечной энергию в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор.

5 Солнечные аэростатные электростанции – генерируют водяной пар внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием. Преимущество - запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Достоинства использования солнечной энергетики

1 Общедоступность и неисчерпаемость источника (Солнца).

2 Теоретически, полная безопасность для окружающей среды (однако в настоящее время в производстве фотоэлементов и в них самих используются вредные вещества).