Солнечная энергия-будущее Земли

Яуденов Нурлыбек Ерланович
студент 1 курса
КГКП «Электротехнический коллдеж» г. Семей

Научный руководитель: Жумадилова Менжамал Шаймардановна

 

Учитывая особую важность проблем энергетики и экологии, Казахстан предложил для проведения выставки ЭКСПО 2017 тему «Энергия будущего». Данная тема позволит широко осветить проблему энергосбережения и внедрения альтернативных источников энергии. Интерес к альтернативным источникам энергии в последнее время стал особенно высоким в мире. Это обусловлено возрастающей потребностью глобальной экономики в энергии, ограниченностью запасов углеводородных ресурсов и все более осознаваемая необходимость поиска других новых источников. Солнце, как известно, является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива и если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, перевести в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов тонн. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Считается, что на 3емле запасено 6 триллионов тонн различных углеводородов. Если это так, то содержащуюся в них энергию Солнце отдает планете всего за три недели. И резервы его настолько велики, что светиться так же ярко оно сможет еще около 5 миллиардов лет. Способов преобразования энергии Солнца в электрическую существует множество. Использование солнечных батарей - лишь один из них. Способ этот хорош своей мобильностью, долговечностью. Вблизи голландского городка Херхюговарда создан экспериментальный район "Город солнца". Крыши домов здесь покрыты солнечными панелями. Такие дома становятся автономными от системы. Солнце можно использовать и как источник энергии для транспортных средств. В Австралии уже два десятка лет проводятся ежегодные гонки на солнечных электромобилях на трассе между городами Дарвин и Аделаида. В 1990 году компания Sanyo построила самолет на солнечных батареях. В Нью-Йорке солнечную энергию используют даже мусорщики. Здесь в двух районах уже полтора года действуют интеллектуальные солнечные контейнеры для мусора - BigBelly. Используя энергию света, преобразованную в электричество кремниевыми фотоэлементами они утрамбовывают содержимое. Если не считать высокой стоимости солнечных батарей, главная помеха для развития этой энергетики - земная атмосфера. То небо совсем не вовремя затягивается облаками, то дым от соседнего завода закрывает Солнце. Да и при совершенно ясном небе свет, проходя через атмосферу, теряет некоторую часть своей энергии. Необходимо построить электростанцию в космосе. Но тут опять перед нами встают два вопроса. Во-первых, как туда эти батареи поднять, и, во-вторых, как доставить полученное электричество на Землю. Доставка элементов в космос по патенту, естественно, осуществляется космическими кораблями, другого способа мы пока не знаем. Солнечная энергия преобразуется в электрическую при помощи фотоэлектрических кремниевых ячеек, составляющих солнечные батареи. Они могут круглогодично снабжать электроэнергией дома, здания и целые поселки.

Солнечная энергия относится к восстанавливаемым источникам энергии без участия человека, естественным путем. Один квадратный метр Солнца излучает 62 900 кВт энергии. Это примерно соответствует мощности работы 1 миллиона электрических ламп. Впечатляет такая цифра — Солнце дает Земле ежесекундно 80 тысяч миллиардов кВт, т.е в несколько раз больше, чем все электростанции мира.

Солнечная энергия может быть преобразована в полезную энергию посредством использования активных и пассивных солнечных энергетических систем. Самый примитивный способ пассивного использования солнечной энергии — это окрашенная в темный цвет емкость для воды. Темный цвет, аккумулируя солнечную энергию, превращает ее в тепловую — вода нагревается. В основе активных систем использования солнечной энергии применяются солнечные коллекторы. Для того чтобы «протопить» холодную комнату или нагреть воду в водопроводе, можно напрямую воспользоваться солнечным теплом. Установки, собирающие, сохраняющие и передающие это тепло, называются солнечными коллекторами. В простейшем варианте все выглядит так: на крыше дома или на его южной стене устанавливается панель, состоящая из тоненьких трубочек, по которым в специальный бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, те нагревают воду до 60-90°С и она используется для обогрева или горячего водоснабжения. Дома, оборудованные такими системами называются «солнечными домами». С одной стороны, этот дом стоит несколько дороже, чем обычный, но с другой - он позволяет резко сократить коммунальные платежи на 50-70%. Справедливости ради стоит сказать, что в России тоже кое-где стоят «солнечные дома». В Краснодарском крае существует целая «солнечная деревня» из сорока домов, крыши которых украшены киловаттными солнечными батареями. Солнечные коллекторы могут применятся во всех процессах в промышленности, сельском хозяйстве, бытовых нуждах, где используется тепло.

Экологи уверены, что со временем основным источником энергии в Казахстане будет солнце. Но энергетики утверждают, что такое "светлое" время наступит лет через 50, потому что переводить республику на альтернативные источники энергии нужно постепенно. Энергетический кризис в Казахстане, утверждают специалисты-энергетики, уже вполне ощутим. Но пути выхода из него в основном ищут различные экологические ассоциации и НПО, потому как отечественных энергетиков куда больше волнует повышение тарифов.

В настоящее время стремление к использованию альтернативных источников энергии можно назвать мировой тенденцией в энергетическом секторе. В Казахстане это стремление довольно слабое. Известно, что Казахстан располагает значительными запасами возобновляемых энергетических ресурсов. На Второй международной бизнес-конференции Азиатского общества, проходившей в 2008 году, Министерство энергетики и минеральных ресурсов РК оценило потенциал республики более чем в 2,7 трлн кВт.

По данным метеорологов, в Казахстане около 300 дней в году являются солнечными, что и привело задуматься о строительстве предприятия по производству солнечных батарей. Ученые полагают, что за солнечными технологиями большое будущее. Ведь в Казахстане есть все необходимые условия для развития альтернативной энергетики на основе использования энергии солнца. Только запасы кварцевого сырья примерно составляют 267 млн. тонн. Также есть источники месторождения других минералов, в их числе и редкоземельных, которые необходимы для производства таких фотоэлементов, как галлия, мышьяка, германия, кадмия. На основании этого уже на протяжении более 20 лет развиваются фототехнологии, а Казахстанские солнечные арсенид - галиевые антенны применялись на советских космических спутниках. КПД этих антенн составлял 24%, что делал их одними из самых лучших в мире. Но все передовые разработки применялись только в военно - промышленных целях и оставались совершенно закрытыми для остальной науки.. Выпускаемые солнечные батареи в Казахстане будут значительно дешевле зарубежных аналогов, при этом они также будут экологически чистыми и обладать всеми важными характеристиками. В Казахстане достаточно объектов, где уже довольно много лет применяются солнечные установки и теперь, когда собственные технические решения найдены, а гелиотехника значительно удешевлена, позволяет начать производство солнечных батарей и нашей стране. Запланирована разработка Комплексного плана развития энергии будущего на 2013-2017 годы.

Географическое расположение Казахстана и связанная с ним относительно высокая солнечная активность и большое количество солнечных часов в году делают нашу страну привлекательной для развития солнечной энергетики. В настоящее время на казахстанский рынок поставляются импортные образцы техники для солнечной энергетики. Это сильно сказывается на ценах. Например, стоимость фотоэлектрических систем освещения (уличных фонарей с солнечной батареей) составляет 200–250 тыс. тенге. Переносные станции подзарядки — 170–200 тыс. тенге. Автономные системы энергоснабжения — от 830 тыс. до 21,6 млн тенге. Электрические котлы — от 48 до 95 тыс. тенге. При подобном уровне цен солнечная энергетика доступна только наиболее богатой части общества.

Основным фактором, сдерживающим развитие мирового фотоэлектрического рынка в том числе и в Казахстане, является ограниченность ресурсов полупроводникового кремния. Наличие богатой минерально-сырьевой базы, развитой металлургической и химической промышленности, высокой энергообеспеченности ряда регионов страны, соответствующего научно-технического потенциала и определенного научного задела в области кремниевых технологий создает для Казахстана хорошие возможности для организации кремниевой отрасли и занятия соответствующей ниши на мировом рынке кремниевых материалов.

В условиях ежегодного роста цен на топливо, нехватки энергоресурсов, перебоев в снабжении электроэнергией, установка солнечных мини-электростанций в жилых домах и на сезонных отгонных пастбищах позволяет обеспечить фермеров стабильным энергоснабжением, а также повлияет на снижение объемов выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ, повысит уровень комфортности проживания местного населения. Так, например, установка в одном фермерском хозяйстве оборудования мощностью 1 кВт позволит сократить выбросы парниковых газов на 750 кг в год, соответственно установка 5 мини-электростанций позволит сократить выбросы СО2 на 3,75 тонн в год.

В Казахстане более 5 тыс. поселков и большое количество крестьянских хозяйств не обеспечены электроэнергией. Таким образом, основными потребителями на рынке солнечной энергетики страны будут удаленные потребители, не подключенные к действующим электрическим сетям.

Для участия в проекте выбраны 5 фермерских хозяйств из 5 районов Южно-Казахстанской бласти: Сайрамский район, с.Ширкин – ПК «Кара-Казим»; Толебийский район, с. Бирколик – КХ «Амиралиев»; Казыгуртский район, с. Рабат – КХ «Тлектес»;
Туркестанский район, с.Жана-Икан – КХ Магжан; Тюлькубасский район, с. Даубаба - КХ «Даулет».

ФЭС, установленная в ПК «Кара-Казим», позволит во время проведения тренингов и семинаров демонстрировать возможности фотоэлектрических станций. ФЭС, установленная в КХ «Даулет», Тюлькубасского района пока используется в стационарных условиях. Планируется, что данная станция будет использоваться на отгонных пастбищах. В крестьянском хозяйстве «Магжан», Туркестанского района освещение используется и на улице за счет применения удлинителя. В КХ «Тлектес» ФЭС установлена на передвижном вагончике, вблизи водопоя. В КХ «Амиралиева», Толебийского района ФЭС установлена на отгонном пастбище.

С 2000 – 2010 год в Казахстане установлено различных фотоэлектрических станций суммарной мощностью почти 300 кВт. Одна из станций, как пилотный проект была разработана для полицейских постов, предназначена для освещения и подзарядки радиостанций. В Парке Информационных Технологий (п. Алатау) установлена 10 кВт станция, на сегодняшний день самая крупная в СНГ. Скептики заявляют, что, несмотря на 300 солнечных дней в Казахстане, солнечные батареи не смогут на должном уровне отапливать некоторые регионы страны, где морозы бывают до – 40 градусов.
Кроме того, не каждый домовладелец сможет позволить себе такую роскошь.

Возможно, альтернативные источники энергии приобрели бы большую популярность, если бы не их дороговизна и то, что окупаются они лет через 30 – 40.Срок службы у большинства из них около 30 лет, но не менее важным аспектом является и обслуживание батарей. Поэтому летом два раза в неделю необходимо протирать солнечную панель, зимой сгребать снег и следить за тем, чтобы не появилась ледяная корка. Иначе гарантийный срок службы резко сократится. Но есть и плюс. Установив солнечные батареи, можно сэкономить до 70% в год на электроэнергии и горячей воде.Несомненно, успешное проведение ЭКСПО 2017 в Астане будет способствовать укреплению авторитета государства на мировой арене и Казахстан займет достойное место в производстве и использовании энергии будущего.

 

Список литературы:

1.Ю. Тёльдеши, Ю. Лесны. Мир ищет энергию. «Мир», Москва, 1981

2.В.А.Кириллин.Энергетика сегодня и завтра. «Педагогика», Москва,1983

3.«Стратегия «Казахстан-2050» - новый политический курс состоявшегося государства» Послание Президента Республики Казахстан- Лидера нации Нурсултана Назарбаева народу Казахстана.Астана.2012.

4. «Казахстан в новой глобальной реальности: рост, реформы, развитие».

Послание Президента Республики Казахстан Н.Назарбаева народу Казахстана. Астана.2015.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Конференции

☑ Современный урок: эффективная организация образовательного процесса (для учителей)

☑ Expo-2017 (для учащихся)

Конкурсы для учащихся

➤ Взгляд в будущее (конкурс сочинений)

Русская поэзия последних десятилетий XX века (Литературный конкурс)

Конкурсы для учителей

Лучшая презентация к уроку

Лучшая разработка внеклассного мероприятия

Лучшая разработка классного часа

Лучший сценарий праздника

Лучший сайт педагога

Лучшая разработка урока с использованием ИКТ

Лучшая разработка открытого урока

Лучшая разработка урока в начальной школе

Лучшая разработка практического занятия

Лучший конспект занятия с использованием игровых приёмов

Лучший конспект занятия в детском саду

Лучшая разработка занятия по патриотическому воспитанию

Лучшая разработка родительского собрания

Лучшая разработка занятия по экологическому воспитанию

Лучшая разработка занятия в классе предшкольной подготовки

Лучшая разработка мастер-класса

Лучшая разработка спортивно-массового мероприятия