Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 303
Скачиваний: 20
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина.
Факультет Энергетический
Кафедра Эксплуатации электрооборудования
РЕФЕРАТ
Тема: «Солнечная энергетика»
Работу выполнила:
Студент 1 курса 22-18 группы
Жолдангоровой Камилы
Г.Астана 2023.
Содержание:
-
Введение 3 -
История развития солнечной энергетики 4 -
Солнечная энергия: преимущества и недостатки 5 -
Концепция «солнечного» дома 7 -
Перспективы развития солнечной энергетики в Казахстане 8 -
Социально-экологические характеристики солнечной энергетики 9 -
Заключение 10 -
Список литературы 11
2
Введение
Энергетика является той отраслью экономики, которая является индикатором уровня развития производства, науки и страны в целом. Человечество за всю историю своего существования израсходовало примерно 950 трлн кВт/ч энергии всех видов. Поэтому проблема освоения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии становится все более актуальной. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана. В последнее десятилетие интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях они неограниченны.
Потенциальные возможности энергетики, основанной на применении непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Использование всего 0,0005% энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а 0,5% - полностью покрыть потребности на перспективу.
Солнечная энергия - кинетическая энергия излучения (в основном света), образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку ее запасы практически неистощимы (Солнце будет «светить» ещё примерно 4 млрд лет), ее относят к возобновляемым энергоресурсам. Подсчитано, что небольшого процента солнечной энергии вполне достаточно для обеспечения нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас, но и в обозримом будущем. Более того, независимо от того, будем мы ее использовать или нет, на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится.
Солнце - источник энергии очень большой мощности. Всего 22 дня солнечного сияния, приходящей на Землю, равны всем запасам органического топлива на планете.
Солнечная энергия может быть использована для теплоснабжения (горячего водоснабжения, отопления), сушки различных продуктов и материалов, в сельском хозяйстве, в технологических процессах в промышленности.
3
История развития солнечной энергетики
Первые опыты использования солнечной энергии в технике относятся к 17 веку. В частности, в 1600 году во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В 1866 г. француз А. Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут..
В 1839 году французский физик Эдмонд Беккерель открыл фотоэлектрический эффект. Он создал ячейку из металлических электродов и обнаружил, что она производит больше энергии, если подвергается воздействию солнечного света.
В 1883 году Чарльз Фриттс создал первые солнечные элементы из селена, опираясь на открытие Смита. Они были похожи на те, что используются сегодня, с той лишь разницей, что современные производители вместо селена используют кремний. Наконец, в 1954 году Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон создали первый кремниевый солнечный элемент в Bell Labs.
В 1890 г. профессор В. К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000 ˚C.
Американские эксперты считают многообещающей солнечную термоэнергию, для производства которой используются солнечные рефлекторы, собирающие и концентрирующие тепло и свет, при посредстве которых нагревается вода.
4
Солнечная энергетика: преимущества и недостатки
Преимущества солнечной энергии
Устойчивость
Преимущество солнечной энергии заключается в том, что она является устойчивой альтернативой ископаемому топливу. В то время как у ископаемого топлива есть срок годности, который может быстро приближаться, солнце, вероятно, будет существовать по крайней мере несколько миллиардов лет.
Низкое воздействие на окружающую среду
Солнечная энергия оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с ископаемым топливом. Выбросы парниковых газов незначительны, поскольку технология не требует сжигания топлива. Кроме того, хотя концентрирующие солнечные тепловые установки (CSP) сравнительно неэффективны в использовании воды в зависимости от типа используемой технологии, правильная технология значительно повышает эффективность, в то время как фотоэлектрические (PV) солнечные элементы не требуют воды для выработки электроэнергии.
Энергетическая независимость
Поскольку солнце светит по всему земному шару, это делает каждую страну потенциальным производителем энергии, что обеспечивает большую энергетическую независимость и безопасность. Солнечная энергия не только обещает обеспечить безопасность и независимость на национальном уровне; солнечные панели могут быть установлены в отдельных домах, обеспечивая электроэнергию, которая не зависит от подключения к более крупной электрической сети.
Недостатки солнечной энергии
Неустойчивость
Одна из самых больших проблем, связанных с технологией солнечной энергии, заключается в том, что энергия вырабатывается только тогда, когда светит солнце. Это означает, что в ночное время и в пасмурные дни может прерваться подача электроэнергии. Дефицит, вызванный этим перерывом, не был бы проблемой, если бы существовали недорогие способы хранения энергии, поскольку чрезвычайно солнечные периоды могут фактически генерировать избыточную мощность. Поскольку глобальная мощность солнечной энергетики продолжает расти, такие страны, как Япония и другие мировые лидеры в области технологий солнечной энергетики, сосредоточены на разработке адекватных накопителей энергии для решения этой проблемы.
Нехватка материалов
Некоторые солнечные технологии требуют редких материалов при их производстве. Однако это в первую очередь проблема фотоэлектрической технологии. Многие из редких материалов являются побочными продуктами других процессов, а не объектом целенаправленных усилий по добыче. Переработка фотоэлектрических материалов и достижения в области нанотехнологий, повышающие эффективность солнечных элементов, могут помочь увеличить предложение, но, возможно, поиск заменителей материалов, которые существуют в большем изобилии, может сыграть свою роль.
Экологический недостаток
Одним из экологических недостатков солнечной технологии является то, что она содержит многие из тех же опасных материалов, что и электроника. Поскольку солнечная энергия становится все более популярным источником энергии, проблема утилизации опасных отходов становится дополнительной проблемой. Однако, при условии решения проблемы надлежащей утилизации, сокращение выбросов парниковых газов, обеспечиваемое солнечной энергией, делает ее привлекательной альтернативой ископаемому топливу.
6
Концепция «солнечного» дома
За последние 15-20 лет "солнечные" дома стали популярными. В самом простом и наиболее распространенном варианте большая часть энергетических потребностей такого дома обеспечивается солнечным светом и теплом, за счет чего затраты других энергоносителей снижаются на 40-60%. А "солнечный" дом, оснащенный эффективной тепловой установкой, может полностью удовлетворить запросы его обитателей в тепле и свете даже без использования других источников энергии. И при этом - никаких отключений и перебоев в подаче электроэнергии, никаких проводов извне, никаких счетчиков, никаких запасов дров или угля.
Реализованных проектов "солнечных" домов, частично или полностью обеспечивающих себя солнечной энергией, в мире довольно много. Их строят не только в теплых краях (Египет, Израиль, Турция, Япония, Индия, США) и в странах с умеренным климатом (Франция, Англия, Германия), но и во многих северных регионах (Швеция, Финляндия, Канада, Аляска). Ежегодно в западных странах вводятся сотни тысяч квадратных метров жилья в энергосберегающих "солнечных" домах.
7
Перспективы развития солнечной энергетики в Казахстане
Казахстан является самым крупным источником выбросов парниковых газов в Центральной Азии. И это только та малая часть известная населению.
Логическим решением минимизировать вред окружающей среде является использование экологически безвредных, возобновляемых источников энергии, если конечно людей ответственных за это решение на самом деле интересует зеленый и процветающий Казахстан.
К возобновляемым источникам энергии(ВИЭ) постепенно переходит весь мир, так как использование энергии солнца, ветра и воды является не только экологически чистым методом, но и не исчерпывает ресурсы нашей планеты.
При подготовке предложений по использованию гелиевой энергетики эксперты оценили количество солнечных часов в году и энергию излучения солнца, приходящуюся на один квадратный метр. Эти данные составляют соответственно: до 3000 часов в год и до 1800 киловатт/часов на один квадратный метр в год. До недавнего времени этот гигантский потенциал был не востребован. Но в конце 2012 года, Н.А. Назарбаев в столице Казахстана ввел в строй производство по изготовлению солнечных батарей. В Астане это производство будет работать, используя только и исключительно отечественный кремний. Кроме Астаны сейчас работают отечественные солнечные батареи в Павлодаре, Караганде, Шахтинске, других городах Казахстана.
Завод Astana Solar, используя новейшие технологии и отечественное сырье, начал выпускать не только отдельные компоненты солнечной фотовольтаики, но и полностью укомплектованные гелиевые электростанции мощностью от одного до пяти киловатт.
8
Социально-экологические характеристики солнечной энергетики
По сравнению с другими видами энергетики солнечная энергетика в целом является одним из наиболее чистых в экологическом отношении видов энергии. Однако избежать полностью вредного воздействия солнечной энергетики на человека и окружающую среду практически не удается, если учесть всю технологическую цепочку от получения требующихся материалов до производства электроэнергии.
Наиболее характерны в этом аспекте солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ), эксплуатация которых наносит минимальный вред среде. Но производство полупроводниковых материалов является весьма экологически и социально опасным. В связи с этим в ряде стран мира существуют весьма жесткие требования к производству полупроводников для СФЭУ, а также к хранению, транспортировке и ликвидации вредных веществ от производства СФЭУ, ограничения контакта персонала с этими веществами и т. д.
Наиболее опасны в этом отношении кадмий Cd, а также галлий Ga, мышьяк As, и теллур Te. Сегодня наиболее изучено вредное воздействие кадмия на здоровье человека и даже введены запреты на использование в бытовых устройствах его соединений. Весьма токсичны и некоторые соединения селена. Например, SeH, (селен водород) - отрицательно влияют на органы дыхания.