Солнечная энергетика Украины

Солнечная энергия считается наиболее емким, естественным и доступным из возобновляемых энергоисточников.

В ее использовании накоплен, пожалуй, наиболее значительный исторический опыт.

Однако проблемы эффективной утилизации солнечной энергии и разнообразие практических способов ее использования порождают новые экономико-организационные и технологические решения в этой области энергетики.

Общие сведения. Солнце ежесекундно излучает 12 — 1020 кВт. ч теплоты, что эквивалентно 1,25 1016 т у.т. (Плотность солнечного потока в космосе равна примерно 1,35 кВт/м2.) На Землю попадает часть этой энергии — около 1 1018 кВт. ч (123 10|2т у.т.) за год. Это почти в 10000 раз больше мирового потребления энергии и примерно в 100 раз больше энергии всех разведанных горючих ископаемых на Земле.

Максимальная интенсивность солнечного излучения на поверхности Земли равна 1 кВт/м2, однако продолжительность его составляет всего 1…2 часа в летнее время. Средняя интенсивность солнечного излучения в большинстве районов земного шара составляет 200…250 Вт/м2.

Непосредственно на поверхность Земли попадает около 50 % общего количества солнечного излучения, которое проходит через верхние слои атмосферы.

Величина энергии солнечной радиации в значительной мере зависит от астрономических и метеорологических факторов — высоты Солнца над горизонтом, продолжительности дня, облачности, влажности и прозрачности атмосферы. Схема графоаналитической модели, иллюстрирующей эти утверждения и являющейся основанием для проведения расчетов интенсивности поступления солнечной энергии. Конус солнечных лучей, поступающих в расчетную точку в заданный период года, на заданной широте определяет фактическое время инсоляции.

Поступление суммарной солнечной радиации изменяется, достигая своего максимума в полдень на протяжение суток; максимума в летние месяцы и минимума в зимние месяцы — на протяжение года. Различным регионам планеты также присуща разная интенсивность солнечной радиации в течение года — в районах пустынь в зимнее время поступление суммарной солнечной радиации почти в 2 раза меньше по сравнению с летним периодом года, в районах высоких широт — меньше почти в 10 раз. В южных районах Украины это соотношение составляет 4…5, а в северных — 6…7. Переменными величинами являются сами составляющие суммарной солнечной радиации (прямая и рассеянная солнечная радиация), причем часто увеличение одной из величин приводит к уменьшению другой, почти не влияя на их сумму. Составляющая прямой солнечной радиации в суточной сумме солнечной радиации, которая попадает на горизонтальную поверхность Земли, может находиться в диапазоне от 90 % в очень ясный день и до 0 % при густой облачности.

Величина суммарной солнечной радиации с увеличением высоты местности до 200 м практически не изменяется. В данном случае изменяется соотношение ее составляющих: увеличение прямой солнечной радиации компенсируется уменьшением рассеянной солнечной радиации. Для более полного представления о мощности и потенциале солнечного излучения сравним его с мировым годовым энергопотреблением, которое в 1992 г. составляло около 12,13 млрд т у.т., что соответствует 98,74 • 1015 Вт • ч. Если разделить это значение на среднегодовое количество часов (8760), го получим мощность энергетического потока 11,27 х 10*12 Вт (11,27 ТВт). Таким образом, энергия, поглощаемая атмосферой и поверхностью Земли на протяжение года, почти в 11000 раз превышает годовое потребление энергии на планете.

Первая часть этой энергии поглощается атмосферой, сушей, океаном и превращается в тепловую энергию, которую с помощью технических устройств можно использовать в виде тепловой и электрической энергии.

Под действием второй части энергии (40 000 ТВт) происходят испарение, циркуляция и выпадение воды, что приводит к возникновению течений рек, морей и океанов.

Под действием третьей части энергии (370 ТВт) образуются температурные перепады, приводящие к возникновению атмосферных потоков воздуха (ветер).

Четвертая, самая малая часть энергии (40 ТВт или 0,03 % общего потока энергии), поглощается растениями и в результате прохождения процессов фотосинтеза накапливается в виде органических соединений. Этот поток энергии один из самых важных — благодаря нему осуществляются физиологические процессы всех живых организмов. В процессе фотосинтеза в химическую энергию превращается только 1…2 % солнечной энергии, но даже такой малой доли энергии достаточно для существования всего живого мира.

Горючие ископаемые (уголь, торф, нефть) произошли также благодаря энергии Солнца. Материалом для них служили остатки растительности и живых организмов, которые в результате долгосрочных процессов без доступа воздуха и под действием высокой температуры и давления превращались в торф, уголь и нефть. Таким образом, на протяжении миллионов лет проходил процесс накопления солнечной энергии.

Дата публикации: 03.03.2013

Похожие записи:

• Производственные возможности и программы развития ветроэнергетики Украины
• Возможности использования ветроустановок различных типов
• Использование энергии ветра в Украине. Исторический экскурс
• Состояние и направление развития ветроэнергетики в Украине
• Оборудование ветроэнергетики
• Ветроэнергетика Украины