Солнечная энергия как альтернативный источник энергии
презентация к уроку по географии

ССЫЛКА: ;ouid=100966862471172691270&rtpof=true&sd=true
История развития
История развития солнечной энергетики начинается задолго до нашей эры, когда люди начали использовать тепло и свет Солнца для обеспечения своих потребностей. Один из первых способов использования солнечной энергии - это сушка продуктов на солнце.

Следующий важный этап в истории солнечной энергетики пришелся на 1839 год, когда французский ученый Эдме Беккерель обнаружил явление фотоэлектрического эффекта. В 1883 году американский изобретатель Чарльз Фритц создал первую солнечную ячейку, которая работала на основе фотоэлектрического эффекта.

В 1954 году компания Bell Labs произвела первые коммерческие солнечные батареи, которые использовались в космических аппаратах. В 1970-х годах была проведена активная работа над созданием более эффективных и дешевых солнечных батарей, что привело к резкому снижению стоимости солнечной энергии.

В настоящее время солнечная энергетика является одним из наиболее быстрорастущих и перспективных направлений в области возобновляемых источников энергии. В различных странах мира проводятся крупные инвестиции в развитие солнечной энергетики, строятся солнечные фермы и парковки, устанавливаются солнечные панели на крышах зданий и частных домов.

Принцип работы

Солнечные батареи – устройства, преобразующие солнечную энергию в электричество. Солнечные батареи состоят из фотоэлектрических ячеек, запакованных в общую рамку и покрытых антибликовым покрытием и стеклом. Каждая из них сделана из полупроводникового материала, обычно кремния с примесью фосфора. Солнечные лучи падают на отрицательно заряженную панель, выбивая электроны из атомов металла. Это приводит к возникновению электрического тока.

Солнечные коллекторы – менее популярные устройства, преобразующее солнечную энергию в тепло, обычно используется для нагрева воды. Поглощающая поверхность устройства нагревается от солнца и отдает тепловую энергию змеевику, по которому циркулирует теплоноситель. А он теплоносителя человек получает тепло для нагрева воды или обогрева помещений.

Плюсы и минусы использования солнечной энергии

Плюсы:

1)Экологичность. Получение электрической энергии в промышленных масштабах наносит колоссальный урон природе, когда как получение солнечной энергии не представляют никакой угрозы для окружающей среды, потому что не имеет никаких выбросов CO2 или других вредных веществ в атмосферу.

2)Продолжительный срок службы. Одна солнечная батарея служит до 30 лет. Столь продолжительному сроку службы оборудование обязано надежным комплектующим, а также практически полному отсутствию подвижных частей.

3)Возобновляемая энергия. Солнечный свет существует всегда, поэтому мы не можем израсходовать его запасы, в отличие от газа, нефти и угля, используемых на ТЭС.

4) Автономность. Солнечные панели не зависимы от сети электрообеспечения(не требуют подключение длинных проводов), что позволяет использовать солнечную энергию в самых отдаленных районах. Единственное условие для их функционирования – это наличие солнечного света.

5)Бесшумность. Электричество вырабатывается без какого-либо шума, поэтому солнечные батареи могут располагаться, например, в жилых районах без риска кому-либо помешать.

Минусы:

1)Неэкологичность. Производство аккумуляторов, необходимых для сбора и запасов энергии при использовании солнечных батарей, не экологично, т.к. в процессе используется большое количество токсичных металлов и веществ. Кроме того утилизация аккумуляторных батарей также наносит вред природе.

2)Высокая стоимость. Производство и установка солнечных батарей стоят очень больших денег.

3)Зависимость от погоды и времени суток. Энергия не может вырабатываться если нет солнечного света, то есть в пасмурную погоду, ночью и при наличии загрязнений на само панели.

4)Солнечные панели занимают много места. Для получения мощности 1 кВт потребуется батарея, с общим весом около 100 кг, такие батареи займут площадь более 15 м2. Для получения энергии в промышленных масштабах, потребуется определить очень много пространства только под солнечные панели.

5)Низкий КПД. Современные солнечные батареи перерабатывают от 12% до 18% солнечного света. Относительно других источников энергии это сравнительно низкий показатель.

Области применения:

1) Сельское хозяйство. Сегодня солнечные батареи активно используются на фермах и в тепличных хозяйствах всего мира. Существует множество вариантов установки солнечной батареи, например в качестве кровельных конструкций теплиц или в качестве теневого навеса, Для лука, огурцов или картофеля частичное затенение не только не снижает урожайности, но даже повышает ее уровень. А объема выработанной энергии оказывается вполне достаточно для полного автономного обеспечения с/х объектов. Такой электроэнергией также обеспечиваются вентиляционные системы, обогревательные приборы различных помещений в зимнее время, оборудование для полива садов, цветников, полей.

2) Солнечная кухня. Солнечная кухня представляет собой бытовую гелиоустановку, предназначенную для приготовления пищи. Основным элементом является гелиоконцентратор, который фокусирует солнечные лучи на поверхности приемника излучения – посуды, в которой готовится пища. Зачастую гелиоконцентраторы, используемые для солнечной кухни, имеют невысокую точность фокусирования солнечного излучения, однако ее вполне достаточно для удобства в бытовом применении. Вращение вслед за видимым движением Солнца осуществляется вручную, а КПД установки достигает 55-60 %. Если говорить о преимуществах использования солнечной кухни, то можно отметить ее компактность для использования в походных условиях, незаменимость при отсутствии газоснабжения и, безусловно, бюджетность данной установки.

3) Исследование космоса. На данный момент в условиях космического пространства не существует иного способа добычи электроэнергии, кроме как использования солнечных батарей. Впервые солнечные панели были установлены на спутниках Vanguard-1 (США) и «Спутник-3» (СССР), которые отправились в космос еще в 1958 году. Солнечные панели сейчас установлены на Мировой Космической станции, на всех орбитальных спутниках. В космосе действительно не обойтись без солнечной энергии.

4) Светильники на солнечных батареях. Сегодня уже мало кого удивишь использованием фотоэлектрических систем для ночного освещения улиц, автострад и других территорий. Эти системы имеют автономное электроснабжение на базе солнечного модуля, что позволяет сделать освещение мало затратным. В течение светового дня фотоэлектрический элемент заряжает аккумуляторы, превращая солнечную энергию в электрическую. В ночное время светильник автоматически загорается и продолжает гореть до наступления рассвета. На зарядку аккумуляторов интенсивность солнечного излучения не влияет, он способен заряжаться даже в пасмурную погоду, не говоря уже о зимнем сезоне.

5)Локальные источники энергии. В Москве и за границей уже давно существуют полностью автономные автобусные остановки, оснащенные солнечными батареями. Такие остановки самостоятельно вырабатывают и сохраняют электроэнергию, от некоторых из них можно даже зарядить телефон. Кроме того небольшие солнечные панели установлены в калькуляторах, что обеспечивает практически бескнечную работу данного устройства. Кроме того это очень удобно тем, что калькуляторы не требуют подзарядки.