🗊Презентация Энергоактивные здания с использованием солнечной энергии

Лекция 7-8: Энергоактивные здания с использованием солнечной энергии -2 час. Преподаватель: м.т.н., ассист.проф. Джундубаева Аида Жамантаевна Алматы 2016

Альтернативные источники энергии Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные (тепловая ТЭС, энергия потока воды - ГЭС, атомная энергия - АЭС), однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде. Альтернативные источники энергии: Солнечные электростанции Ветряные электростанции Геотермальные станции Приливные электростанции Волновые электростанции Малые ГЭС

Солнце как альтернативный источник энергии. Во второй половине XX в. в связи с бурным развитием космонавтики начали разрабатывать проблему гелиоэнергетики — преобразование солнечного излучения в электрическую энергию. В настоящее время получение электроэнергии от гелиоустановок осуществляется с помощью солнечных батарей (коллекторов).

Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить параллельно, то получается солнечная батарея, способная питать электроэнергией электронную аппаратуру на космических кораблях, спутниках, а в современном мире, и частично обеспечить потребность в необходимой электроэнергии. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни - более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего периода эксплуатации. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния.

Достоинства Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей; Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки Зависимость от погоды и времени суток; Сезонность в средних широтах; Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в вечерних сумерках, в то время как пик электропотребления приходится именно на вечерние часы; Нерентабельность в высоких широтах (северные районы); Необходимость аккумуляции энергии; Высокая стоимость конструкции; Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения; Нагрев атмосферы над электростанцией; Необходимость использования больших площадей; Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., что ставит под вопрос экологическую чистоту производства и утилизации батарей.

Распределение солнечной радиации

Количество солнечной энергии, достигающей на поверхность Земли, изменяется из-за движения земли вокруг свой оси и Солнца. Эти изменения зависят от времени суток и времени года. Обычно в полдень на Землю попадает наибольшее количество солнечной радиации, чем рано утром или поздно вечером. В полдень Солнце находится в зените, и длина пути прохождения лучей Солнца через атмосферу Земли сокращается. В следствии этого, меньшее количетсво солнечных лучей преломляется и отражается, а значит больше солнечной радиации достигает поверхности земли. Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависит от ряда факторов: Количество солнечной энергии, достигающей на поверхность Земли, изменяется из-за движения земли вокруг свой оси и Солнца. Эти изменения зависят от времени суток и времени года. Обычно в полдень на Землю попадает наибольшее количество солнечной радиации, чем рано утром или поздно вечером. В полдень Солнце находится в зените, и длина пути прохождения лучей Солнца через атмосферу Земли сокращается. В следствии этого, меньшее количетсво солнечных лучей преломляется и отражается, а значит больше солнечной радиации достигает поверхности земли. Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависит от ряда факторов: • Широты; • Местного климата; • Сезона года; • Угла наклона поверхности по отношению к Солнцу. Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, отличается от среднегодового значения: в зимнее время - менее чем на 0,8 кВт*ч/м2 в день на Севере Европы и более чем на 4 кВт*ч /м2 в день в летнее время в этом же регионе. Различие уменьшается по мере приближения к экватору. Количество солнечной энергии зависит и от географического месторасположения объекта: чем ближе к экватору, тем оно больше. Например, среднегодовое суммарное солнечное излучение, падающее на горизонтальную поверхность, составляет: в Центральной Европе, Средней Азии и Центральном регионе России - приблизительно 1000 кВт*ч/м2; в Средиземноморье - приблизительно 1500 кВт*ч /м2; в большинстве пустынных регионов Африки, Ближнего Востока и Австралии - приблизительно 2200 кВт*ч/м2. Таким образом, количество солнечной радиации существенно различается в зависимости от времени года и географического положения. Этот фактор играет важнейшую роль при расчете эффективности использования электростанций, в которых используются солнечные батареи.

Прямое солнечное излучение на поверхность

СРС 7. Принцип работы фотоэлемента СРС 8. Применение солнечной энергии в Казахстане.