Реферат: Возобновляемые источники энергии. Энергия солнца. Возможности использования в России и на Урале
С учетом
перспективы разработок, ведущихся в этом направлении, можно смело
прогнозировать, что к 2015 году появятся новые гелиосистемы, с большей
эффективностью и сроком окупаемости до 1 года. Стоимость установок сегодня уже
на порядок ниже, чем была 10 лет назад.
Можно ли
использовать энергию солнца в энергоснабжении жилых зданий, расположенных в средней
полосе России?
Долгое время
в нашей стране считалось, что солнечные установки целесообразны только в
регионах с жарким климатом. Однако опыт использования их в таких местностях,
как Аляска, Канада, Норвегия, Северная Америка, близких по климатическим
условиям, показывает, что их можно применять и в нашей средней полосе, в
частности в Московской области. Московская область размещена на
Восточно-Европейской равнине в зоне перехода от Смоленско-Московской
возвышенности до Мещерской низменности. Переходное положение между разными
природными районами создает в области значительные перепады высот на местности.
Природно-климатических условий достаточно для круглогодичной эксплуатации
энергии солнца.
Различные
строительные приемы использования возобновляемых источников энергии как в
реконструируемых зданиях, так и при новом строительстве дают такую возможность.
Надо только правильно их использовать.
В 60-70-х гг.
в нашей стране предпринимались шаги по использованию нетрадиционных видов
энергии. В это время появились также фотоэлектрические установки автономного
электроснабжения, прекрасно зарекомендовавшие себя в космосе. К концу 80-х
годов в эксплуатации находились солнечные установки горячего водоснабжения с
общей площадью около 150 тыс. м², а производство солнечных коллекторов
доходило до 80 тыс. м² в год. Экономические осложнения, возникшие в 90-е
годы, затормозили развитие использования нетрадиционных видов энергии в нашей
стране. Однако сегодня и в нашей стране НВИЭ получают все большее
распространение.
Солнечная энергия
используется в основном для производства низкопотенциального тепла,
коммунально-бытового горячего водоснабжения и теплоснабжения. Общемировое
производство низкопотенциального тепла в ближайшей перспективе составит 5*106
Гкал. Мировая суммарная мощность фотоэлектрических установок достигла 500 МВт.
Создание
законодательной базы использования НВИЭ в России стимулирует дальнейшее
развитие. Законом «Об энергосбережении» 1996 г. установлена правовая основа
применения электрогенерирующих гелиоустановок. Государственной Думой и Советом
Федерации принят закон «О государственной политике в сфере использования
нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Ведется разработка
федеральной программы по использованию НВИЭ. В России на сегодня есть все
предпосылки для его дальнейшего развития. С выходом из кризисного
экономического состояния станет возможным развитие промышленности,
научно-технической базы и др. деятельности. Как и во всем мире, рост
использования этих источников необратим.
Экологическая
ситуация требует от архитекторов и строителей нового мышления. Современная
энергетика, ставшая сегодня традиционной, в зависимости от вида энергоносителя
в целом, оказывает отрицательное воздействие на экологию окружающей среды. Хотя
бы в области энергоснабжения зданий и городов необходимо принимать решения,
позволяющие эффективно использовать возобновляемые ресурсы.
Анализ
публикаций, в частности материалов Internet, показывает, что энергетические
потребности в энергии во всем мире стимулируют разработку приемов по
использованию возобновляемых источников энергии четвертого поколения. Такие
приемы при меньших затратах на монтаж и оборудование позволяют эффективно
эксплуатировать солнечные установки для энергообеспечения зданий.
Среди
разработок можно выделить два главных направления, которые следует учитывать:
разработка и
применение солнечных энергоустановок с ограниченным уровнем мощности для
энергоснабжения мелких автономных потребителей;
создание
солнечных энергетических станций ограниченной мощности в северных районах (типа
Аляски). Это может радикально решить проблему использования возобновляемой
энергии в масштабах, ощутимых в мировом энергобалансе.
Как может
осуществляться альтернативное использование солнечной энергии при эксплуатации
зданий? Рассмотрим несколько основных положений:
солнечная
энергия — воздействие солнечной радиации на здание или воспринимающие
поверхности. Для восприятия солнечной энергии необходима ориентация
воспринимающих плоскостей на южную сторону, т.е. наиболее эффективно широтное
расположение жилых домов;
пассивное
использование солнечной радиации возможно за счет восприятия и отдачи энергии
при прямом улавливании лучей через остекленные проемы (окна, витражи, витрины)
и косвенном, за счет массивов стен, крыш, ограждений зимних садов и т.п.;
активное
использование солнечной радиации возможно за счет восприятия и передачи энергии
специальными устройствами — гелиоколлекторами, солнечными фотоэлектрическими
установками наземного использования и т.п.;
возможно
устройство энергоактивных пристроек к реконструируемому зданию, конструкции и
формы которых предназначены для создания оптимального восприятия солнечной
энергии;
устройство
интегрированных систем, использующих энергию солнца в различном временном
сочетании, позволяет с большей эффективностью использовать альтернативную
энергию в организации жилой среды;
архитектурное
и конструктивное решение гелиоэнергоактивного (своими формами и конструкциями
способного воспринимать солнечную энергию) здания зависит от технологии
использования гелиосистем. Пластика решения фасадов определяет максимальную
эффективность улавливания солнечных лучей;
энергоактивные
здания с интеграцией систем, воспринимающих энергию солнца, позволяют
значительно повысить эффективность гелиосистем для климатических условий средней
полосы России.
Каковы же
основные принципы, которых следует придерживаться при проектировании или
реконструкции здания с возможностью использования строительных приемов
альтернативного энергоснабжения?
Прежде всего,
необходимо учитывать климат региона и метеоусловия конкретной местности
строительства, условия освещенности солнечными лучами гелиополя. Проект
обязательно должен учитывать условия энергосбережения, оптимального восприятия
зданием солнечных лучей;
энерговоспринимающие
части установок необходимо правильно ориентировать с учетом максимальной
эффективности;
при
проведении строительства и реконструкции жилых зданий с последующим
использованием в них альтернативного энергообеспечения необходимо стремиться к
созданию энергетически эффективного здания, теплопотери которого сведены к
минимуму за счет оптимального объемно-планировочного решения и усиленной
теплоизоляции. Предполагается экологический подход к созданию жилой среды;
рекомендуется
интегрированное использование солнечных установок с подключением
электрогенерирующих установок к электросети для сброса избыточной энергии и
забора недостающей, т.е. предусматривать дублирующую систему;
развитие
серийного производства, упрощение конструкции альтернативных систем может
значительно снизить себестоимость энергии от альтернативных систем;
при
проектировании солнечных систем для работы в климатических условиях средней
полосы России необходимо стремиться к углу наклона гелиоколлектора 700 и
возможности корректировки угла 2 раза в год в зависимости от летне-зимнего
периода (400 — летом и 700 — зимой).
Ярким уральским
примером стал дом, построенный в поселке Растущий Белоярского района.
Специалисты УГТУ-УПИ, занимающиеся изучением природной энергии, создали его
сами для себя. Из заброшенного коровника получился комфортабельный красивый дом
общей площадью 2400 м2. 25% энергии для нужд дают ветряк мощностью 4 кВт и
солнечные батареи.
В условиях
Урала солнечную энергию целесообразно использовать там, где нет других
источников питания, – говорит преподаватель кафедры электротехники Игорь
Витальевич Кирпичников. – Пока это дорогое удовольствие. За 1 Вт нужно будет
заплатить от $ 2 до 8, а за 1 кВт соответственно $ 8000. Здесь предстоят и
другие траты: солнечную батарею необходимо будет оснастить аккумулятором, чтобы
энергия именно накапливалась и была, так сказать в наличии, когда темно. К тому
же, каждый электроприбор нужно обеспечить преобразователем напряжения, т.к.
электроток из солнечных батарей получается постоянный. В общем, для Урала использование
солнечных батарей скорее получается как дополнение к основному источнику
энергии.
В санатории
“Обуховский”, расположенном в Свердловской области, испытываются энергосберегающие
технологии для последующего их внедрения. Для нагрева минеральной воды в
питьевом бювете был установлен солнечный коллектор.
В состав солнечного
коллектора входят: солнечные панели, бак-аккумулятор с теплообменником внутри,
насосная группа, блок управления (микропроцессор), расширительный бак и система
трубопроводов по двухтрубной схеме: антифриз (до -600°С) – минеральная вода.
Солнечная установка
смонтирована с целью испытать подобные технологии в условиях Свердловской
области, а также определить целесообразность их установки на Урале.
Исследование проводилось по заказу министерства энергетики и ЖКХ ГБУ СО
“Институт энергосбережения” и НПФ “Энтальпия”. Во время испытаний тепловая
мощность солнечного коллектора достигала 7,32 кВт и снижалась при прохождении
облаков до 2,43 кВт. По заключению экспертов, пилотный проект удался, но
необходимо круглогодичное испытание. В случае удачного завершения эксперимента
подобные установки появятся в ряде бюджетных предприятий области.
Выводы
1. Bo всем мире
наблюдается стремительный рост интереса к фотоэнергетике, которая в ближайшие
годы может превратиться в процветающую отрасль промышленности.
Страницы: 1, 2, 3 |