Сторінка
2

Відновлювані енергоресурси, їх характеристика та види

Сонячна енергетика грунтується на перетворенні сонячного випромінювання в електричну (сонячні електричні системи) чи теплову енергію (сонячні теплові системи - виробляють теплоту для одержання гарячої води, опалення приміщень тощо).

Сонячна енергія найефективніше може бути використана як теплова. Перевагою таких систем є високий коефіціент корисної дії (ККД), який сягає 45-60%, а в разі застосування концентраторів - 80-85%. Тепло отримане в сонячних системах теплопостачання використовується для нагрівання води, опалення будівель, у сільському господарстві, у технологічних процесах у промисловості.

Широкого розповсюдження набуло використання низькотемпературних сонячних систем, де теплоносій нагрівається до 100-2000C. Але іноді потрібні більш високі температури, і з цією метою використовують різного типу концентратори сонячного випромінення, що дозволяє досягати високих температур (до 3000 градусів за Цельсієм), чого достатньо навіть для плавки металів.

Прості водонагрівачі утримують весь об'єм рідини, яку необхідно на­гріти. До них належать:

· відкритий резервуар на поверхні землі (наприклад, басейн). Це найпростішій нагрівач води.

· чорний резервуар - ємністьз чорною матовою повер­хнею, в якій міститься рідина. Нагрівачі цього типу прості у виготовленні і дозволяють нагрівати воду до температури 45°С.

· проточні нагрівачі . В такій системі вода протікає по пара­лельних трубках, закріплених на чорній металевій пластині.

Водонагрівачі більш складної конструкції нагрівають за певний час лише незначну частину рідини, яка потім, як правило, накопичується в окремому резервуарі для використання енергії у потрібний час.

Найбільш поширеним є використання сонячного випромінювання для нагрівання води в системах опалення та гарячого водопостачання за допомогою сонячних колекторів.

Їх підрозділяють на одноконтурні (прямі) і двоконтурні (непрямі). В одноконтурних системах циркулює вода, а в двоконтурних - теплоносій-антифриз (звичайно з вмістом поліпропіленгліколю). Цей теплоносій потрібний для того, щоб сонячна система теплопостачання могла використовуватися цілий рік. Спочатку антифриз нагрівається в колекторі, а потім він нагріває воду через теплообмінник.

Найпоширеніші пласкі (не фокусуючі) приймачі дозволяють збирати як пряме, так і розсіяне випромінення, а відтак працювати як у сонячну, так і хмарну погоду. Основним елементом сонячної нагрівальної системи(колектора) є приймач, у якому відбувається нагрівання рідини за рахунок сонячного випромінення Принцип дії його дуже простий: промені сонця, проникаючи крізь скло колектора (проходить близько 80-85%) зустрічаються з чорним дном колектора (абсорбером) і в значній мірі поглинаються ним. Абсорбер починає випромінювати інфрачервоне випромінювання, яке не може проникнути крізь скло назовні; знизу витоку тепла запобігає шар теплоїзолючого матеріалу. Акумульоване таким чином тепло передаеться теплоносію, що протікає по трубках, розташованих на дні колектора. Прокачування нагрітої рідини може здійснюватися як вимушено - активні системи, або системи з примусовою циркуляцією теплоносія, з використанням помп, так і природним шляхом - пасивні системи, або термосифонні, з природною циркуляцією, яка зумовлена перепадом температури і тиску, природною конвек­цією. В останньому випадку нагрівач повинен розміщуватися нижче накопичувача на­грітої води.

Системи зі штучною циркуляцією вигідні, оскільки для їх створення можна використовувати існуючі водонагрівальні системи, підключаючи до них приймач сонячного випромінювання і насос. Вадою цих систем є залежність від електроенергії, без якої вони не будуть працювати.

Сьогодні у світі обладнано понад 30 млн. м2 сонячних колекторів для гарячого водопостачання. Дві третини припадає на країни Європейського Союзу. Популярність цієї технології весь час зростає. Денна продуктивність таких колекторів на широті 50o (на рівні Києва) сягає 50-60 літрів води, нагрітої до 60 .70o з квадратного метра. Коефіцієнт корисної дії сонячного колектора сьогодні складає від 40 до 60% і визначається його оптичними характеристиками, якістю теплової ізоляції, інсоляцією і температурами теплоносія та навколишнього повітря. Ефективність термальних геліоприймачів підвищується до 80-85%, якщо вони оснащені тими чи іншими лінійними концентраторами: дзеркальними поверхнями, що концентрують випромінення.

Енергія вітру. Близько 1% сонячної енергії, яку отримує Земля, спричиняє рух атмосферних повітряних мас, викликаний пере­падом температур у різних шарах атмосфери через нерівно­мірний нагрів її Сонцем. Отже, енергія Сонця перетворюється в механічну енергію вітру. Установки, що в свою чергу перетворюють енергію вітру на корисну механічну або електричну енергію, називають вітроенергетичними (ВЕУ) або вітрогенераторами.

Розвиток вітроенергетики відбувся, насамперед, у країнах, які не мають власних потужних джерел енергії: великих рік, нафти, газу, вугілля. Стимулом для розвитку вітроенергетики є також бажання виробляти на своєї території екологічно чисту енергію.

Деякі місцевості у Данії, Німеччи­ні й Іспанії одержують 10-15% електрики від вітру. Автономні вітроустановки можуть замінити дизельні електростанції, опалювальні установки, що працюють на нафтопродуктах. ВЕУ також можуть бути призначені для безпосереднього виконання механічної роботи, наприклад, приведення в дію водяного насоса.