Состояние и перспективы использования гелиоэнергетики

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 
Кафедра ТЕХНОЛОГИИ ВАЖНЕЙШИХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 
 
 

 
 
 
КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Состояние и перспективы использования гелиоэнергетики. 
 

Студент

УЭФ, 3-й курс,  

(подпись)

(дата) 

    
 
 
 

Руководитель 

доцент 

(подпись)  (оценка) (дата) 
 

МИНСК

   2011 
 

 
   

   Оглавление

   Введение  …………………………………………….……………………….3

   1. Общие сведения

       1.1 Природные ресурсы, используемые в энергетике.

             1.1.1 Традиционная и альтернативная энергетика…………………..3

             1.1.2 Виды солнечной энергии (СЭ)………………………………….5

   2. Общие сведения о приемниках излучения……………………………….7

       2.1 Некоторые практические применения солнечных коллекторов……7

             2.1.1 Отопление и горячее водоснабжение…………………………  7

               2.1.2 Опреснительные установки……………………………………  9

               2.1.3 Жилой дом с солнечным отоплением…………………………10

               2.1.4 Гелиомобиль сегодня…………………………………………..12

              2.1.5 Другие применения солнечного тепла………………………..12

3. Некоторые общие проблемы и перспективы развития солнечной энергетики……………………………………..…………………………….14

   Заключение…………………………………………………………………..18

   Список  использованных источников……………………………………....20 
 
 
 

 

    I. Введение

   Солнце, как известно, является первичным  и основным источником энергии для  нашей планеты. Оно греет всю  Землю, приводит в движение реки и  сообщает силу ветру. Под его лучами вырастает 1 квадриллион тонн растений, питающих, в свою очередь, 10 триллионов тонн животных и бактерий. Благодаря тому же Солнцу на 3емле накоплены запасы углеводородов, то есть нефти, угля, торфа и пр., которые мы сейчас активно сжигаем. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива. (Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг).

   А теперь внимание: если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, перевести  в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов тонн. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Считается, что на 3емле запасено 6 триллионов тонн различных углеводородов. Если это так, то содержащуюся в них энергию Солнце отдает планете всего за три недели. И резервы его настолько велики, что светиться так же ярко оно сможет еще около 5 миллиардов лет.

   И если бы человек смог взять для  своего внутреннего потребления  хотя бы один процент (то есть 1 триллион тонн того самого условного топлива  в год), то это бы решило многие проблемы на века вперед. И теоретически вполне понятно, как именно взять этот процент.

   Любое материальное тело для совершения работы должно затратить какое-то количество энергии, поэтому никакая деятельность невозможна без использования энергии. Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности - все это требует затрат энергии. 

1. Общие сведения 

1.1 Природные ресурсы, используемые в энергетике.

1.1.1 Традиционная и альтернативная энергетика. 

  Получением, а правильнее сказать, преобразованием  энергии лучшие умы человечества занимаются не одну сотню лет. Производство энергии предполагает ее получение в удобном для использования виде, а само получение – только преобразование из одного вида в другой.

  Запасы  различных источников энергии на Земле (без термоядерной и аннигиляционной энергии) показаны в таблице 1. [2] 

Таблица 1 Запасы некоторых источников энергии на Земле

 

  Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и  газа, а также энергия рек, запасы которых составляют около 5% всех запасов энергии на Земле. И, тем не менее, они удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.

   Подсчитано, что при сегодняшнем уровне потребления энергии, даже без учета его роста, ископаемых источников энергии хватит еще максимум на 100-150 лет. В этот расчет не входят альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра, морских приливов, тепла Земли, солнечного излучения и некоторые другие. А ведь энергия одних только морских приливов превышает суммарную энергию всех химических горючих веществ – нефти, газа, угля (табл.1). Кроме того, практически все направления альтернативной энергетики безопасны в экологическом отношении, чего не скажешь о тех же ТЭС.

   Беларусь, расположенная в центре Европы, обладает достаточно хорошими возможностями вовлечения в энергобаланс различных возобновляемых источников энергии. Согласно оценкам специалистов, освоение характерных для Беларуси возобновляемых источников позволит произвести количество энергии, эквивалентное сжиганию 18-20 млн.т. условного топлива в год. Это более 50% от потребляемого в 1995г. топлива

   С экономической же точки зрения, именно солнечная энергетика (СЭ) выглядит гораздо привлекательнее всех остальных альтернативных источников энергии. Действительно, энергию приливов можно получать не везде, а только на побережье больших водоемов, но даже если использовать все  потенциальные источники, вырабатываемой энергии все равно не хватило бы для обеспечения даже текущих потребностей человечества. Энергию ветра, хотя и можно добывать повсеместно, но с ее внедрением связан выход больших площадей из землепользования, кроме того, величина энергии вырабатываемой ветряными электростанциями очень сильно зависит от климатических условий. Впрочем, этот недостаток, в большей или меньшей степени свойственен практически всей альтернативной энергетике. Солнечное же излучение доступно практически в любой точке Земли. Мощность приходящего на Землю излучения составляет примерно 2 МВт•ч/м² в год, поэтому для солнечной энергетики не требуются большие земельные площади – с поверхности площадью 80-90 км² можно было бы получать столько же энергии, сколько вырабатывается сейчас. Солнечная энергия также весьма универсальна – ее можно использовать как в виде тепла, так и преобразовывать в механическую и электрическую.

   К недостаткам СЭ можно отнести присущее всей альтернативной энергетике непостоянство вырабатываемой энергии. Например, интенсивность солнечного излучения меняется в зависимости от географической широты  от 2.2 МВт•ч/м² до 1.2 МВт•ч/м² в год, а суточные колебания интенсивности еще больше (табл. 2).[1]  

   Таблица 2 Интенсивность солнечного излучения на горизонтальной поверхности (инсоляция)

 

   Относительная дороговизна фотоэлектрических преобразователей, не позволяла до последнего времени широко  использовать их где-то еще кроме как в космонавтике, прогресс в этом направлении достигнут только в последние 7-10 лет. И, тем не менее, несмотря на все недостатки, люди постоянно пытались освоить этот неисчерпаемый и фактически даровой источник энергии, поэтому на сегодняшний день существует довольно много способов ее получения. 

1.1.2 Виды солнечной энергии (СЭ) 

   Выше  уже упоминалось, что солнечное  излучение универсально – кроме  непосредственного использования в виде тепла (теплоснабжение, опреснение воды, сушилки и пр.), существует множество способов его использования. Энергию солнечного излучения можно преобразовывать в другие виды энергии, например в электрическую с помощью фотопреобразователей или механическую (солнечный парус, фотонный двигатель, или с помощью обыкновенной паровой турбины), можно, наконец, аккумулировать с помощью растений и фотосинтеза, как это и происходит в природе. 

   Таблица 3.

 

   Несмотря  на многочисленность способов преобразования солнечной энергии, на данный момент наиболее широко используется тепловое действие света и преобразование его в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических генераторов.  

2. Общие сведения о приемниках излучения

  Общеизвестно, что на солнце предметы нагреваются. Солнечную энергию можно использовать либо непосредственно — для обогрева домов или приготовления пищи, либо косвенно — для генерирования электричества. На солнце предметы нагреваются в результате поглощения ими энергии солнечного излучения. Для объяснения этого явления в свое время предлагалось множество механизмов, но только появившаяся в этом столетии квантовая теория оказалась в состоянии справиться с подобной проблемой.