Тема 4: Альтернативные источники энергии, их характеристика.

1. Солнечная энегрия

А) характеристика солнечной энергии;

Б) потенциал солнечной энергии в РБ;

В) направления использования солнечной энергии;

Г) преобразование солнечной энергии в другие виды энергии;

Д) низкотемпературные технологические процессы;

Е) экология солнечной энергетики.

2. Гидроэнергия

а) энергия течения рек;

б) энергия океана.

3. Геотермальная энергия

4. Энергия ветра

5. Энергия биомассы

6. Энергия бытовых отходов

7. Использование естественного холода

8. Водородная энергетика

9. Особенности возобновляемых источников энергии по сравнению с традиционными.

Вот поучительный пример. Десять лет тому назад знаменитый химик Крукс предрекал человечеству скорую гибель от голода: запасы чилийской селитры приходят к концу, и близок день, когда нечем будет удобрять поля... Можно ли было тогда предвидеть, что через пять лет техника научит нас добывать необходимые удобрительные туки (азотную кислоту) прямо из воздуха? Теперь это дело поставлено на широкую промышленную ногу, и «селитряный голод» уже не страшит нас. Кто знает, быть может, мы живем, теперь накануне другого технического открытия, которое навсегда разгонит кошмар «угольного голода»?!

1. Солнечная энергия

А) характеристика солнечной энергии

Солнце является главным первичным источником нетрадиционной энер­гетики. Оно имеет колоссальные размеры — диаметр 1392 тыс. км, а массу 2 • 10³⁰ кг. Располагается на среднем расстоянии 150 млн. км от Земли.

Солнечная энергия излучается в пространство благодаря термоядерной реакции, которая протекает внутри звезды. В этой реакции водород превра­щается в гелий. Масса ядра гелия меньше массы 4 протонов, поэтому часть массы превращается в энергию. Мощность потока солнечного излучения со­ставляет 2 • 10²³ кВт. Температура в центре Солнца достигает 8-10 млн. К, по­нижаясь к поверхностным слоям до 5800 К.

На Землю падает поток энергии, равный 1,7 • 10¹⁴ кВт. Это означает, что в течении менее одного часа Земля получает столько энергии, сколько будет достаточно для удовлетворения всех энергетических потребностей человече­ства в течение года.

Проходя через атмосферу, солнечное излучение ослабляется. Оно час­тично пронизывает атмосферу прямыми лучами, частично поглощается молекулами водяного пара и трех- и многоатомных газов, пылевидными включе­ниями, частично рассеивается и достигает земной поверхности в виде рассе­янного (диффузного) излучения.

С увеличением высоты Солнца возрастает число световых часов, во время которых можно аккумулировать солнечную энергию.

Б) Потенциал солнечной энергии Республики Беларусь

По степени эффективности использования солнечной энергии для выра­ботки тепла, в частности, для горячего водоснабжения, территорию республики можно разделить на три географические зоны, которые отличаются по ради-ационно-климатическим условиям.

Годовой приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность составляет в среднем 980-1180 кВт.ч/м² и из­меняется с севера на юг в сторону увеличения.

Среднемесячные потоки суммарной, прямой и рассеянной радиации имеют годовой ход с максимумом в июне и минимумом в декабре. В пределах республики интенсивность суммарной солнечной радиации меняется незначительно. Как видно из графика, период с апреля по сентябрь дает 75% годового прихода суммарной радиации на горизонтальную поверхность.

На территории республики благодаря влиянию влажных воздушных масс, движущихся с Атлантического океана, продолжительность солнечного сияния возрастает с северо-запада к югу и юго-востоку.

В течение наиболее теплого времени года (май-сентябрь) продолжитель­ность солнечного сияния равна примерно 1200 часам на севере (Полоцк) и 1400 часам на юге (Пинск), что составляет 67-71% годовой суммы.

Продолжительность солнечного сияния от года к году колеблется иногда весьма значительно. Например, в Минске средняя многолетняя продолжи­тельность солнечного сияния составляет 1815 часов/год; за последние 20 лет максимум был 2070 часов, минимум — 1507.

Число дней без Солнца на территории республики колеблется от 95 до 110 в год. Наибольшее среднее число дней без Солнца наблюдается зимой. С ноября по январь — около 20 дней в каждом месяце. Меньше всего дней без Солнца летом, в июле оно в среднем не превышает 1-2 дня.

Проведенный сравнительный анализ продолжительности солнечного сия­ния и прихода среднемесячной суммарной солнечной радиации в столицах стран Западной Европы с умеренным климатом, расположенных между 50° и 60° с.ш., показал, что Республика Беларусь (Минск) по продолжительности солнечного сияния имеет близкие значения, а по приходу среднемесячной ра­диации даже превосходит северную часть Германии (Берлин), Швецию (Сток­гольм), Англию (Лондон). Это свидетельствует о том, что Республика Бела­русь имеет достаточно высокий энергетический потенциал солнечной радиа­ции и его необходимо использовать для удовлетворения нужд населения, как это делается в странах Западной Европы, близких к нам по климатическим ус­ловиям [6, 7].