Վ վերջին տարիներըգիտնականներին հատկապես հետաքրքրում են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրները։ Նավթն ու գազը վաղ թե ուշ կսպառվեն, ուստի պետք է մտածել, թե ինչպես ենք գոյատևելու այս իրավիճակում հիմա։ Եվրոպայում ակտիվորեն օգտագործվում են հողմային տուրբիններ, ինչ-որ մեկը փորձում է էներգիա կորզել օվկիանոսից, իսկ մենք կխոսենք արևային էներգիայի մասին։ Ի վերջո, աստղը, որը մենք տեսնում ենք երկնքում գրեթե ամեն օր, կարող է օգնել մեզ պահպանել և բարելավել էկոլոգիական իրավիճակը։ Արեգակի արժեքը Երկրի համար դժվար թե կարելի է գերագնահատել՝ այն տալիս է ջերմություն, լույս և թույլ է տալիս մոլորակի ողջ կյանքին գործել: Ուրեմն ինչու չգտնել դրա այլ կիրառություն:

Մի քիչ պատմություն

19-րդ դարի կեսերին ֆիզիկոս Ալեքսանդր Էդմոնդ Բեկերելը բացահայտեց ֆոտոգալվանային էֆեկտը։ Եվ մինչև դարավերջ Չարլզ Ֆրիտսը ստեղծեց առաջին սարքը, որն ընդունակ էր փոխակերպել արևի էներգիան էլեկտրականության։ Դրա համար օգտագործվել է սելեն՝ պատված ոսկու բարակ շերտով։ Էֆեկտը թույլ էր, բայց այս գյուտը հաճախ ասոցացվում է արևային էներգիայի դարաշրջանի սկզբի հետ։ Որոշ գիտնականներ համաձայն չեն այս ձևակերպման հետ: Նրանք աշխարհահռչակ գիտնական Ալբերտ Էյնշտեյնին անվանում են արեգակնային էներգիայի դարաշրջանի հիմնադիր։ 1921 թվականին ստացել է Նոբելյան մրցանակ՝ արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրենքները բացատրելու համար։

Թվում է, թե արևային էներգիան զարգացման հեռանկարային ուղի է: Բայց ամեն տուն մտնելու համար շատ խոչընդոտներ կան՝ հիմնականում տնտեսական և բնապահպանական: Թե ինչով են կազմում արևային մարտկոցների արժեքը, ինչ վնաս կարող են պատճառել դրանք շրջակա միջավայրին և էներգիա ստանալու այլ ուղիներ կան, կիմանանք ստորև։

Կուտակման մեթոդներ

Արեգակի էներգիայի ընտելացման հետ կապված ամենահրատապ խնդիրը ոչ միայն դրա ստացումն է, այլև կուտակումը։ Եվ սա ամենադժվարն է. Ներկայումս գիտնականները մշակել են արեգակնային էներգիան լիովին ընտելացնելու ընդամենը 3 միջոց։

Առաջինը հիմնված է պարաբոլիկ հայելու օգտագործման վրա և մի փոքր նման է խոշորացույցի հետ խաղալուն, որը բոլորին ծանոթ է մանկուց։ Լույսն անցնում է ոսպնյակի միջով՝ հավաքվելով մի կետում։ Եթե ​​այս վայրում մի թուղթ դնեք, այն կլուսավորվի, քանի որ արևի խաչվող ճառագայթների ջերմաստիճանը աներևակայելի բարձր է։ Պարաբոլիկ հայելին գոգավոր սկավառակ է, որը հիշեցնում է մակերեսային ամանի: Այս հայելին, ի տարբերություն խոշորացույցի, չի փոխանցում, այլ արտացոլում է արևի լույսը՝ հավաքելով այն մի կետում, որը սովորաբար ուղղված է ջրով լցված սև խողովակին։ Այս գույնը օգտագործվում է, քանի որ այն լավագույնս կլանում է լույսը: Խողովակի ջուրը տաքանում է արևի լույսի ազդեցության տակ և կարող է օգտագործվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու կամ փոքր տների ջեռուցման համար։

Հարթ տաքացուցիչ

Այս մեթոդը օգտագործում է բոլորովին այլ համակարգ: Արեգակնային ընդունիչը նման է բազմաշերտ կառույցի։ Դրա գործողության սկզբունքն այսպիսի տեսք ունի.

Անցնելով ապակու միջով՝ ճառագայթները հարվածում են մուգ մետաղին, որը, ինչպես հայտնի է, ավելի լավ է կլանում լույսը։ Արեգակնային ճառագայթումը վերածվում և տաքացնում է ջուրը, որը գտնվում է երկաթե ափսեի տակ։ Հետո ամեն ինչ տեղի է ունենում, ինչպես առաջին մեթոդով: Ջեռուցվող ջուրը կարող է օգտագործվել ինչպես տարածքի ջեռուցման, այնպես էլ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Ճիշտ է, այս մեթոդի արդյունավետությունը այնքան բարձր չէ, որ ամենուր օգտագործվի։

Որպես կանոն, այս կերպ ստացվող արեգակնային էներգիան ջերմություն է։ Էլեկտրաէներգիա ստանալու համար շատ ավելի հաճախ օգտագործվում է երրորդ մեթոդը.

Արևային բջիջներ

Մեզ ամենից շատ ծանոթ է էներգիա ստանալու այս մեթոդը։ Այն ներառում է տարբեր մարտկոցների կամ արևային մարտկոցների օգտագործում, որոնք կարելի է գտնել ժամանակակից շատ տների տանիքներում: Այս մեթոդը ավելի բարդ է, քան նախկինում նկարագրվածները, բայց շատ ավելի խոստումնալից է: Հենց նա է թույլ տալիս արևին արդյունաբերական մասշտաբով էլեկտրաէներգիա ստանալ:

Հատուկ վահանակներ, որոնք նախատեսված են ճառագայթները թակարդելու համար, պատրաստված են հարստացված սիլիցիումի բյուրեղներից: Արևի լույսը, ընկնելով նրանց վրա, էլեկտրոնը դուրս է մղում ուղեծրից: Նրա տեղում անմիջապես ձգտում է մյուսը, այդպիսով ստացվում է շարունակական շարժվող շղթա, որը հոսանք է ստեղծում։ Անհրաժեշտության դեպքում այն ​​անմիջապես օգտագործվում է սարքեր տրամադրելու համար կամ էլեկտրաէներգիայի տեսքով կուտակվում է հատուկ մարտկոցներում։

Այս մեթոդի հանրաճանաչությունը հիմնավորվում է նրանով, որ այն թույլ է տալիս ստանալ ավելի քան 120 վտ հզորություն ընդամենը մեկ քառակուսի մետր արեւային մարտկոցներից։ Միևնույն ժամանակ, վահանակներն ունեն համեմատաբար փոքր հաստություն, ինչը թույլ է տալիս դրանք տեղադրել գրեթե ցանկացած վայրում:

Սիլիկոնային վահանակների տեսակները

Արևային մարտկոցների մի քանի տեսակներ կան. Առաջինները պատրաստվում են մոնոբյուրեղային սիլիցիումով։ Դրանց արդյունավետությունը մոտավորապես 15% է: Սրանք ամենաթանկն են:

Բազմաբյուրեղ սիլիցիումից պատրաստված տարրերի արդյունավետությունը հասնում է 11%-ի։ Նրանք արժեն ավելի քիչ, քանի որ նրանց համար նյութը ձեռք է բերվում պարզեցված տեխնոլոգիայի միջոցով: Երրորդ տեսակը ամենատնտեստն է և ունի ամենացածր արդյունավետությունը։ Սրանք ամորֆ սիլիցիումից պատրաստված պանելներ են, այսինքն՝ ոչ բյուրեղային։ Բացի ցածր արդյունավետությունից, նրանք ունեն ևս մեկ նշանակալի թերություն՝ փխրունություն:

Որոշ արտադրողներ օգտագործում են արևային մարտկոցի երկու կողմերը՝ հետևի և առջևի, արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Սա թույլ է տալիս գրավել լույսը մեծ ծավալներով և ավելացնում է ստացվող էներգիայի քանակը 15-20%-ով:

Ներքին արտադրողներ

Երկրի վրա արևային էներգիան գնալով ավելի է տարածվում։ Նույնիսկ մեր երկրում հետաքրքրված են այս ոլորտը ուսումնասիրելու հարցում։ Չնայած այն հանգամանքին, որ Ռուսաստանում այլընտրանքային էներգիայի զարգացումն այնքան էլ ակտիվ չէ, որոշակի հաջողություններ են գրանցվել։ Ներկայումս արևային էներգիա ստանալու վահանակների ստեղծմամբ զբաղվում են մի քանի կազմակերպություններ՝ հիմնականում տարբեր ոլորտների գիտական ​​ինստիտուտներ և էլեկտրական սարքավորումների արտադրության գործարաններ։

1. NPF «Kvark».
2. ԲԲԸ «Կովրովսկու մեխանիկական գործարան».
3. Գյուղատնտեսության էլեկտրիֆիկացման համառուսական գիտահետազոտական ​​ինստիտուտ.
4. NPO մեքենաշինություն.
5. ԲԸ VIEN.
6. «Ռյազանի մետաղակերամիկական սարքերի գործարան» ԲԲԸ.
7. ԲԲԸ Պրավդինսկու էլեկտրաէներգիայի աղբյուրների փորձարարական կայան «Պոզիտ»:

Սա ձեռնարկությունների միայն փոքր մասն է Ակտիվ մասնակցությունայլընտրանքի մշակման գործում

Ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա

Ածխի և նավթի էներգիայի աղբյուրներից հրաժարվելը կապված է ոչ միայն այն բանի հետ, որ այդ պաշարները վաղ թե ուշ կսպառվեն։ Բանն այն է, որ դրանք մեծ վնաս են հասցնում շրջակա միջավայրին՝ աղտոտում են հողը, օդը և ջուրը, նպաստում են մարդկանց հիվանդությունների զարգացմանը և նվազեցնում իմունիտետը։ Այդ իսկ պատճառով էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրները բնապահպանական տեսանկյունից պետք է անվտանգ լինեն։

Սիլիցիումը, որն օգտագործվում է արևային մարտկոցների արտադրության համար, ինքնին անվտանգ է, քանի որ այն բնական նյութ է: Բայց մաքրելուց հետո թափոններ են լինում։ Անպատշաճ օգտագործման դեպքում դրանք կարող են վնասել մարդկանց և շրջակա միջավայրին:

Բացի այդ, արևային մարտկոցներով ամբողջովին պատված տարածքում բնական լույսը կարող է խաթարվել: Սա կհանգեցնի գոյություն ունեցող էկոհամակարգի փոփոխությունների։ Բայց ընդհանուր առմամբ արևային փոխարկիչների շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նվազագույն է:

Շահութաբերություն

Ամենամեծ ծախսերը կապված են հումքի բարձր արժեքի հետ։ Ինչպես արդեն պարզել ենք, հատուկ վահանակներ են ստեղծվում սիլիցիումի օգտագործմամբ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ այս հանքանյութը բնության մեջ լայն տարածում ունի, մեծ խնդիրներ են կապված դրա արդյունահանման հետ։ Բանն այն է, որ սիլիցիումը, որը կազմում է երկրակեղեւի զանգվածի ավելի քան մեկ քառորդը, պիտանի չէ արեգակնային բջիջների արտադրության համար։ Այս նպատակների համար հարմար է միայն արդյունաբերական մեթոդով ձեռք բերված ամենամաքուր նյութը: Ցավոք սրտի, չափազանց խնդրահարույց է ավազից ամենամաքուր սիլիցիում ստանալը:

Գների առումով այս ռեսուրսը համեմատելի է ատոմակայաններում օգտագործվող ուրանի հետ։ Այդ իսկ պատճառով արևային մարտկոցների արժեքը ներկայումս մնում է բավականին բարձր մակարդակի վրա։

Ժամանակակից տեխնոլոգիաներ

Արեգակնային էներգիան ընտելացնելու առաջին փորձերը ի հայտ եկան վաղուց։ Այդ ժամանակից ի վեր շատ գիտնականներ ակտիվորեն փնտրում են ամենաարդյունավետ սարքավորումները: Այն պետք է լինի ոչ միայն ծախսարդյունավետ, այլև կոմպակտ: Դրա արդյունավետությունը պետք է ձգտի առավելագույնի։

Արեգակնային էներգիա արտադրող և փոխակերպող իդեալական սարքի առաջին քայլերն արվել են սիլիկոնային մարտկոցների գյուտով: Իհարկե, գինը բավականին բարձր է, բայց պանելները կարելի է տեղադրել տների տանիքներին ու պատերին, որտեղ ոչ մեկին չեն խանգարի։ Իսկ նման մարտկոցների արդյունավետությունը անհերքելի է։

Բայց Լավագույն միջոցըբարձրացնել արեգակնային էներգիայի ժողովրդականությունը՝ այն ավելի էժան դարձնել։ Գերմանացի գիտնականներն արդեն առաջարկել են սիլիցիումը փոխարինել սինթետիկ մանրաթելերով, որոնք կարող են ինտեգրվել գործվածքների կամ այլ նյութերի մեջ: Նման արևային մարտկոցի արդյունավետությունը շատ բարձր չէ։ Սակայն սինթետիկ մանրաթելերով ներքաշված վերնաշապիկը կարող է առնվազն էլեկտրականություն ապահովել սմարթֆոնին կամ նվագարկիչին: Ակտիվ աշխատանքներ են տարվում նաեւ նանոտեխնոլոգիայի ոլորտում։ Հավանաբար, դրանք թույլ կտան, որ արևը դառնա այս դարում ամենահայտնի էներգիայի աղբյուրը։ Նորվեգիայից Scates AS-ի մասնագետներն արդեն հայտարարել են, որ նանոտեխնոլոգիան կիսով չափ կնվազեցնի արևային մարտկոցների արժեքը։

Արևային էներգիա տան համար

Շատերը հավանաբար երազում են բնակարանի մասին, որն ինքն իրեն կապահովի. չկա կախվածություն կենտրոնացված ջեռուցումից, օրինագծերի վճարման դժվարություններ և շրջակա միջավայրին հասցված վնաս: Արդեն շատ երկրներում ակտիվորեն կառուցվում են բնակարաններ, որոնք սպառում են միայն դրանից ստացված էներգիան այլընտրանքային աղբյուրներ. Վառ օրինակ- այսպես կոչված արևային տուն:

Շինարարության ընթացքում այն ​​կպահանջի ավելի շատ ներդրումներ, քան ավանդականը։ Բայց մյուս կողմից, մի քանի տարվա շահագործումից հետո բոլոր ծախսերը կվճարվեն՝ դուք ստիպված չեք լինի վճարել ջեռուցման, տաք ջրի և էլեկտրաէներգիայի համար: Արևային տան մեջ այս բոլոր հաղորդակցությունները կապված են տանիքի վրա տեղադրված հատուկ ֆոտոգալվանային վահանակների հետ: Ընդ որում, այս կերպ ստացված էներգետիկ ռեսուրսները ոչ միայն ծախսվում են ընթացիկ կարիքների համար, այլեւ կուտակվում են գիշերային ժամերին ու ամպամած եղանակին օգտագործելու համար։

Ներկայումս նման տների կառուցումն իրականացվում է ոչ միայն հասարակածին մոտ երկրներում, որտեղ ամենահեշտն է արևային էներգիա ստանալը։ Դրանք կառուցվում են նաև Կանադայում, Ֆինլանդիայում և Շվեդիայում։

Առավելություններն ու թերությունները

Արեգակնային էներգիայի համատարած օգտագործման տեխնոլոգիաների զարգացումը կարող է ավելի ակտիվ լինել։ Բայց կան որոշակի պատճառներ, թե ինչու դա դեռ առաջնահերթություն չէ։ Ինչպես վերը նշեցինք, պանելների արտադրության ժամանակ արտադրվում են շրջակա միջավայրի համար վնասակար նյութեր։ Բացի այդ, պատրաստի սարքավորումները պարունակում են գալիում, մկնդեղ, կադմիում և կապար:

Ֆոտովոլտային վահանակների վերամշակման անհրաժեշտությունը նույնպես շատ հարցեր է առաջացնում: 50 տարվա շահագործումից հետո դրանք կդառնան անօգտագործելի ու պետք է ինչ-որ կերպ ոչնչացվեն։ Սա վիթխարի վնաս չի՞ պատճառի բնությանը: Պետք է նաև նկատի ունենալ, որ արևային էներգիան անկայուն ռեսուրս է, որի արդյունավետությունը կախված է օրվա ժամից և եղանակից։ Եվ սա էական թերություն է։

Բայց, իհարկե, կան պլյուսներ. Արեգակնային էներգիան կարելի է արդյունահանել Երկրի գրեթե ցանկացած կետում, և այն արտադրելու և փոխակերպելու սարքավորումները կարող են այնքան փոքր լինել, որպեսզի տեղավորվեն սմարթֆոնի հետևի մասում: Ավելի կարևոր է, որ դա վերականգնվող ռեսուրս է, այսինքն՝ արևային էներգիայի քանակն անփոփոխ կմնա առնվազն ևս հազար տարի։

Հեռանկարներ

Արեգակնային էներգիայի ոլորտում տեխնոլոգիաների զարգացումը պետք է հանգեցնի տարրերի ստեղծման արժեքի նվազմանը։ Արդեն հայտնվում են ապակե պանելներ, որոնք կարելի է տեղադրել պատուհանների վրա։ Նանոտեխնոլոգիայի առաջընթացը հնարավորություն է տվել հայտնագործել ներկ, որը կարող է ցողվել արևային մարտկոցների վրա և փոխարինել սիլիցիումի շերտը: Եթե ​​արևային էներգիայի արժեքն իսկապես մի քանի անգամ նվազի, ապա դրա ժողովրդականությունը նույնպես բազմապատիկ կաճի։

Անհատական ​​օգտագործման համար նախատեսված փոքր վահանակների ստեղծումը թույլ կտա մարդկանց օգտագործել արևային էներգիա ցանկացած պայմաններում՝ տանը, մեքենայում կամ նույնիսկ քաղաքից դուրս։ Դրանց բաշխման շնորհիվ կենտրոնացված էլեկտրացանցերի բեռը կնվազի, քանի որ մարդիկ կարող են ինքնուրույն լիցքավորել փոքր էլեկտրոնիկա:

Shell-ի փորձագետները կարծում են, որ մինչև 2040 թվականը աշխարհի էներգիայի մոտ կեսը կարտադրվի վերականգնվող աղբյուրներից։ Արդեն Գերմանիայում ակտիվորեն աճում է արևային էներգիայի սպառումը, իսկ մարտկոցների հզորությունը կազմում է ավելի քան 35 գիգավատ։ Ճապոնիան նույնպես ակտիվորեն զարգացնում է այս արդյունաբերությունը։ Այս երկու երկրներն աշխարհում արեւային էներգիայի սպառման առաջատարներն են։ Միացյալ Նահանգները, ամենայն հավանականությամբ, շուտով կմիանա նրանց:

Այլ այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրներ

Գիտնականները երբեք չեն դադարում տարակուսել, թե էլ ինչ կարող է օգտագործվել էլեկտրաէներգիա կամ ջերմություն արտադրելու համար: Ահա այլընտրանքային էներգիայի ամենահեռանկարային աղբյուրների մի քանի օրինակներ:

Այժմ հողմաղացներ կարելի է գտնել գրեթե բոլոր երկրներում: Նույնիսկ Ռուսաստանի շատ քաղաքների փողոցներում տեղադրված են լապտերներ, որոնք իրենց էլեկտրաէներգիան ապահովում են քամու էներգիայից։ Իհարկե, դրանց հիմնական արժեքը միջինից բարձր է, բայց ժամանակի ընթացքում նրանք կփոխհատուցեն այս տարբերությունը:

Վաղուց հայտնագործվել է մի տեխնոլոգիա, որը թույլ է տալիս էներգիա ստանալ՝ օգտագործելով օվկիանոսի մակերևույթի և խորության ջրի ջերմաստիճանի տարբերությունը: Չինաստանն ակտիվորեն պատրաստվում է զարգացնել այս ուղղությունը։ Առաջիկա տարիներին Միջին Թագավորության ափերի մոտ նրանք պատրաստվում են կառուցել ամենամեծ էլեկտրակայանը՝ օգտագործելով այս տեխնոլոգիան։ Ծովից օգտվելու այլ եղանակներ կան. Օրինակ՝ Ավստրալիան նախատեսում է էլեկտրակայան ստեղծել, որը էներգիա է արտադրում հոսանքների ուժից։

Կան շատ ուրիշներ կամ ջերմություն: Բայց շատ այլ տարբերակների ֆոնին արևային էներգիան իսկապես խոստումնալից ուղղություն է գիտության զարգացման համար։

Արևը էներգիայի վերականգնվող այլընտրանքային աղբյուրներից մեկն է։ Այսօր ջերմության այլընտրանքային աղբյուրները լայնորեն օգտագործվում են գյուղատնտեսության ոլորտում և բնակչության կենցաղային կարիքների համար:

Երկրի վրա արևի էներգիան օգտագործելը խաղում է կարևոր դերՄարդկային կյանքում. Արեգակն իր ջերմության օգնությամբ, որպես էներգիայի աղբյուր, տաքացնում է մեր մոլորակի ողջ մակերեսը։ Նրա ջերմային հզորության շնորհիվ քամիները փչում են, ծովերը, գետերը, լճերը տաքանում են, ամբողջ կյանքը գոյություն ունի երկրի վրա:

Ջերմության վերականգնվող աղբյուրները մարդիկ սկսել են օգտագործել շատ տարիներ առաջ, երբ ժամանակակից տեխնոլոգիաներդեռ գոյություն չուներ։ Արևն այսօր երկրի վրա ամենամատչելի ջերմային էներգիա մատակարարողն է:

Արեգակնային էներգիայի կիրառություններ

Տարեցտարի արևային էներգիայի օգտագործումը դառնում է ավելի ու ավելի մեծ ժողովրդականություն: Մի քանի տարի առաջ այն օգտագործվում էր գյուղական տների, ամառային ցնցուղների ջուրը տաքացնելու համար, իսկ այժմ ջերմության վերականգնվող աղբյուրները օգտագործվում են բնակելի շենքերի և արդյունաբերական օբյեկտների համար էլեկտրաէներգիա և տաք ջրամատակարարման համար:

Այսօր ջերմության վերականգնվող աղբյուրներն օգտագործվում են հետևյալ ոլորտներում.

• գյուղատնտեսության ոլորտում՝ ջերմոցների, անգարների և այլ շինությունների էլեկտրամատակարարման և ջեռուցման նպատակով.
• սպորտային օբյեկտների և բժշկական հաստատությունների էլեկտրամատակարարման համար.
• ավիացիոն և տիեզերական արդյունաբերության մեջ;
• փողոցների, այգիների, ինչպես նաև այլ քաղաքային օբյեկտների լուսավորության մեջ.
• բնակավայրերի էլեկտրիֆիկացման համար;
• բնակելի շենքերի ջեռուցման, էլեկտրամատակարարման և տաք ջրամատակարարման համար.
• կենցաղային կարիքների համար.

Դիմումի առանձնահատկությունները

Լույսը, որ արևը արձակում է երկրի վրա, վերածվում է ջերմային էներգիայի պասիվ, ինչպես նաև ակտիվ համակարգերի օգնությամբ։ Պասիվ համակարգերը ներառում են շենքեր, որոնց կառուցման ժամանակ օգտագործվում են այնպիսի շինանյութեր, որոնք առավել արդյունավետ կերպով կլանում են արեգակնային ճառագայթման էներգիան։ Իր հերթին, ակտիվ համակարգերը ներառում են կոլեկտորներ, որոնք փոխակերպում են արեգակնային ճառագայթումը էներգիայի, ինչպես նաև արևային բջիջներ, որոնք այն վերածում են էլեկտրականության: Եկեք ավելի սերտ նայենք, թե ինչպես ճիշտ օգտագործել վերականգնվող ջերմության աղբյուրները:

Պասիվ համակարգեր

Այս համակարգերը ներառում են արևային շենքեր: Սրանք շենքեր են, որոնք կառուցված են՝ հաշվի առնելով տեղական կլիմայական գոտու բոլոր առանձնահատկությունները։ Դրանց կառուցման համար օգտագործվում են այնպիսի նյութեր, որոնք հնարավորություն են տալիս առավելագույնի հասցնել ողջ ջերմային էներգիայի օգտագործումը ջեռուցման, հովացման, բնակելի և արտադրական տարածքների լուսավորության համար: Դրանք ներառում են հետևյալ շինարարական տեխնոլոգիաները և նյութերը՝ մեկուսացում, փայտյա հատակներ, լույս կլանող մակերեսներ և շենքի հարավային կողմնորոշում:

Նման արևային համակարգերը հնարավորություն են տալիս առավելագույնի հասցնել արևային էներգիայի օգտագործումը, ավելին, դրանք արագորեն փոխհատուցում են դրանց կառուցման ծախսերը՝ նվազեցնելով էներգիայի ծախսերը։ Նրանք էկոլոգիապես մաքուր են, ինչպես նաև թույլ են տալիս ստեղծել էներգետիկ անկախություն: Հենց դրա պատճառով է, որ նման տեխնոլոգիաների կիրառումը շատ խոստումնալից է։

Ակտիվ համակարգեր

Այս խումբը ներառում է կոլեկտորներ, կուտակիչներ, պոմպեր, խողովակաշարեր ջերմամատակարարման և տաք ջրամատակարարման համար առօրյա կյանքում: Առաջինները տեղադրվում են անմիջապես տների տանիքներին, իսկ մնացածները գտնվում են նկուղներում՝ տաք ջրամատակարարման և ջեռուցման համար օգտագործելու համար։

Արևային ֆոտովոլտային բջիջներ

Արեգակնային ամբողջ էներգիան ավելի արդյունավետ իրացնելու համար օգտագործվում են արևից ստացվող էներգիայի այնպիսի աղբյուրներ, ինչպիսիք են ֆոտոբջիջները կամ, ինչպես կոչվում են նաև արևային բջիջներ: Իրենց մակերեսին նրանք ունեն կիսահաղորդիչներ, որոնք, երբ ենթարկվում են արևի ճառագայթների, սկսում են շարժվել և դրանով իսկ առաջացնել էլեկտրական հոսանք։ Հոսանքի գեներացման այս սկզբունքը չի պարունակում քիմիական ռեակցիաներ, ինչը թույլ է տալիս ֆոտոբջիջներին երկար ժամանակ աշխատել։

Ֆոտովոլտային փոխարկիչները, ինչպիսիք են արևային էներգիայի աղբյուրները, հեշտ է օգտագործել, քանի որ դրանք թեթև են, հեշտ է պահպանել և շատ արդյունավետ արևային էներգիայի օգտագործման համար:

Այսօր արևային մարտկոցները, որպես երկրի վրա արևի էներգիայի աղբյուր, օգտագործվում են տաք ջրամատակարարման, ջեռուցման և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար տաք երկրներում, ինչպիսիք են Թուրքիան, Եգիպտոսը և Ասիան: Մեր տարածաշրջանում արևային էներգիայի աղբյուրն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա մատակարարելու ինքնավար էներգամատակարարման համակարգերին, ցածր էներգիայի էլեկտրոնիկայի և օդանավերի շարժիչներին:

Արևային կոլեկտորներ

Կոլեկտորների կողմից արևային էներգիայի օգտագործումն այն է, որ նրանք ճառագայթումը վերածում են ջերմության: Դրանք բաժանված են հետևյալ հիմնական խմբերի.

• Հարթ արևային կոլեկտորներ. Դրանք ամենատարածվածն են: Հարմար է դրանք օգտագործել կենցաղային ջեռուցման կարիքների համար, ինչպես նաև տաք ջրամատակարարման համար ջրի ջեռուցման համար;
• Վակուումային կոլեկտորներ. Դրանք օգտագործվում են կենցաղային կարիքների համար, երբ բարձր ջերմաստիճանի ջրի կարիք կա։ Դրանք բաղկացած են մի քանի ապակյա խողովակներից, որոնք անցնում են, որոնց միջով արևի ճառագայթները տաքացնում են դրանք, և նրանք իրենց հերթին ջերմություն են հաղորդում ջրին.
• Օդային արևային կոլեկտորներ. Դրանք օգտագործվում են օդի տաքացման, օդի զանգվածի վերականգնման և բույսերի չորացման համար;
• Ինտեգրված կոլեկտորներ: Առավելագույնը պարզ մոդելներ... Դրանք օգտագործվում են ջրի նախնական տաքացման համար, օրինակ՝ գազի կաթսաների համար։ Առօրյա կյանքում ջեռուցվող ջուրը հավաքվում է հատուկ բաքում՝ կուտակիչներում և այնուհետև օգտագործվում տարբեր կարիքների համար։

Արեգակնային էներգիայի օգտագործումը կոլեկտորների կողմից իրականացվում է այն այսպես կոչված մոդուլներում պահեստավորելու միջոցով։ Դրանք տեղադրվում են շենքերի տանիքին և բաղկացած են ապակե խողովակներից և թիթեղներից, որոնք ավելի մեծ ծավալ կլանելու համար. արևի լույս, ներկված սև.

Արևային կոլեկտորները օգտագործվում են տաք ջրամատակարարման և բնակելի շենքերի ջեռուցման համար:

Արևային կայանքների առավելությունները

• դրանք լիովին ազատ են և անսպառ;
• ունեն ամբողջական անվտանգություն օգտագործման ժամանակ.
• ինքնավար;
• տնտեսական, քանի որ միջոցների ծախսումն իրականացվում է միայն կայանքների համար սարքավորումներ ձեռք բերելու համար.
• դրանց օգտագործումը երաշխավորում է լարման բարձրացումների բացակայությունը, ինչպես նաև էլեկտրամատակարարման կայունությունը.
• դիմացկուն;
• հեշտ օգտագործման և պահպանման համար:

Նման կայանքների օգնությամբ արևային էներգիայի օգտագործումը տարեցտարի մեծ ժողովրդականություն է վայելում։ Արևային մարտկոցները հնարավորություն են տալիս մեծ գումարներ խնայել ջեռուցման և տաք ջրամատակարարման վրա, ավելին, դրանք էկոլոգիապես մաքուր են և չեն վնասում մարդու առողջությանը։

Այսօր մարդկությանը էներգետիկ ռեսուրսներով ապահովելու հարցը բավական սուր է դրված։ Բոլորը գիտեն, որ գիտնականները երկար ժամանակ պայքարում են այլընտրանքային աղբյուրներ գտնելու համար։ Ցավալի է, որ վերջին տարիներին տնային տնտեսությունների մակարդակով այս ոլորտում հստակ բեկում չի եղել։ Մեր ժողովուրդը հասանելի չէ արևային տեխնոլոգիա... Մարդկությունը գտել է էներգիա ստանալու բազմաթիվ ոչ սովորական ուղիներ՝ երկրաջերմային կայաններ, ալիքային և մակընթացային էլեկտրակայաններ, հիդրոէլեկտրակայաններ, հողմային տուրբիններ, ջրածնի և տիեզերական էներգիա, կենսավառելիք և նույնիսկ ամպրոպ: Սա մարդկության գտածոների ոչ ամբողջական ցանկն է։

Երկրորդ տեղը այլընտրանքային էներգիայի ոլորտում

Երկրորդ տեղը հողմային տուրբիններից հետո առավելությունների ու թերությունների համադրությամբ զբաղեցրել է արևի էներգիան։ Անվերջանալի աղբյուր, որը միշտ մնացել է մեր աչքի առաջ, թեև մենք դեռ չենք սովորել, թե ինչպես այն արդյունավետ օգտագործել։ Գործնականում սիլիկոնային մարտկոցները կարող են ցույց տալ ոչ ավելի, քան 22% արդյունավետություն: Նրանք ցույց կտան 75-80% արդյունավետություն, բայց դրանք օգտագործվում են միայն որպես ջեռուցման տարրեր: Հարթ վակուումային բազմազանությունը ավելի պահանջկոտ է օգտագործման պայմանների նկատմամբ, վակուումն ավելի դժվար է պահել նման մեծ համակարգում, որը զգայուն է մարմնի դեֆորմացիաների նկատմամբ։

Թեեւ մենք ամենից շատ շահագրգռված ենք ջեռուցման մեջ այս աղբյուրի օգտագործման մեջ: Շատերը դեմ չեն իրենց տունը տաքացնել բնական էներգիայով, և ոչ իրենց դրամապանակի հաշվին։ Այստեղ մեզ սպասում է ամենատհաճը. Արժեքն այնքան բարձր է, որ այլընտրանքն այլևս գայթակղիչ չէ։

Ուստի առաջարկում եմ այս խնդրին նայել մեր անձին ծանոթ կողմից։ Մասնավորապես, տեսնել, թե ինչպես կարող եք տաքանալ առանց չափազանց մեծ գումարներ դնելու: Այժմ դժվար է հասկանալ, թե ում մոտ է առաջացել այս կերպ գարեջուր օգտագործելու գաղափարը, բայց այժմ գարեջրի տարաներից օդ հավաքողներ են կառուցվում Ամերիկայում, Եվրոպայում և իսկապես ամբողջ աշխարհում: Դրանք հագեցված են թերմոստատով, միկրոկոնտրոլերով և լրացուցիչ ճնշմամբ։ Ձեր կատարմամբ այն կլինի ճիշտ չափի և շատ ավելի քիչ ծախսեր: Չնայած, եթե դիտմամբ գարեջուր ես խմում, ապա վերջինիս հարցում վստահ չեմ։

DIY վահանակներ

Սարքեր ալյումինե բանկաներից

Ձեր առաջին մարտկոցը ստեղծելու համար ձեզ հարկավոր չէ փորձառու արհեստավոր լինել: Դուք դեռ կարող եք բռնել արևի էներգիան: Դա անելու համար ձեզ հարկավոր է որոշակի քանակությամբ գարեջրի բանկա, մի քանի քառակուսի մետր տախտակ, մոտավորապես նույն քանակությամբ մեկուսացում և սիլիկոնե սոսինձ:

Պահածոների ծայրերը խնամքով բացվում են օձիքի երկայնքով։ Ցանկության դեպքում մաքրեք արտաքին մակերեսը ավելի լավ կպչունության համար և սոսնձեք պահանջվող երկարության խողովակները: Դրանից հետո դրանք շարքերով սոսնձում են տուփի մեջ, որի չափերը վարպետին երևակայությամբ կպատմեն և սև կնկարեն։ Ցանկալի է ջերմակայուն ներկ:

Բոլոր ներքին մակերեսները մեկուսացված են։ Խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել էքստրուդացված պոլիստիրոլի փրփուր, որը հետագայում ներկված է սև ներկով: Եվ փորձեք մեկուսացման հետ: Խողովակները իրենք, արդյունքում, պետք է դասավորվեն ուղղահայաց, իսկ վերին և ստորին ծայրերը պետք է միացվեն միմյանց, ինչպես մարտկոցների ռեգիստրները:

DIY ալյումինե բանկա կոլեկցիոներ

Վերևից և ներքևից նրանք պատրաստում են մատակարարման խողովակներ, օդի ընդունման խողովակներ, որոնք անհրաժեշտ կլինի բերել ձեր տուն: Մուտքի վրա մի փոքր հովացուցիչ դրեք, իսկ մեքենայի մի փոքր արդիականացված թերմոստատ կամ օգտագործեք ջերմակարգավորման այլ մեթոդ տաք վարդակից: Պրակտիկան ապացուցում է, որ այն կարող է լավ օգնություն լինել ձեր ջեռուցման համակարգի համար: Հիմնական բանը բարձրորակ, կնքված հավաքույթն է և մարտկոցի գտնվելու վայրը: Առջևից տուփը ծածկեք ապակիով կամ ավելի լավ՝ պոլիկարբոնատով։ Մասնագետների հաշվարկներով՝ 100 քմ տունը տաքացնելու համար անհրաժեշտ է 15 քմ կոլեկտորներ։ Նման հրաշալի այլընտրանքը զգալիորեն զիջելու է արդյունաբերական նմուշներին, բայց դեռ ...

Parabolo - համակենտրոն հայելու համակենտրոնացում

Եվրոպայում դրանք օգտագործվում են՝ սահմանափակվելով միայն ալյումինե համաձուլվածքների ծակոտած մակերեսով։

Նման ջեռուցիչների արժեքը բարձր է շնորհիվ մեծ չափսերև թանկարժեք նյութեր: Հետեւաբար, չարժե հաշվի առնել տնական հարթ ջերմափոխանակիչները: Հաջորդ տարբերակը կհետաքրքրի արվարձանների բնակիչներին. Դրա տարբերությունը գրեթե ամեն ինչում արմատական ​​է։ Իրականում դա արեգակի էներգիայի պարաբոլիկ-կենտրոնական հայելային կենտրոնացում է։ Բայց հիմնական օգուտը օգտագործվող նյութերի մեջ է: Համակենտրոնացումը մի հարթության մեջ կորացած հայելի է, որը կենտրոնացնում է արևի ճառագայթները որոշակի կետում: Այստեղ կիրառվում են երեք հնարքներ.

Հայելի նյութ, ռեֆլեկտիվ մակերեսի չափ և ջերմային կուտակիչ: Սարսափելի կոր հայելին, պարզվում է, պատրաստված է հայելային թաղանթից։ Հայելային թաղանթը գոգավոր մակերեսին սոսնձված է ակոսի տեսքով։ Հայելու հիմքը նույն տխրահռչակ ընդլայնված պոլիստիրոլն է:

Եվ որպես օժանդակ կառույցներ՝ գործելու են տարբեր նյութերՓայտից մինչև մետաղ։ Արտադրվում է անհրաժեշտ քանակությամբ հայելային հատվածներ, որոնք ամրացվում են կրող շրջանակներին։

Ինչ-որ առումով ամբողջ կառույցը հիշեցնում է մանկական ճոճանակ, որտեղ նստատեղի փոխարեն գործում են հայելիներ, իսկ առանցքի վրա տեղադրված է խողովակաշար՝ ջերմափոխանակիչ։ Քանի որ սա ծայրամասային լուծում է, այստեղ չափերը կարող են տպավորիչ լինել:

Արևային կոնցենտրատոր արբանյակային ալեհավաքից

Ջրի արևի թակարդներ

Նման մի շարք սարքեր տեղակայված են արևի շարժման երկայնքով։ Հայելին կենտրոնանում է մեկ գծի վրա, որտեղից հովացուցիչ նյութը հոսանք կառնի։ Հովացուցիչ նյութը կլինի սովորական ջուր, որն անցնում է մի քանի շարքով անցնող բարակ պատերով խողովակներով։ Օգտագործեք ճիշտ տրամագծով չժանգոտվող պողպատից կամ սովորական բարակ պատերով պողպատե խողովակներ: Նման լուրջ մոտեցմամբ այս համակարգը չի կարող անել առանց ծավալային ջերմային կուտակիչի:

Այստեղ պատրաստի լուծումներ կան, բայց երևակայության թռիչքը ողջունելի է։ Օրինակ՝ մի քանի խորանարդի համար նախատեսված «լողավազան»՝ պատրաստված պոլիստիրոլից և փայտե հենարաններից։ Ներքին մակերեսը պատված է խիտ ջերմոցային թաղանթով։ Եվ ակնկալվում է, որ կողմերի ամրությունը մի քանի խորանարդ ջուր է պահում: Նմանատիպ նյութերից է պատրաստված այս մինի լողավազանը ծածկող տանիքը՝ բուրգի տեսքով։

Դիզայնի նման պարզությունը, զուգորդված ոչ բարդ նյութերի հետ, ապահովում է բարձր սպասարկում: Եվ մաշված մասերի փոխարինում։ Արժեքը նույնպես զգալիորեն կտարբերվի: Նման ջերմային պահեստը ավելի լավ է տեղադրել բաց տարածքում, դա անհրաժեշտության դեպքում կապահովի հեշտ մուտք:

Աջակցող կառուցվածքի հայելին պետք է կարողանա ուղղահայաց պտտվել: Այս դեպքում համակենտրոնացումը վերահսկում է լուսատուին ամբողջ տարին: Խողովակաշարը ներառված է ընդհանուր ջեռուցման համակարգում՝ գումար խնայելու համար։

Արևային վակուումային կոլեկտոր

Հետագայում տոկոսադրույքները սկսում են աճել։ Ցավոք սրտի, մենք խոսում ենք գնի մասին։ Դրանց արժեքը բավականին բարձր է, չնայած արդյունավետությունը նույնպես բավականին բարձր է։ Այն անհնար է ինքնուրույն պատրաստել, քանի որ արտադրության մեջ օգտագործվում է բարձր ամրության բորոսիլիկատային ապակի՝ ցածր մետաղի պարունակությամբ։

Վակուումը կառավարելու համար օգտագործվում է բարիում ստացող: Եթե ​​խստությունը կոտրված չէ, ապա խողովակն ունի արծաթափայլ գույն, եթե այն դառնում է սպիտակ, ապա ամբողջականությունը կոտրված է: Վակուումային կոլեկտորները ավելի քիչ կախված են եղանակային պայմաններից, քան մյուսները, քանի որ ջերմային ալիքը առանձնացված է մթնոլորտից վակուումով: Իսկ վակուումը, ինչպես գիտեք, հիանալի ջերմամեկուսիչ է։ Վատ եղանակին նրանք կլանում են ինֆրակարմիր ճառագայթումը, որն անցնում է ամպերի միջով: Մեկ այլ գումարած այս տեխնոլոգիայի օգտին:

Վակուումային կոլեկտորների տեսակները

Դրանցից մի քանիսը կան, մի քանիսն ավելի հաջող դիզայն ունեն, բայց դրանք ավելի թանկ են։ Ամենահաջողը փետուր խողովակով և ուղիղ հոսքի ջերմային ալիքով կոլեկտորն է: Սարքի սկզբունքը մոտավորապես նույնն է բոլոր դեպքերում։ Կոլբը երկարավուն, բարակ թերմոս է՝ պատերի միջև վակուումով։ Ներքին ապակու վրա կիրառվում է բարձր ներծծող ծածկույթ, իսկ ներսում տեղադրված է հովացուցիչ նյութով ջերմային խողովակ:

Ջերմային կրիչները սկզբունքորեն տարբեր են: Մի դեպքում դա հեշտությամբ գոլորշիացող հեղուկ է, ջերմության փոխանցումը տեղի է ունենում գոլորշիացման և խտացման միջոցով: Ուղիղ ալիքով հովացուցիչը հոսում է ջերմային խողովակներից յուրաքանչյուրի միջով՝ փոխանցելով և արձակելով էներգիա: Հիմնական թերությունը բարձր գինն է և վերանորոգման դժվարությունը։ Որոշ վակուումային կոլեկտորների վերանորոգման դեպքում հովացուցիչ նյութը պետք է արտահոսել արևային համակարգից։ Արդյունավետության տարբերությունը, կախված արտադրողից, կարող է բավականին զգալի լինել և նույնիսկ կրկնակի:

Վակուումային խողովակներով ավելի հեշտ է համակարգը հավաքել, քանի որ հիմնական տարրը պատրաստ է: Մնում է ապահովել պղնձի կլանիչի շփումը ամբողջ համակարգի հովացուցիչ նյութի հետ և վակուումային խողովակներից մարտկոցները տեղադրել ապահով պատյանում՝ լուսավորված տեղում: Իհարկե, ավելի լավ է մեծ համակարգի հավաքումն ու տեղադրումը վստահել մասնագետներին։ Նման տարրերով արևային համակարգը հաճախ գերտաքանում և եռում է և դրա նկատմամբ որոշակի վերահսկողության կարիք ունի: Եթե ​​ձեր հիմնական ջեռուցումն ունի մեծ տեղաշարժ և գերտաքացում չի լինի, փորձեք ինքներդ հավաքել օժանդակ մոդուլը:

Տնական վակուումային խողովակներ

Սիլիցիումի վրա հիմնված հանքարդյունաբերություն

Կլանման դասականները սիլիցիումի վրա հիմնված մարտկոցներ են:

Մենք դրանք բաժանում ենք երեք տեսակի.

• հիմնված մոնո տարրերի վրա
• հիմնված պոլիէլեմենտների վրա
• ամորֆ են, դրանք նաև կինոնկար են։ Դրանք ներառում են նաև կադմիումի տելուրիդի վրա հիմնված պանելներ, որոնք հիմնված են պղնձի-ինդիումի սելենիդի և պոլիմերային պանելների վրա:

Այստեղ կան դրական և բացասական կողմեր: Պլյուսն այն է, որ ելքում մենք ստանում ենք էլեկտրաէներգիա, որի օգտագործումը շատ լայն է։ Պոլիկյուրիստական ​​վահանակներն ունեն միջին արդյունավետություն 12-18% և ավելի էժան են արտադրության մեջ: Մոնոպանելները, ընդհակառակը, ավելի թանկ են և ունեն ավելի բարձր արդյունավետություն՝ 18-22%: Ամորֆ վահանակներն ունեն ամենացածր արդյունավետությունը՝ 5-6%, սակայն ցույց են տալիս մի շարք առավելություններ։ Օպտիկական կլանումը 15-20 անգամ ավելի բարձր է, քան պոլի և միաբյուրեղների կլանումը: Հաստությունը 1 մկմ-ից պակաս է։ Ունի լավ կատարում ամպամած եղանակին, բարձր ճկունություն։ Պոլիմերային մարտկոցները օգտագործվում են այնտեղ, որտեղ առաձգականությունը և շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը մեծ նշանակություն ունեն: Վահանակներից բացի, կպահանջվեն լիցքավորման համակարգեր, լարման փոխակերպումներ և էլեկտրաէներգիայի բաշխիչներ: Սրանք ինվերտորներ, մարտկոցներ, կարգավորիչներ են: Սիլիկոնային բջիջները զգայուն են կեղտի նկատմամբ, և երբ բարձր ջերմաստիճաններկարող է պահանջվել հովացման համակարգ, չնայած ժամանակակից դիզայնը դա նախատեսում է:

Վերջերս ավստրալացի գիտնականներին հաջողվել է սահմանել 35% արդյունավետության ռեկորդ, ինչը սկզբունքորեն նոր զարգացում է այս ոլորտում: Չնայած ֆրանսիացիները պնդում են, որ մշակում են 46% արդյունավետությամբ մոդուլներ Soitec-ի, CEA-Leti-ի և Fraunhofer ինստիտուտի կողմից: Բայց հասարակ մահկանացուները դա երկար ժամանակ չեն տեսնի: Բացի այդ, սիլիկոնային մարտկոցները նույնպես ունեն թերություններ. Ամերիկայում նման վահանակների օգտագործումը սկսվել է վաթսունական թվականներին, բայց մեր արհեստավորները, կարծես, երկար ժամանակ նմանություններ են անում արևելյան էժանագին անալոգներից: Դեռևս չափազանց արժեքավոր միջոց է գումար խնայելու համար հասարակ մարդ... Չնայած, շատ գրավիչ է էլեկտրամատակարարման մեջ որոշակի ինքնավարություն ստանալը։

Նորարարություններ կան նաև ավտոմոբիլային, ավիացիոն, նավաշինության ոլորտներում։ Ցուցահանդեսային, միանվագ կամ փորձնական նմուշներ կան, բայց առայժմ այն ​​մնում է շքեղություն։ Երբեմն լավ մոռացված հին բաները առաջանում են անցյալից, օրինակ՝ լուսավորությունը լույսի հորերի օգնությամբ։ Մեթոդը ծանոթ է ալեհեր բուրգերի ժամանակներից։

Ոմանք ցանկանում են կյանքի կոչել արևային ճանապարհների գաղափարը։ Այնտեղ կային թափանցիկ տարրեր և ինքնաթիռ, որը կարող էր թռչել երկրի շուրջը թեթև առագաստով։ Գերմանիան ռեկորդ է սահմանել օրական ստացվող էներգիայի քանակով, իսկ Հնդկաստանում մի ամբողջ օդանավակայան անցել է բնական պաշարներով սնվելու։ Անշուշտ մոտ է այն օրը, երբ տեխնոլոգիաները մեզ թույլ կտան արևից վերցնել ճիշտ այնքան, որքան մեզ անհրաժեշտ է:

Արեգակնային էներգիան կյանք է տալիս Երկրի վրա գտնվող ողջ կյանքին: Նրա ազդեցության տակ ջուրը գոլորշիանում է ծովերից և օվկիանոսներից՝ վերածվելով ջրի կաթիլների՝ առաջացնելով մառախուղներ և ամպեր։ Արդյունքում, այս խոնավությունը հետ է ընկնում Երկիր՝ ստեղծելով մշտական ​​ցիկլ: Հետեւաբար, մենք անընդհատ դիտում ենք ձյուն, անձրեւ, սառնամանիք կամ ցող: Արևի ստեղծած հսկայական ջեռուցման համակարգը թույլ է տալիս ջերմության ամենաօպտիմալ բաշխումը Երկրի մակերևույթի վրա։ Այս գործընթացները ճիշտ հասկանալու և օգտագործելու համար անհրաժեշտ է պատկերացնել արևի էներգիայի աղբյուրը և ինչն է որոշում նրա ազդեցությունը մեր մոլորակի վրա։

Արեգակնային էներգիայի տեսակները

Արեգակի կողմից թողարկվող էներգիայի հիմնական տեսակը համարվում է ճառագայթային էներգիան, որն անմիջական ազդեցություն ունի Երկրի վրա տեղի ունեցող բոլոր կարևորագույն գործընթացների վրա։ Եթե ​​դրա հետ համեմատենք ցամաքային էներգիայի այլ աղբյուրներ, ապա դրանց պաշարներն անսահման փոքր են և թույլ չեն տալիս լուծել բոլոր խնդիրները։

Բոլոր աստղերից Արեգակն ամենամոտն է Երկրին: Իր կառուցվածքով այն գազային գնդիկ է, որը շատ անգամ մեծ է մեր մոլորակի տրամագծից և ծավալից։ Քանի որ գազի ոլորտի չափերը բավականին կամայական են, ուստի Երկրից տեսանելի արևային սկավառակը համարվում է դրա սահմանները։

Արեգակնային էներգիայի աղբյուրը և ֆիզիկական հատկությունները

Արեգակի վրա տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները կարելի է դիտարկել միայն նրա մակերեսի վրա: Սակայն հիմնական ռեակցիաները տեղի են ունենում նրա ներքին հատվածում։ Իրականում դա հսկա ատոմակայան է՝ մոտ 100 միլիարդ մթնոլորտ ճնշմամբ։ Այստեղ միջուկային բարդ ռեակցիաների պայմաններում տեղի է ունենում ջրածնի վերածումը հելիումի։ Հենց այս ռեակցիաներն են կազմում Արեգակի էներգիայի հիմնական աղբյուրը։ Ներքին ջերմաստիճանը միջինում կազմում է մոտ 16 միլիոն աստիճան։

Արեգակի ներսում մոլեգնող գազը ոչ միայն չափազանց շոգ է, այլև չափազանց ծանր՝ արեգակնային միջին խտությունից մի քանի անգամ ավելի բարձր խտությամբ: Միաժամանակ առաջանում են ռենտգենյան ճառագայթներ, որոնք մոտենալով Երկրին՝ մեծացնում են դրանց ալիքի երկարությունը և նվազեցնում տատանումների հաճախականությունը։ Այսպիսով, դրանք աստիճանաբար դառնում են տեսանելի և ուլտրամանուշակագույն լույս:

Կենտրոնից հեռավորության հետ փոխվում է ճառագայթային էներգիայի բնույթը՝ ազդելով ջերմաստիճանի վրա։ Սկզբում այն ​​աստիճանաբար նվազում է մինչեւ 150 հազար աստիճան։ Երկրից պարզորոշ երևում է միայն արտաքին արևային թաղանթը՝ այսպես կոչված, ֆոտոսֆերան։ Նրա հաստությունը մոտ 300 կմ է, իսկ վերին շերտի ջերմաստիճանը իջնում ​​է մինչև 5700 աստիճան։

Ֆոտոսֆերայի վերևում արևային մթնոլորտն է, որը բաղկացած է երկու մասից. Ստորին շերտը կոչվում է քրոմոսֆեր, իսկ վերին շերտը, որը սահմաններ չունի, արեգակնային պսակն է։ Այստեղ գազերը հրեշավոր ուժի հարվածային ալիքների ազդեցության տակ տաքանում են մինչև մի քանի միլիոն աստիճան։

Արեգակնային ճառագայթումը կլանում է ցամաքի մակերեսը, օվկիանոսները (ընդգրկում են երկրագնդի մակերեսի մոտ 71%-ը) և մթնոլորտը։ Արեգակնային էներգիայի կլանումը մթնոլորտային կոնվեկցիայի, գոլորշիացման և ջրի գոլորշիների խտացման միջոցով մղում է ջրի ցիկլը և քամին: Արեգակի ճառագայթները, որոնք կլանված են օվկիանոսով և ցամաքով, պահպանում են միջին ջերմաստիճանը Երկրի մակերեսին, որն այժմ 14 ° C է: Բույսերի ֆոտոսինթեզի միջոցով արևի էներգիան կարող է վերածվել քիմիական էներգիայի, որը պահվում է սննդի, փայտի և կենսազանգվածի տեսքով, որն ի վերջո վերածվում է հանածո վառելիքի։

Առնչվող տեսանյութեր

Օգտագործման հեռանկարները

Արեգակնային էներգիան քամու էներգիայի, ջրի, ծովերի ջերմության, կենսազանգվածի աղբյուր է, ինչպես նաև հազարավոր տարիների ընթացքում տորֆի, լիգնիտի և ածուխի, նավթի և բնական գազի առաջացման պատճառ, սակայն այս անուղղակի էներգիան կուտակվել է հազարավոր և միլիոնավոր տարիներ: Արեգակի էներգիան կարող է ուղղակիորեն օգտագործվել որպես էլեկտրաէներգիայի և ջերմության աղբյուր։ Դրա համար անհրաժեշտ է ստեղծել սարքեր, որոնք կենտրոնացնում են Արեգակի էներգիան փոքր տարածքներում և փոքր ծավալներով։

Մթնոլորտի, ցամաքի և օվկիանոսի մակերևույթի կողմից կլանված արևային էներգիայի ընդհանուր քանակը տարեկան կազմում է մոտավորապես 3,850,000 էկզաջուլ (EJ): Մեկ ժամում սա ավելի շատ էներգիա է տալիս, քան ամբողջ աշխարհն օգտագործել է ամբողջ 2002 թվականին։ Ֆոտոսինթեզը տարեկան մոտ 3000 EJ է պահանջում կենսազանգվածի արտադրության համար: Երկրի մակերևույթին հասնող արևային էներգիայի քանակն այնքան մեծ է, որ մեկ տարվա ընթացքում այն ​​մոտավորապես կկրկնապատկվի այն էներգիան, որը հնարավոր է գեներացվի բոլոր չվերականգնվող աղբյուրներից՝ ածուխ, նավթ, ուրանի հանքաքարեր:

Արեգակնային էներգիայի քանակությունը, որը մարդը կարող է օգտագործել, տարբերվում է երկրի մակերեսին մոտ գտնվող էներգիայի քանակից: Գործոնները, ինչպիսիք են օրվա և գիշերվա փոփոխությունը, ամպամածությունը և առկա ցամաքի մակերեսը, նվազեցնում են օգտագործելի էներգիայի քանակը:

Աշխարհագրական դիրքը ազդում է էներգետիկ ներուժի վրա, քանի որ հասարակածին ավելի մոտ գտնվող տարածքներն ավելի շատ արևային ճառագայթներ են ստանում: Այնուամենայնիվ, ֆոտոգալվանային սարքերի օգտագործումը, որոնք կարող են փոխել իրենց կողմնորոշումը երկնքում Արեգակի դիրքին համապատասխան, կարող է զգալիորեն մեծացնել արեգակնային էներգիայի ներուժը հասարակածից հեռու տարածքներում:

Հողերի առկայությունը զգալիորեն ազդում է էներգիայի արտադրության ներուժի վրա, քանի որ արեւային մարտկոցներկարող է տեղադրվել միայն այն հողերի վրա, որոնք հարմար են դրա համար և չեն օգտագործվում այլ նպատակներով: Օրինակ, տանիքի վահանակներ տեղադրելու համար հարմար վայր պողպատն է:

Արեգակնային համակարգերը բաժանվում են ակտիվ և պասիվ՝ կախված նրանից, թե ինչպես են դրանք կլանում, մշակում և բաշխում արևային էներգիան։

Ակտիվ արևային տեխնոլոգիան օգտագործում է ֆոտոգալվաններ, կենտրոնացված արևային էներգիա (անգլերեն), արևային կոլեկտորներ, պոմպեր և օդափոխիչներ՝ արևային ճառագայթումը օգտակար էներգիայի արտադրության վերածելու համար։ Պասիվ արևային տեխնոլոգիաները ներառում են ջերմային բարենպաստ բնութագրերով նյութերի օգտագործումը, բնական օդի շրջանառությամբ սենյակների ձևավորումը և արևի դիրքի նկատմամբ շենքերի բարենպաստ դիրքավորումը: Ակտիվ արևային տեխնոլոգիաները մեծացնում են էներգիայի մատակարարումը, մինչդեռ պասիվ արևային տեխնոլոգիաները նվազեցնում են էներգիայի լրացուցիչ աղբյուրների անհրաժեշտությունը:

Այս պահին աշխատում են ջեռուցման սարքեր, որոնք կուտակում են Արեգակի էներգիան, ինչպես նաև էլեկտրական շարժիչների և Արեգակի էներգիան օգտագործող մեքենաների նախատիպերը։

Ենթադրվում է, որ արևային էներգիան կկազմի մինչև դարի վերջ օգտագործված ընդհանուր էներգիայի 1%-ը: Դեռևս 1870 թվականին Չիլիում կառուցվել է արևային ջրատար ծովի ջուր, որն օրական արտադրում էր մինչև 30 տոննա քաղցրահամ ջուր և աշխատեց ավելի քան 40 տարի։ Հետերոճային կապերի կիրառման շնորհիվ արևային մարտկոցների արդյունավետությունն արդեն հասնում է 25%-ի։ Սահմանվել է արևային մարտկոցների արտադրությունը երկար բազմաբյուրեղ սիլիցիումային շերտի տեսքով, որն ունի ավելի քան 10% արդյունավետություն։

Ջերմային էներգիա

Տեխնոլոգիաները, որոնք օգտագործում են արևային ջերմային էներգիան, կարող են օգտագործվել ջուրը տաքացնելու, սենյակները տաքացնելու, սենյակները սառեցնելու և գործընթացային ջերմություն առաջացնելու համար:

Ընդհանուր դրված հզորությունը 2007թ արևային համակարգերջրի ջեռուցման համար կազմել է մոտավորապես 154 ջերմային ԳՎտ: Չինաստանն այս ոլորտում համաշխարհային առաջատարն է, որը 2006 թվականի դրությամբ տեղադրել է 70 ԳՎտ ջերմային էներգիա և նախատեսում է մինչև 2020 թվականը հասցնել 210 ԳՎտ ջերմային էներգիայի: Իսրայելը և Կիպրոսը աշխարհի առաջատարներն են մեկ շնչի հաշվով արևային ջրատաքացուցիչ համակարգերի կիրառմամբ, որոնց տնային տնտեսությունների 90%-ը տեղադրել է դրանք: ԱՄՆ-ում, Կանադայում և Ավստրալիայում արևային ջրատաքացուցիչներն օգտագործվում են հիմնականում լողավազանների ջեռուցման համար՝ 2005 թվականին մոտ 18 ԳՎտ դրվածքային հզորությամբ։

Ջեռուցում, հովացում և օդափոխություն

Խոհարարություն

Արևային վառարաններն օգտագործում են արևի լույսը ճաշ պատրաստելու, չորացնելու և պաստերիզացման համար: Դրանք կարելի է բաժանել երեք լայն կատեգորիաների՝ տուփի կաթսաներ, վահանակային կաթսաներ և ռեֆլեկտորային կաթսաներ: Ամենապարզ արևային վառարանը տուփն է, որն առաջին անգամ կառուցել է Հորաս Բենեդիկտ դը Սոսյուրը 1767 թվականին։ Պարզ տուփի վառարանը բաղկացած է թափանցիկ կափարիչով մեկուսացված կոնտեյներից: Այն կարող է արդյունավետ օգտագործվել մասամբ ամպամած երկնքում և սովորաբար հասնում է 90-150 ° C ջերմաստիճանի: Պանելային վառարանը օգտագործում է արտացոլող վահանակ՝ արևի ճառագայթները մեկուսացված տարայի վրա ուղղելու և տուփային վառարանի ջերմաստիճանի հետ համեմատվող ջերմաստիճանի հասնելու համար: Ռեֆլեկտիվ վառարաններն օգտագործում են տարբեր ռեֆլեկտորային երկրաչափություններ (աման, տաշտ, Ֆրենելի հայելիներ)՝ ճառագայթները կոնտեյների վրա կենտրոնացնելու համար: Այս ջեռոցները հասնում են 315 ° C ջերմաստիճանի, բայց պահանջում են ուղիղ ճառագայթ և պետք է վերադասավորվեն արևի փոփոխվող դիրքի հետ մեկտեղ:

Գործընթացի ջերմություն

Ջրի բուժում

Արևային աղազերծումը կարող է օգտագործվել աղի կամ աղի ջուրը խմելու ջրի վերածելու համար: Առաջին անգամ նման վերափոխման օրինակ են արձանագրել 16-րդ դարի արաբ ալքիմիկոսները։ Չիլիի Լաս Սալինաս հանքարդյունաբերական քաղաքում 1872 թվականին առաջին անգամ կառուցվել է արևային աղազերծման լայնածավալ նախագիծ: Գործարանը, որն ուներ 4700 մ2 արևային կոլեկտորի տարածք, կարող էր արտադրել մինչև 22700 լիտր խմելու ջուր և աշխատել 40 տարի։ Առանձին անշարժ նմուշները ներառում են մեկ թեքություն, կրկնակի թեք (ջերմոց կամ տեսակ), ուղղահայաց, կոնաձև, շրջված կլանիչ, բազմապատիկ և բազմակի էֆեկտ: ... Այս աղազերծման կայանները կարող են գործել պասիվ, ակտիվ և հիբրիդային ռեժիմներով: Կրկնակի լանջի Կազանը ամենաարդյունավետն է ապակենտրոնացված կենցաղային կարիքների համար, մինչդեռ ակտիվ բազմակի ազդեցության միավորներն ավելի հարմար են լայնածավալ նախագծերի համար:

Արեգակնային էներգիան կարող է օգտագործվել միջին սակագներով կեղտաջրերի մաքրման համար՝ առանց քիմիական նյութերի և էներգիայի ծախսերի: Մեկ այլ բնապահպանական օգուտ այն է, որ ջրիմուռները ապրում են նման լճակներում և ֆոտոսինթեզի ժամանակ սպառում են ածխաթթու գազ, թեև նրանք կարող են արտադրել թունավոր նյութեր, որոնք ջուրը դարձնում են անօգտագործելի:

Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն

Արեգակնային էներգիան աշխատում է արևի լույսը էլեկտրականության վերածելով: Դա կարող է տեղի ունենալ կա՛մ ուղղակիորեն՝ օգտագործելով ֆոտոգալվանային, կա՛մ անուղղակի՝ օգտագործելով կենտրոնացված արևային էներգիայի համակարգեր: (անգլերեն)որտեղ ոսպնյակներն ու հայելիները հավաքում են արևի լույսը մեծ տարածքից բարակ ճառագայթի մեջ, և հետևող մեխանիզմը հետևում է արևի դիրքին: Ֆոտովոլտաիկները լույսը վերածում են էլեկտրական հոսանքի՝ օգտագործելով ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը:

Ենթադրվում է, որ արեւային էներգիամինչև 2050 թվականը կդառնա էլեկտրաէներգիայի ամենամեծ աղբյուրը, որտեղ ֆոտոգալվանային և կենտրոնացված արևային էներգիան կկազմեն համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի արտադրության համապատասխանաբար 16 և 11 տոկոսը:

Կենտրոնացված արևային էներգիա օգտագործող առևտրային էլեկտրակայաններն առաջին անգամ հայտնվել են 1980-ականներին: 1985 թվականից հետո այս տեսակի SEGS-ի տեղադրումը (անգլերեն)Մոխավե անապատում (Կալիֆորնիա) 354 ՄՎտ հզորությունը դարձել է աշխարհի ամենամեծ արևային էլեկտրակայանը։ Այս տիպի այլ արևային էլեկտրակայանների թվում է Սոլնովայի արևային էլեկտրակայանը (անգլերեն)(150 ՄՎտ) և SPP Andasol (անգլերեն)(100 ՄՎտ), երկուսն էլ Իսպանիայում։ Ֆոտովոլտային վրա ամենամեծ էլեկտրակայաններից (անգլերեն) Agua Caliente Solar Project (250 MW) ԱՄՆ-ում և Charanka Solar Park (221 MW) Հնդկաստանում: 1 ԳՎտ-ից ավելի նախագծերը մշակման փուլում են, բայց մինչև 5 կՎտ հզորությամբ ՖՎ կայանքների մեծ մասը փոքր են և տանիքի վրա: 2013 թվականի դրությամբ արևային էներգիան կազմում է աշխարհի էլեկտրաէներգիայի 1%-ից պակասը:

Ճարտարապետություն և քաղաքաշինություն

Արևի լույսի առկայությունը ճարտարապետական ​​պատմության հենց սկզբից ազդել է շենքերի նախագծման վրա: Առաջադեմ արևային ճարտարապետությունը և քաղաքաշինությունը առաջին անգամ ներդրվել են հին հույների և չինացիների կողմից, ովքեր իրենց տները ուղղել են հարավ՝ լույս և ջերմություն ապահովելու համար:

Գյուղատնտեսություն և բուսաբուծություն

տես նաեւ

Նշումներ (խմբագրել)

1. Սմիլ (1991), էջ. 240
2. Ճառագայթային և լուսային պայմաններ
3. Կլիմայական համակարգի բնական պարտադրումը. Կլիմայի փոփոխության հարցերով միջկառավարական հանձնաժողով. Վերցված է 2007 թվականի սեպտեմբերի 29-ին։
4. Սոմերվիլ, Ռիչարդ.Կլիմայի փոփոխության գիտության պատմական ակնարկ (PDF): Կլիմայի փոփոխության հարցերով միջկառավարական հանձնաժողով. Վերցված է 2007 թվականի սեպտեմբերի 29-ին։
5. Վերմաս, Վիմ.Ֆոտոսինթեզի ներածություն և դրա կիրառությունները: Արիզոնայի պետական ​​համալսարան. Վերցված է 2007 թվականի սեպտեմբերի 29-ին։
6. Smil (2006), էջ. 12
7. http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html
8. Մոլորակի հզորացում. Քիմիական մարտահրավերներ արևային էներգիայի օգտագործման մեջ (PDF): Վերցված է 2008 թվականի օգոստոսի 7-ին։
9. Էներգիայի փոխակերպումը ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմների կողմից: Միավորված ազգերի կազմակերպության պարենի և գյուղատնտեսության կազմակերպություն. Վերցված է 2008 թվականի մայիսի 25-ին։
10. Exergy Flow Charts - GCEP: stanford.edu.
11. Archer, Քրիստինա.Գլոբալ հողմային էներգիայի գնահատում. Սթենֆորդ. Վերցված է 2008 թվականի հունիսի 3-ին։
12. ... Վերականգնվող և համապատասխան էներգիայի լաբորատորիա. Վերցված է 2012 թվականի դեկտեմբերի 6-ին։
13. Ընդհանուր առաջնային էներգիայի սպառումը. Էներգետիկ տեղեկատվության վարչություն. Վերցված է 2013 թվականի հունիսի 30-ին։
14. Էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր սպառման զուտ. Էներգետիկ տեղեկատվության վարչություն. Վերցված է 2013 թվականի հունիսի 30-ին։
15. Էներգիան և կայունության մարտահրավերը (PDF): ՄԱԿ-ի զարգացման ծրագիրը և Համաշխարհային էներգետիկ խորհուրդը(սեպտեմբեր 2000): Վերցված է 2017 թվականի հունվարի 17-ին։