Перспектива использования экологически чистой энергии солнечных лучей для отопления и получения электроэнергии притягательна,
но пока низкая стоимость нефти в сочетании с высокими издержками при разработке новых технологий не позволяют расширять внедрение солнечной энергии высокими темпами. В современных условиях солнечная энергия в 5 раз дороже традиционного электричества на основе ископаемого топлива. К тому же, ситуацию ухудшает неравномерность работы солнечных батарей в зависимости от времени суток и погодных условий.
Однако технологии постоянно совершенствуются – растет коэффициент использования солнечной энергии и снижается стоимость солнечных батарей. Появляются новые материалы, апробируются новые технологии. Особенно это станет актуальным при высоких ценах на нефть и катастрофических изменениях климата. Хотя, следует отметить, что и при современном уровне развития гелиоэнергетики использование солнечных батарей во многих случаях вполне оправдано – и экономически и экологически. Разумеется, наиболее целесообразно использовать эти технологии в солнечных регионах. Однако практика показывает, что даже в условиях средней полосы России применение солнечных батарей часто имеет смысл.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКИ
Количество солнечной энергии, попадающей на крыши и стены зданий, намного превышает годовое потребление энергии жителями этих домов. Поэтому использование солнечного света и тепла – чистый, простой и естественный способ получения энергии, необходимой для жизнеобеспечения жителей.
Световая энергия может быть использована для обогрева или преобразована в электроэнергию с помощью солнечных систем, к которым относятся солнечные коллекторы и солнечные батареи (фотоэлектрические преобразователи) или ФЭП. Действие ФЕП основано на использовании явления внутреннего фотоэффекта.
В результате работы солнечные батареи генерируют постоянный ток. Энергия может использоваться как напрямую различными приборами, так и запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования, или же преобразовываться в переменный ток. Кроме того, большое значение имеет использование световой энергии для обогрева помещений.
Для типичного жилого дома или квартиры в Европе и Северной Америке обогрев зданий – это важный по энергоемкости процесс. А для России он является самым энергоемким. Использование энергии Солнца способно снизить стоимость обогрева на 70%. Коллектор предварительно подогревает воду, которая затем подается на традиционную колонку или бойлер, где вода нагревается до нужной температуры. Это приводит к значительной экономии средств. Такую систему легко установить, она почти не требует ухода.
Солнечные водонагревательные системы используются в частных домах, многоквартирных зданиях, школах, больницах, ресторанах, на автомойках, в сельском хозяйстве и промышленности. У всех перечисленных заведений есть нечто общее: в них используется горячая вода. Владельцы домов и руководители предприятий уже смогли убедиться в том, что солнечные системы для нагрева воды являются экономически выгодными и способны удовлетворить потребность в горячей воде почти в любом регионе мира.
Ведь в ясную погоду на 1м2 земной поверхности в среднем падает 1000 Ватт световой энергии солнца. В зависимости от местности участка земли солнечная энергия поступает неравномерно из-за облачности в пасмурную погоду, есть места, где солнце светит 320–350 дней в году, а есть такие, где солнца не бывает вообще. Исходя из этого, прежде чем ставить солнечные батареи с целью выработки электричества, необходимо рассчитать эффективность применения данного метода.