Sobre actualidad en el momento.

Actualmente, una de las muchas tecnologías de ahorro de energía conocidos es el uso de la energía solar. La situación de las energías renovables en Rusia en un sentido, puede ser llamado único. Las existencias de estas fuentes son susceptibles de utilizar en la actualidad el nivel técnico, son enormes. Esa es una de las evaluaciones: la energía radiante solar – 2,3 billones de billones de pies cúbicos (toneladas de combustible); viento – 26,7 mil millones de toneladas de combustible equivalente, biomasa – 10 mil millones de tec.; calor de la Tierra – 40 billones de billones de pies cúbicos; pequeños ríos -360 000 000 000 tec.; Mares y océanos – 30 mil millones de tec … [4] Estas fuentes son mucho más altos que el nivel actual de la energía de Rusia (1,2 mil millones de toneladas de petróleo equivalente por año). Sin embargo, el uso de toda esta abundancia inimaginable ni siquiera decir que las migajas – cantidad microscópica. Existe una percepción generalizada de que la energía solar es un exótico y su uso práctico -. En un futuro lejano (después de 2020) [5]

Las principales ventajas de la energía solar son: su accesibilidad y fuente inagotable, así como, en teoría, la total seguridad para el medio ambiente. Aunque existe la posibilidad de que la adopción generalizada de la energía solar puede cambiar el albedo (característica de dispersión) la capacidad (reflectividad) de la superficie de la tierra y llevar a un cambio climático (aunque el nivel actual de consumo de energía es muy poco probable). La principal desventaja de la energía solar son las condiciones climáticas en nuestro país. [6]

El objetivo principal de las tecnologías de ahorro de recursos es reducir el costo financiero de la producción de cualquier tipo de energía, así como una mayor eficiencia en la sustitución de combustibles fósiles por fuentes renovables de energía de la naturaleza. Para sustituir los combustibles fósiles por energía solar es reducir el uso de combustibles fósiles, y por lo tanto los costos y utilizarla, así como mejorar el nivel de energía generada, luego aplicarlo para las necesidades domésticas e industriales. [7]

El propósito principal de la investigación es identificar la necesidad de que el uso de la energía solar como fuente primaria de calor, así como aspectos positivos y negativos para las empresas que utilizan diversos fines, su impacto sobre el medio ambiente.

Una de las tareas más difíciles es la selección y justificación de los equipos más fiables y eficientes para el uso y la aplicación de la energía solar directamente al consumidor de calor.

En particular el uso de la energía solar

Sol – la causa raíz de toda la vida en la Tierra, y nuestra fuente de energía más importante. Es – un increíble paquete de energía. La energía irradiada por el sol incidente en la superficie, y un globo, unas 10.000 veces mayor que la demanda de energía global de hoy. Sin embargo, la proporción usada procedente de la energía del sol es ahora aún muy pequeña.

La capacidad máxima de la radiación solar [3] 1.000 vatios por metro cuadrado de superficie de la tierra (Tabla 1).

Tabla 1. La potencia de radiación solar

La potencia total de radiación o la llamada radiación global es la suma de la radiación directa y dispersa. Es importante distinguir entre estos tipos de radiación, porque modernas plantas solares están diseñadas para la luz diferente.

La figura 1 muestra las variaciones anuales de radiación total medio en Alemania.

Fig.1. Programar las variaciones anuales de radiación total promedio en Karlsruhe

Una de las tecnologías más prometedoras relacionadas con el uso de la energía solar es proporcionar un fotovoltaicas unidades solares [3].

“PV” – un término especial para la conversión directa de la radiación solar en corriente eléctrica por medio de las denominadas células solares (sistema fotovoltaico). Se producen actualmente casi exclusivamente de silicio – el material obtenido de la arena de sílice que tiene una cantidad casi ilimitada.

Los paneles solares están hechos de diferente silicio:

– silicio de cristal único, la eficiencia de los cuales es de 15 a 20%;

– con una eficacia del 13 al 18%;

– el silicio amorfo con una eficiencia de 5 a 8%.

Si el sol brilla en la niebla, las nubes, o está bajo en el cielo, brilla “a medias”, lo que significa que la célula solar funciona sólo la mitad de su capacidad. La mayor eficiencia alcanza instalación fotovoltaica para la irradiación perpendicular. Instalación con montaje rígido debe estar situado lo más lejos posible en un ángulo de 30 ° y se dirige hacia el sur.

Instalación fotovoltaica, favoreciendo actual en la red, conectado a la misma a través de un inversor, que convierte las baterías solares fabricados de CC a CA y la suministra a la red.

Valor instalaciones fotovoltaicas de potencia indicados en el pico vatios. Conexión a la instalación de la red con una capacidad nominal de 1 kilovatio pico tiene una superficie de unos 10 metros cuadrados y es digno de consideración y la instalación de unos 10.000 euros. Dicha planta puede producir alrededor de 900 kilovatios-hora de electricidad al año. Para la comparación – una familia de 3 personas consume anualmente una media de 3.000 kilovatios-hora de energía.

Stand-alone sistemas fotovoltaicos están trabajando en el llamado “modo de isla”, es decir, que no están conectados a la red pública. Para trabajar en un poco de sol y por la noche que requieren una batería recargable de almacenamiento de energía (ver. Figura 2). El valor del generador solar depende del modo de la capacidad de consumo y actual de la batería, y esto debe ser siempre un acumulador solar especial. El uso de sistemas autónomos es significativo sólo cuando la conexión a la red no es posible, o si el costo de tal conexión es mucho mayor que el coste de la propia unidad. [3]

Con la ayuda de central térmica solar energía solar en nuestras latitudes se puede utilizar con eficacia para calentar el agua y para ayudar a la instalación de calefacción. Los buenos coleccionistas y acertaron el tamaño de la instalación puede cubrir hasta el 25% del consumo anual de calor por energía solar y también proteger el medio ambiente y ahorrar energía.

Para calentar el agua atrapada colectores de calor solar y colectores de placa plana con tubos de vacío. Entre los colectores solares y almacenamiento en caliente por separado en el edificio circula el fluido anticongelante calentado por los rayos del sol. A continuación, se da Este calor agua a través del intercambiador de calor.

En los días nublados, el agua para uso doméstico es calentada por la caldera.

Fig.2. sistema fotovoltaico autónomo Esquema [3].

Para la calefacción de agua suficiente 1.3 sq. M superficie de colector por persona. Los expertos estiman que la cantidad almacenamiento de agua a una temperatura del agua de 50 ° debe ser de 80 litros por persona, pero no menos de 300 litros.

El número de instalaciones solares que se calientan solamente el agua doméstica ya es bastante grande. Combinado de la instalación solar, que se calienta el agua para uso doméstico, y están involucrados en la calefacción – una solución nueva, más progresivo y eficaz. En primavera y otoño estas plantas pueden hacer una contribución significativa a la calefacción y descargar el sistema de calefacción. Para las casas uno – dos familias bien demostrado en la práctica en combinación con la superficie de la instalación del colector de 8 a 15 sq. M y con un acumulador combinado – calentamiento de agua sanitaria y el suministro de agua para crear una calefacción – capacidades de 500 a 1000 litros.

Una de las tecnologías más prometedoras relacionadas con el uso de la energía solar es proporcionar una planta de energía solar fotovoltaica en base a los elementos de silicio. Tales estaciones se convierten en componentes de la radiación solar directa y dispersa de energía eléctrica con una eficiencia del 12-15%. Las muestras de laboratorio tienen una eficiencia del 23%. La producción mundial de células solares es mayor de 50 MW por año y se incrementa anualmente en un 30%. El nivel moderno de producción de células solares corresponde a la fase inicial de su uso para la iluminación, recuperación de agua, estaciones de telecomunicaciones, suministro de aparatos electrodomésticos en algunas áreas, y en los vehículos. El costo de las células solares es 80-96 rublos / W en el costo de la electricidad 8-17,92 rublos / kWh.

Debido a las limitaciones teóricas en convertir el espectro en energía útil (aproximadamente 30%) para las células solares de la primera y segunda generación requiere el uso de grandes áreas de tierra para la planta de energía. Por ejemplo, para una planta de energía con capacidad de 1 GW, puede ser unas pocas decenas de kilómetros cuadrados (Para la comparación – la energía hidroeléctrica, con las mismas instalaciones tales pantallas de mucha utilidad grandes áreas de tierra). Pero la construcción de plantas de energía solar de dicha capacidad puede conducir al cambio climático en las zonas circundantes, y las plantas de energía fotovoltaica, así que básicamente instalados con capacidad de 1 – 2 MW cerca del cliente o incluso el individuo y las unidades móviles.

Convertidores fotoeléctricos día y el trabajo menos eficiente que trabajan en la mañana y por la noche el crepúsculo. En este caso, el consumo de potencia pico cae en la noche. Además, producen la energía eléctrica puede fluctuar dramáticamente y de forma inesperada debido a los cambios de clima. Para superar estas desventajas, plantas de energía solar usando baterías eléctricas eficientes (hoy no es lo suficientemente resuelto el problema), o convertido en otras formas de energía, por ejemplo, construir una estación de bombeo, que ocupan un área grande, o el concepto de energía de hidrógeno, que no es suficientemente rentable. El precio relativamente alto de células solares. Con el desarrollo de la tecnología y el aumento de los precios de los combustibles fósiles, esta desventaja se supera. En los años 1990-2005. El precio de las células solares disminuyó en un promedio de 4% por año. [3]

La superficie de los paneles gráficos y espejos  debe ser limpiado del polvo y otros contaminantes. En el caso de las centrales fotovoltaicas grandes, cuando un área de varios kilómetros cuadrados, que puede ser difícil, pero el uso de vidrio pulido en solar moderno resuelve este problema. La eficiencia de las células fotovoltaicas cae durante el calentamiento (ocupa principalmente de concentradores Sistemas), por lo tanto es necesario instalar los sistemas de enfriamiento, normalmente agua. También en los convertidores fotoeléctricos de la tercera y cuarta generación se utilizan para la refrigeración de la conversión de la radiación térmica a la radiación más compatible con el material absorbente de la célula fotovoltaica (la llamada conversión ascendente), que aumenta al mismo tiempo la eficiencia.

Después de 30 años de operación de la eficiencia de las células fotovoltaicas comienza a declinar. Pasamos sus fotocélulas, aunque pequeña parte de ellos, principalmente para fines especiales, contienen componente (cadmio), que es inaceptable para tirar en un vertedero. Necesitamos expansión adicional de la industria a su disposición.