Инновационные технологии использования солнечной энергии

Сегодня в США или Японии солнечную батарею или коллектор можно купить в супермаркете. Этот факт говорит о популярности и востребованности систем, которые работают на   восстанавливающихся источниках энергии во всем мире. Встроенный солнечный коллектор или  геоотопление в доме — привычная и обыденная картина во многих странах. Использование природных источников энергии популярно не только в странах с жарким климатом, но и Канаде, Ирландии, Великобритании и др.

Дорогостоящее оборудование по применению природных источников энергии за 3-5 лет полностью окупается. Впоследствии оно работает на бюджет, экономя практически полностью затраты на электроэнергию и отопление жилья.

Действительно, энергия воды, ветра, солнца безгранична! Мало того, что природная энергия окружает нас всюду, она экологически безопасна, она … бесплатна. Надо научиться ее использовать! Солнечные батареи, солнечные коллекторы, установки, использующие тепло земли, воды, ветряные установки помогают осваивать и   применять то, что дано человеку природой — тепло, свет, электроэнергию.

Современные инновационные технологии предлагают использовать природную энергию во все новых и новых вариантах.

Световой колодец.

Идея освещения с помощью световых колодцев не нова. Первыми применяли эту конструкцию древние египтяне.  При строительстве Пантеона в Древнем Риме (125 г н. э) использован прообраз светового колодца. В средневековой архитектуре идея освещения зданий  через зенитные окна, расположенные под крышей,  нашла воплощение при строительстве романских и готических храмов. Прообраз современного светового колодца создал английский фотограф Поль Шаппо в середине XIX в. Он создал конструкцию из отражающих зеркал. Рефлекторы его системы продавали до 1943г. Этот тип безлампового освещения претерпевал изменения от простого отверстия на крыше здания до сложных конструкций с использованием световодов, при помощи которых можно освещать сразу несколько помещений.

Долгое время эта идея не находила отклика. В 1986 году  в Австралии был опробован первый образец современного светового колодца. Эффективность его освещения была настолько очевидна, что очень скоро идея безлампового освещения стала очень популярной во всем мире. С 1991 г налажен их серийный выпуск. Сегодня конструкция световых колодцев настолько усовершенствована, что эффективность их применения возросла на 500% по сравнению с первыми образцами.

Принцип действия современного светового колодца достаточно прост.

установленный световой колодец

Верхняя часть светового колодца находится на крыше здания. Конструкция колодцев настолько универсальна, что позволяет устанавливать их на любые здания, не зависимо от назначения. Они могут освещать жилые помещения и офисы, лестничные пролеты, подземные и подвальные помещения, промышленные помещения, склады.

Располагают световой колодец с той стороны, где солнце максимально освещает здание. Его задача — собрать как можно больше солнечного света. Для этого используют рефлекторы, коллекторы, иногда линзы Френеля. Купол светового колодца изготавливают из сверхпрочного стекла с герметичной изоляцией. Исключено попадание пыли, насекомых внутрь устройства.

принцип работы светового колодца

Свет по световой трубе поступает в помещение. Чем короче световая труба, тем больше света поступит в помещение. Иногда требуется установить световые трубы с поворотами. В этом случае потери света неизбежны. Для минимизации потери света внутреннюю часть трубы покрывают материалами с большой отражающей способностью — оптоволокном. (Световые колодцы с использованием оптоволокна сконструированы в США в 2004г.). Нижняя часть светового колодца выводится в здание, где она покрыта плафоном с рассеивающим эффектом.

Световой колодец радиусом 300мм освещает площадь 8 — 15 кв м. Световой колодец не теряет своих функций и в пасмурные дни. Он может собирать солнечный свет, равный по мощности освещения 60 вт лампочки.

Преимущества использования световых колодцев:

— помогает существенно экономить затраты на электроэнергию

— естественное освещение оказывает благоприятное влияние на здоровье — физическое и эмоциональное, создает благоприятные условия для сохранения зрения

— экологичен — помогает  предотвратить выброс углекислого газа до 7,4 тонн ежегодно

—  не допускает проникновение ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в помещение

—  не допускает проникновение холода зимой и горячего воздуха летом, т.о создает благоприятный температурный режим в помещениях

— надежен в эксплуатации и имеет длительный срок эксплуатации (до 10 лет)

Транспортные инновационные технологии .

Идеей сохранения окружающей среды от вредного воздействия выхлопных газов автомобилей продиктовано изобретение автомобилей, работающих на солнечной энергии.  Первый автомобиль был продемонстрирован в 1955 году. Это была беспилотная модель. Пока это был только опыт использования энергии солнца на транспорте.

Но уже через два года в Австралии прошли первые гоночные соревнования автомобилей, приводящихся в движение солнечной энергией. Сейчас  в Австралии уже 19 лет ежегодно проводятся гонки таких автомобилей по трассе Дарвин — Аделаида ( протяженность 3 000 км).  .   В соревнованиях участвуют команды из многих стран мира, а многие проекты спонсируются автомобильными концернами.

первый образец солнечного автомобиля

Сейчас это популярное шоу чудо-автомобилей, которое привлекает внимание более 200 млн человек во всем мире. Многие автомобильные компании используют эти гонки для рекламы своих образцов и делятся новинками дизайна и новыми техническими возможностями автомобилей своих производств.

Интересны соревнования, которые проводятся в США в Денвере. Это не гонки на скорость на длинной дистанции, а на ускорение.  Дистанция в Деневере всего 402 м. Задача участников — показать максимально возможное ускорение автомобиля, который приводится в движение солнечной энергией. Так, автомобиль «Каррент-Элиминейтер-3»  затратил всего 10,23 сек на преодоление этой дистанции. Не каждый автомобиль, работающий на дизельном топливе, может показать такие результаты.

Интерес к этому виду транспорта очень велик. Ведь вред от выхлопных газов автомобилей настолько  велик, что об этом стали говорить как об общемировой проблеме.  Испанские ученые утверждают, что 225 тыс чел в Европе умирают от действия выхлопных газов каждый год. В России нет подобной статистики, но эксперты утверждают, что ситуация в 2 раза хуже. В среднем на одного жителя планеты приходится более 100 кг вредных веществ, производных выхлопных газов.

В том, что в скором времени на смену современным автомобилям придут экологически безопасные машины, сомневаться не приходится. Но на сегодня автомобили, работающие на солнечной энергии, имеют ряд недостатков, которые не позволяют пока заменить модели современных конструкций.

— низкий КПД солнечных фотоэлементов — 15%  (КПД двигателя внутреннего сгорания — 40-45%)

— скорость не велика (при хорошей погоде и попутном ветре — 100 км/ч)

Есть предложения — оснастить всю видимую поверхность автомобиля солнечными батареями. В индустрии машиностроения с каждым годом возрастает доля безопасных машин.  Какие бы ни были приняты конструкторские решения, будущее за безопасным производством автомобилей.

В 1990 году американская компания  Sanyo построила первый самолет на солнечных батареях. Ему удалось пересечь Америку.    «Солнечный импульс» — так называют проект по созданию самолета, работающего на солнечной энергии. Автор проекта —  Бертран Пикар, ученый, путешественник, аэронавт проектирует самолет, работающий на солнечных батареях. Над проектом он начал работать  в 2007 году и собрал команду единомышленников.

В 2010 году поставлен рекорд — самолет на солнечных аккумуляторных батареях провел в полете 26 часов в небе Швейцарии! А 25 мая 2012 года самолет совершил перелет из Швейцарии в Марокко с предусмотренной технической остановкой  Мадриде (Испания). Это первый перелет самолета на дальние расстояния — 2,5 тыс км. По сообщениям ИНТАР-ТАСС, испытания самолета прошли успешно.

Это был один из предварительных полетов, тестирующих возможности самолета, перед кругосветным путешествием.  Бертран Пикар планирует совершить кругосветное путешествие на нем в 2014 году.

Самолет весит 1,6 т, размах его крыльев — 63,4 м, мощность 40 лошадиных сил. На его поверхности установлено 12 тысяч солнечных батарей. Стоимость его … 80 млн евро. Проект, действительно, дрогостоящий, но его авторы доказывают что возможно использовать энергию солнца и в авиаперелетах!

Выпускают яхты, которые заходят в порт лишь для пополнения запасов воды и продовольствия. Энергию, которая требуется для передвижения, дает им солнце и ветер.

Самая большая яхта, работающая на солнечных батареях, имеет ширину 15 м и длину 31м. На ее поверхности установлены аккумуляторные солнечные батареи, площадь которых  около 500 кв. м. Они дают энергию двум электродвигателям и имеют суммарную мощность 93,5 кВт. Это позволяет судну продолжать плавание в пасмурную погоду в течении 3 дней. Это необычное судно может развивать скорость до 24 км/ч и и вмещает до 50 пассажиров.

Летом 2011 г это судно совершило первое кругосветное путешествие , не затратив нисколько горючего топлива. Команда из 6 человек вновь обратила внимание на новые возможности использования природной энергии.

Почему так велик интерес к возобновляемым источникам энергии? Почему компании многих стан мира вкладывают большие деньги в разработку и внедрение систем, работающих на солнечной энергии? Во-первых, экологически безопасно как для природы, так и для человека, во-вторых, экономия средств и быстрая окупаемость  систем, в-третьих — длительный срок эксплуатации. И, конечно, инновационные технологии использования солнечной энергии представляют не только конструкторские и дизайнерские достижения. Это шаг в безопасное будущее для планеты и человечества.



Похожие статьи

Ваш отзыв

Вход там