Поновлювані джерела енергії на основі сонячної радіації (біомаса, вода, вітер та сонячна енергія) здатні повністю покрити споживання всіх видів енергії практично в усіх країнах світу.
Сонце - єдине джерело енергії, на яке людство може повністю покластися. Сонячна енергія може забезпечити нас усім, що нам потрібно від енергії, часто дуже просто, чисто і без ризику. Це не тільки електрика, тепло і світло для наших будинків, але і паливо для експлуатації екологічно чистих автомобілів. Кількість сонячного світла, що падає на Землю за один рік, до 20 000 разів перевищує споживання енергії у світі. Навіть енергія, що падає на дах сімейного будинку в районах, бідних сонячною радіацією (наприклад, на півночі Європи), до 10 разів перевищує споживання її на опалення та експлуатацію електроприладів. Є кілька способів виробництва електроенергії з відновлюваних джерел.
Іншим потенційним джерелом, яке часто класифікується як відновлюване, є геотермальна енергія. Хоча вона не має прямого походження від сонячної енергії, оскільки походить від гарячого ядра Землі, але завдяки своїм величезним запасам під земною поверхнею геотермальна енергія може вважатися невичерпним джерелом.
Сонячна енергія
Миттєва потужність сонячного джерела в атмосфері становить 1,7 .0101 Вт або 1,5 .018 кВт-год на рік. У наших географічних умовах енергія, що припадає на площу 1 м2, досягає значення 2450-5400 кДж енергії, чого достатньо для нагрівання 30 літрів води на 20 - 43 градуси. Після ретельного розгляду 60-70% гарячої води для побутових потреб можна покрити від сонячних колекторів. Сонячне випромінювання розподіляється більш однорідно, ніж запаси будь-якого іншого палива на Землі.
Виробництво електроенергії із використанням сонячної енергії сьогодні швидко зростає у світі, і найважливішою технологією тут є т. Зв фотоелектричні елементи. Меншою мірою використовується також процес концентрування сонячного випромінювання параболічними дзеркалами в поглиначі з подальшим виробництвом пари, яка використовується для приводу генератора. На відміну від параболічних дзеркал, практичне застосування яких обмежене областями, дуже багатими сонячним випромінюванням, використання фотоелектричних елементів також можливе в наших умовах. Пасивне використання сонячної радіації означає, що при правильній архітектурі та розташуванні будівлі ми можемо значно зменшити споживання енергії.
Застосовуються такі принципи:
Місце для побудови будинку повинно бути сонячним і захищеним від вітру, деревами або природними валами. Вікна, що виходять на південь, повинні бути великими - щоб поглинати радіацію, що випадає, вікна, що виходять на північ, мали б запобігти втратам тепла. У той же час використання денного світла зменшує потребу в штучному освітленні та кондиціонуванні. На вікнах повинні бути жалюзі, щоб влітку кімната не перегрівалася і не втрачала енергію взимку. Особливо вигідно утеплювати стіни так, щоб тепло не проникало назовні, а відбивалося назад у приміщенні. Без будь-яких модифікацій будинок, що виходить на схід та захід, потребує на 5% менше енергії для опалення, ніж будинок на північ та південь. Кухня, що виходить на північ, може зменшити споживання енергії холодильником. Спальня повинна бути орієнтована на схід, щоб мешканці будинку могли прокинутися до ранкового сонця. Вітальня на південь, щоб можна було насолоджуватися сонцем навіть під час вечірнього відпочинку. Зимові сади (засклені ділянки за межами будівлі) дозволяють створити додатковий парниковий ефект і запобігти втратам тепла через стіни будівлі. Використовуючи такі засклені простори, зниження споживання енергії в будинках може досягати до 20%.
СОНЯЧНІ КОЛЕКТОРИ
Окрім тепла в кімнатах, нам зазвичай потрібна гаряча вода для наших потреб, зазвичай гаряча від 40 до 60 градусів Цельсія. Це значно більше кімнатної температури, що частково може бути забезпечене пасивним використанням сонячного випромінювання. Рішення - це так звані сонячні колектори. Якщо трапляється, що ти влітку обпекся на колесі автомобіля, ти мимоволі ознайомився з діяльністю сонячного колектора на практиці. Сонячне випромінювання, що проходить через скло, поглинається матеріалом і перетворюється в ньому в тепло. У сонячному колекторі це тепло поглинається напр. у воді, яка тече в колекторних трубах, які передають енергію в бак гарячої води. Поглинач теплоізольований знизу, і у воду часто підмішують антифризну суміш, що дозволяє нагрівати воду навіть взимку. У цьому випадку необхідний теплообмінник (ми не хочемо мати антифриз у теплій воді). Приблизно 6-8 м2 сонячних колекторів необхідні для приготування гарячої води для одного 4-членного домогосподарства. Ми можемо забезпечити таким способом гарячу воду практично з квітня по жовтень. Котел для приготування гарячої води взимку необхідний, але економія енергії та грошей може сягати до 40%, не кажучи вже про екологічні переваги сонячного "палива".
ФОТОГЛАВНІ СТАТТІ
Фотоелектричні елементи забезпечують пряме перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію. В основі цього процесу лежить т. Зв фотоелектричний ефект, відкритий в 1839 р. Едмундом Бекерелем. Це явище характеризується прямим викидом електрона з його орбіти фотоном сонячного випромінювання. Фотоелектричний елемент 100 см2 з 10% ефективністю може виробляти 1 Вт електроенергії в ясний день. В даний час т. Зв аморфні кремнієві клітини, нанесені на підкладку у вигляді тонкої плівки товщиною до однієї тисячної міліметра. Вимагаючи так мало активного матеріалу, один грам кремнію здатний виробляти порівняну кількість електроенергії протягом свого життя, як один грам урану на атомній електростанції. Крім того, кремній у 5000 разів частіше зустрічається в земній корі, ніж уран, і не утворює радіоактивних відходів. Кремнію на землі більше ніж достатньо - до половини ваги піску це кремній.