Солнечная энергия - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов
Один из источников энергии - Солнце. По классификации астрономов, Солнце - желтый карлик очень "средняя" для Галактики звезда по своим параметрам: массе, радиусу, температуре и звездной величине. Но это "наша звезда ", которой человечество и обязано своим существованием. Наше светило поставляет Земле мощность около 10 в 17 Вт, обеспечиваемую "солнечным зайчиком" диаметром 12,7 тыс. км, который постоянно освещает обращенную к Солнцу сторону нашей планеты.
Интенсивность солнечного света на уровне моря в южных широтах, когда Солнце находится в зените, составляет 1 кВт/кв. м. Легко сообразить, что при разработке высокоэффективных методов преобразования солнечной энергии Солнце "удовлетворит" бурно растущие потребности в энергии на многие сотни лет.
Между тем у широкого использования солнечной энергии немало противников, их доводы сводятся в основном к двум тезисам:
- - во-первых, удельная мощность солнечной радиации мала, и крупномасштабное преобразование солнечной энергии потребует очень больших площадей; - во-вторых, преобразование солнечной энергии очень дорого, так что широкое ее применение нереально.
Сегодня экономически наиболее оправданы проекты "солнечного дома", на обеспечение энергией которого понадобится топлива на 60% меньше, чем при традиционных системах тепло - и энергоснабжения. В Германии успешно осуществлен проект "2000 солнечных крыш" и разработана прозрачная теплоизоляция зданий и солнечных коллекторов с температурой до 90 С. В США солнечные водонагреватели общей мощностью 1400 МВт установлены в 1,5 млн. домов, а несколько экспериментальных установок мощностью от 0,3 МВт до 6,5 МВт уже включены в общую энергосистему.
Видимо, в альтернативной энергетике наибольшее значение будут иметь солнечные электростанции (СЭС). Они способны решить как локальные задачи энергоснабжения, так и глобальные проблемы энергетики. При заурядном на сегодня кпд 12% всю потребляемую в России электроэнергию можно получить на СЭС с активной площадью около 4000 кв. км (0,024% территории страны).
Наиболее популярны в мире гибридные солнечно-топливные электростанции (их кпд 13,9%, себестоимость электроэнергии 0,1 долл./кВт ч). В США их суммарная мощность в начале 1990-х годов составляла 400 МВт при средней стоимости установок 3 долл./Вт. У так называемых системных электростанций средний КПД выше (до 23%), а стоимость энергии ниже за счет, одновременной выработки электроэнергии и тепла.
В этих СЭС используются стеклянные концентраторы в форпараболических цилиндров высотой до 100 м и апертурой около 6 м, оптическим кпд 81 % и ресурсом работы 30 лет. Если бы Россия располагала подобными системами концентрации излучения, можно было бы считать, что СЭС с избытком обеспечат энергией южные районы страны.
Солнечные элементы используют для освещения, подъема воды, в системах телекоммуникаций, для питания бытовых приборов и в транспортных средствах. Их цена составляет 2,2-3 долл./Вт., а вырабатываемая с их помощью электроэнергия обходится в 0,25-0,5 долл./кВт-ч.
В России есть предприятия, обладающие технологиями и производственными мощностями для изготовления солнечных элементов и модулей. В соответствии с программой "Экологически чистая энергетика" ВИЭСХ разработал конструкции и технологии производства солнечных элементов. Их массовый выпуск был начат в 1992 г. Объединением "Интеграл" в Минске (Беларусь). При специализации нескольких заводов на выпуске солнечных элементов их производство в России к 2010 г. могло бы превысить 2 ГВт в год. Однако для этого, конечно же, необходимы инвестиции (прежде всего - в производство "солнечного" кремния).
Так что уже сегодня очевидно - в будущем все свои потребности человечество станет удовлетворять за счет Солнца.
В принципе мы готовы к строительству СЭС. Максимальные значения выработки электроэнергии за год для СЭС пиковой мощностью 1 МВт в Хабаровске составят 1,85 млрд. кВт-ч, В Читинской области - 1,9 млрд. кВт-ч, в Улан - Удэ - 1,7 млрд. кВт-ч (а при слежении приемников за Солнцем по двум осям - 2,5; 2,6 и 2,3 млрд. кВт ч, соответственно). В Европейской части России оптимальные районы размещения СЭС - побережья Каспийского и Черного морей, Поволжье.
Поскольку удельная стоимость СЭС не зависит от ее размеров и мощности, в ряде случаев целесообразно модульное размещение СЭС на крышах сельских домов, коттеджей, ферм. Собственник СЭС будет продавать электроэнергию энергосистеме в дневное время, и покупать ее по другому тарифу в ночные часы. Преимуществом такого использования помимо поощрения малых и независимых производителей энергии станет экономия конструкций и участков земли, а также совмещение функций крыши и источника энергии. При модульном размещении СЭС мощностью 1 ГВт обеспечит электричеством 500 тыс. сельских домов и коттеджей.
Поскольку 1 кг кремния в солнечном элементе вырабатывает за 30 лет 300 тыс. кВт-ч электроэнергии, нетрудно подсчитать, что 1 кг кремния "эквивалентен" 25 т нефти (с учетом же того, что кпд тепловых электростанций, работающих на мазуте, равен 33%, 1 кг кремния "заменяет" примерно 75 т нефти). Между тем срок службы СЭС можно довести до 50 и даже до 100 лет. Для этого лишь потребуется заменить полимерные герметики более стойкими. При замене же солнечных элементов кремний можно использовать повторно, что сулит почти неограниченные перспективы.
Урок резидентской экономии. Президент США и по совместительству миллионер Дж. У. Буш, принимая в ноябре на своем ранчо в Техасе президента России В. В. Путина, с гордостью поведал ему, что платит за электричество и воду намного меньше соседей. Потому что поставил на ранчо солнечные батареи, коллектор для сбора дождевой воды и геотермальные установки, обеспечивающие немалое хозяйство теплом и горячей водой из недр. По мнению автора проекта архитектора Дэвида Хэйманна, за счет этого рачительный хозяин ранчо экономит на оплате весьма внушительных в США счетов за пользование электричеством, теплом и водой до 75% (т. е. платит вчетверо меньше, чем те, кто не пользуется энерго - и ресурсосберегающими установками и не знает о преимуществах ВИЭ)
Теперь понятно, как край необузданных ковбоев превратился в штат, где необычайных высот достигли нефтепереработка и аэрокосмическая промышленность.
Солнце обогреет дом. В лаборатории нетрадиционной энергетики Института проблем морских технологий ДВО РАН создали автономную установку, использующую солнечную энергию для отопления и горячего водоснабжения небольших домов. Такую установку встраивают в коммуникации, а накопитель солнечной энергии выносят на крышу. Учитывая, что солнце в Приморском крае светит 310 дней в году, а дефицит традиционного топлива и регулярные перебои в энергоснабжении стали не только серьезной экономической, но и острейшей социальной проблемой региона, можно надеяться на то, что подобный автономный источник энергии имеет неплохие перспективы.
Основной узел установки - солнечный накопитель, состоящий из 10 стальных прямоугольных пластин общей площадью 30 мг. покрытых стеклом и соединенных в ряд. Пластины окрашены в черный цвет, чтобы поглощать больше солнечной энергии. Металл, нагреваясь, отдает свое тепло тосолу (жидкости, не замерзающей до 50 ос и используемой для охлаждения в автомобильных двигателях внутреннего сгорания), который циркулирует в трубах, проходящих через накопитель. Тосол, в свою очередь, нагревает бак с водой объемом 1,5 мЗ, в котором постоянно поддерживается температура 50-70 С.
В системе предусмотрен датчик, который следит за температурой тосола. Ночью или в пасмурные дни, когда жидкость сильно остывает, ее автоматически сливают в отдельный резервуар, чтобы она не остужала воду в баке. Когда же солнечный коллектор нагревается сильнее, чем вода в баке, тосол снова используют для подогрева. Мощность системы (летом 20 кВт, зимой - 12) достаточна для обогрева двухэтажного дома общей площадью до 200 кв. м.
Пока такая отопительная система, несмотря на простоту и использование широко распространенных материалов, слишком дорога для большинства жителей Приморья. Но при серийном производстве специалисты рассчитывают на значительное снижение цены и полагают, что установка может быть востребована. Страна у нас большая - обогревать ее централизованно все труднее, поэтому автономные энергоустановки во многих случаях незаменимы. Например, 25% населения Приморского края не имеют центрального отопления. На снабжение теплом 140 тыс. частных домов, 150 тыс. дачных построек и 2,5 тыс. ферм ежегодно тратится 500 тыс. т угля. Солнечная установка экономит в год 7,8 т угля и избавляет от выбросов в атмосферу 10-20 т углекислого газа и немалого количества гораздо более неприятных загрязняющих веществ.
Источники энергии - обои. Американские исследователи разработали технологию, позволяющую нанести на любую поверхность тончайшие пленки солнечных батарей. Правда, кпд таких элементов примерно вчетверо ниже, чем у традиционных кремниевых преобразователей, зато они значительно проще и дешевле в производстве. Необычные батареи, созданные в Университете штата Аризона, представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую так называемые фуллерены полые молекулы углерода из 60, 80, 180, 240 или даже 560 атомов, по форме напоминающие футбольный ч. Фуллерены - одна из форм существования углерода (как алмаз и графит). Возможно, вскоре солнечные батареи будут покупать рулонами, как обои.
Таблица 4. Динамика мирового производства солнечных фотоэлектрических модулей, включая прогноз на ближайшие 10 лет.
Годы |
МВт |
Годы |
МВт |
1975 |
0,2 |
1995 |
80 |
1988 |
31,5 |
1996 |
80 |
1989 |
38 |
1997 |
127 |
1990 |
48 |
1998 |
1,53 |
1991 |
50 |
1999 |
200 |
1992 |
58 |
2000 |
260 |
1993 |
63 |
2005 |
650 |
1994 |
70 |
2010 |
1700 |
Похожие статьи
-
Солнечная энергия - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 сек. - 170 млрд....
-
Геотермальная энергия - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов
Геотермальные месторождения эксплуатируют в 70 с лишним странах мира (почти в 50 освоено их промышленное использование). В 1996 г. более чем в 20 странах...
-
С конца 1980-х гг. в нашей стране на смену социалистическому оптимизму ("у нас все хорошо") пришел экологический мазохизм. Стало модным изображать Россию...
-
5 Энергия гниения - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов
В Минэнерго определенные надежды возлагают на получение энергии из биомассы, используя в качестве энергоносителей отходы лесозаготовок и лесообработки,...
-
Совершенствование ресурсных циклов базируется на ряде общих принципов, на основе которых строится природопользование в любой отрасли производства...
-
Экономическая классификация природных ресурсов - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
В связи с двойственным характером понятия "природные ресурсы", отражающим их природное происхождение, с одной стороны, и хозяйственную, экономическую...
-
Солнечная энергетика - одна из самых перспективных и быстрорастущих отраслей мировой экономики, и по утверждению Европейской ассоциации фотовольтаики...
-
Введение - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов
Научно-техническая революция и бурный рост промышленного производства не только способствовали росту благосостояния человека, но и отрицательно сказались...
-
Литература - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов
1. Конституция (Основной закон) Российской Федерации - России. - М.: известия, 1993. 2. Водный кодекс РФ. Собрание законодательства РФ, 1995, NQ 47. 3....
-
Геотермальная энергия - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических...
-
Энергия мирового океана - Проблема использования энергоресурсов
Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссаль-ны. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перег-реву поверхностных вод океана по...
-
Динамика внешнеэкономических связей носит антиэкологический характер. Как и в СССР, в России конца 20-го века товарная структура внешней торговли имеет...
-
Три минуса современной энергетики Энергетика оказалась первой крупной отраслью мировой экономики, которая столкнулась с ситуацией, когда традиционная...
-
Платность водопользования является основным принципом экономического регулирования использования, восстановления и охраны водных объектов. Система...
-
Сельскохозяйственные ресурсы, включающие сложный комплекс компонентов природного ландшафта, представляют собой специфические сочетания почв, рельефа,...
-
Можно выделить 3 группы факторов: физико-географические, экономико-географические и экологические. [4, 81-83] Тип фактора Особенности размещения...
-
Ответ К традиционным источникам энергии относятся: органическое топливо Ї уголь, нефть, газ; гидроэнергия; атомная энергия Ї ядерное топливо. Все они за...
-
Считается, что возобновимые источники энергии (ветровые, солнечные, геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с использованием...
-
Планирование и прогнозирование использования природных ресурсов Управление природопользованием предполагает рациональное расходование природных ресурсов...
-
Использование энергии солнца - Экологические проблемы энергетики
Солнечная энергия обладает неоспоримыми преиму-ществами перед традиционными органическим и ядер-ным горючим. Это исключительно чистый вид энер-гии,...
-
Резкое увеличение цен на топливо, трудности с его получением, истощение топливных ресурсов - все эти видимые признаки энергетического кризиса вызывали в...
-
Современные темпы экономического развития обострили проблему ограниченности природных ресурсов. Возникла необходимость повышения экологических требований...
-
Атомная Энергия. - Проблема использования энергоресурсов
Открытие излучения урана впоследствии стало ключом к энергетическим кладовым природы. Главным, сразу же заинтересовавшим исследователей, был вопрос:...
-
На основе принципа равного и справедливого использования водных ресурсов трансграничных рек разработаны экологические и экономические механизмы...
-
Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование...
-
Экологические проблемы использования природных ресурсов - Характеристика социальной экологии
Природные ресурсы - компоненты природы, которые при данном уровне развития производительных сил используются или могут быть использованы как средства...
-
Структура и направления использования природных ресурсов - Технологии природопользования
Природные ресурсы Земли делят на неисчерпаемые и исчерпаемые. Последние, в свою очередь, делят на возобновимые и невозобновимые. К неисчерпаемым...
-
Принцип международного сотрудничества в настоящее время является одним из основополагающих в международно-правовом регулировании охраны окружающей среды....
-
В настоящее время вопрос коренного улучшения использования природных ресурсов и ресурсообеспечения человечества имеет большую остроту. Потребности в...
-
Рациональное использование земель - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
Почвенные методы очистки проводят на полях орошения. При почвенной очистке помимо бактерий в очистке участвуют простейшие беспозвоночные микроорганизмы....
-
Биологические, в том числе пищевые, ресурсы планеты обуславливают возможности жизни человека на Земле, а минеральные и энергетические служат основой...
-
Природные ресурсы - солнечная энергия, энергия приливов и отливов, внутриземное тепло, водные, земельные, минеральные (в т. ч. топливно-энергетические),...
-
В. Геоэнергополитика России - Рациональное использование природных ресурсов
Геоэнергополитика России исходит из посылки - глобального дефицита энергоносителей и будущей "ожесточенной борьбы Европы, США, Японии, Китая, Индии" за...
-
А. Введение Гармоничное сотрудничество человека с природой, его разумная общественная деятельность, которая регулирует и контролирует обмен веществ между...
-
В основе любого экономического развития лежат три фактора экономического роста: трудовые ресурсы, искусственно созданные средства производства, природные...
-
Ветровая энергия - Проблема использования энергоресурсов
Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду...
-
Использование водных ресурсов в народном хозяйстве - Водные ресурсы
2.1 Коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение Коммунальное водоснабжение. Доля коммунального водоснабжения в общем объеме...
-
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, применение электронной системы зажи-гания приводит к уменьшению в выхлопе...
-
Энергия ветра - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Человек использует энергию ветра с незапамятных времен. Но его парусники, тысячелетиями бороздившие просторы океанов, и ветряные мельницы использовали...
-
Энергия Солнца - Проблема использования энергоресурсов
В последнее время интерес к проблеме использования сол-нечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также отно-сится к возобновляемым, внимание,...
Солнечная энергия - Исследование экономических особенностей использования природных ресурсов