28.10.2012
Солнце

Солнце – главный источник энергии на Земле

Солнце – единственная звезда нашей планетной системы. Почти идеальная сфера, которая больше Земли в 110 раз и в 330 тысяч раз тяжелее! Среднее расстояние от Земли до Солнца – примерно 150 млн. километров, а это значит, что свет от него до нашей планеты доходит за 8 минут 20 секунд.

Но даже без знания всех этих фактов, еще в доисторические времена, многие народы почитали Солнце Богом. Но и если отбросить всю эту божественную составляющую, кто сегодня будет спорить, что без него по-прежнему не представима жизнь на Земле. Да чего там, когда Солнце скрыто за облаками, то и жизнь кажется какой-то унылой.

Красивый закат
Солнце способно дарить не только тепло и свет, но и радость жизни.

Но воспевая, изображая, обожествляя и исследуя наше светило, человечество также всегда стремилось использовать его. Лучи света – это же даровая энергия, причем бесплатная и постоянная. Так за чем же дело стало...

Оказывается, использовать эти лучи можно лишь двумя способами – по крайней мере, на сегодняшний день. Первый – это получать электричество с помощью, например, кремниевых панелей. И второй способ – использовать непосредственно солнечное тепло. Каким образом? Для этого придумано очень много оригинальных и необычных устройств.

Солнечные панели.

Их часто, хотя и неправильно, именуют солнечными батареями. Солнечные панели уже давно хорошо узнаваемые и распространённые во всем мире, а их область применения – от крыш домов до космических станций, от судов до автомобилей.

Есть также солнечные коллекторы, которые часто путают с панелями, хоть это два совершенно разных устройства. Действительно, они оба работают от Солнца, но отличаются друг от друга, как двигатель внутреннего сгорания от двигателя водородного.

Солнечные панели и коллекторы
Солнечные панели и солнечные коллекторы на крыше одного дома.

Солнечные панели превращают свет в электрический ток, в то время как солнечные коллекторы превращают его же в тепло. Основой панелей служат кремниевые пластинки. К ним подключаются аккумуляторы, инвертор, контроллер и иногда многое другое – проще говоря, устройство это не из простых.

Солнечные коллекторы.

Коллекторы же сделаны из обычного металла и к ним подведена лишь только жидкость-теплоноситель, которая циркулируя через коллектор, нагревается. В итоге эта жидкость кипятит, скажем, бак с водопроводной водой. Устройство это, как видим, гораздо проще, хотя и технологичней чем, скажем, выкрашенный краской бачок летнего дачного душа.

Плоский солнечный коллектор состоит из следующих элементов:

  • кофр, в который заключены все детали устройства;
  • абсорбер – элемент, поглощающий солнечные излучения;
  • термоизолирующий слой;
  • теплоноситель;

Это четыре основные части коллектора. Но конечно главное здесь не их количество, а то каким образом все они вместе работают.

Давайте сначала узнаем, как изготавливают солнечные коллекторы. Сперва сваривают абсорбер, который служит основой будущему устройству. Он похож на батарею, только наоборот – батарея излучает тепло от внутреннего источника, а абсорбер забирает тепло от внешнего источника – Солнца.

Проверяют готовые абсорберы на наличие микротрещин путем помещения их в небольшую емкость с жидкостью. Для этого применяется простой дедовский способ – если при давлении в 10 атмосфер, на поверхности детали не появляются пузырьки, то она готова к использованию.

Затем одобренный абсорбер покрывают специальным селективным покрытием (оптическое покрытие, способное поглощать солнечный свет). В специальной вакуумной камере происходит ионно-плазменное распыление, в результате которого абсорбер покрывается на вид слегка радужной синеватой тонкой пленкой, состоящей из нескольких слоев, каждый из которых имеет разный коэффициент преломления.

В итоге, в результате такого физического явления, как интерференция достигаются необходимые физические свойства. Волны, поступающие на поверхность и излучающие – как бы складываются и, собственно, излучение становится минимальным. Получаемое покрытие обладает двумя важными свойствами – поглощение энергии солнечного излучения и минимальное собственное тепловое излучение.

Затем абсорбер помещают в пластиковый кофр с термоизоляцией, накрывают сверху прозрачным стеклом и коллектор готов. Естественно, сердце всего этого устройства – абсорбер и специальное прикрытие, без которого солнечный коллектор, как автомобиль без топлива. Именно это покрытие способно удерживать до 95% солнечной энергии, переводя её в тепло.

Солнечные коллекторы – это простейший способ нагревать воду. Ничего особенного не требуется – только само устройство и Светило, а дальше всё произойдет само собой. Но на этом механизмы, которые используют энергию солнца, не заканчиваются.

Солнечный парус.

Одно из самых гениальных и амбициозных «солнечных» устройств было изобретено в одном из российских научных институтов. Казалось бы, если существуют космические корабли, то у них должны быть и паруса. Именно эта мысль натолкнула отечественных ученых на изобретение солнечного паруса – устройства, использующего для перемещения в космосе обыкновенный солнечный свет.

Принцип действия солнечного паруса действительно напоминает работу обычных морских парусов. Как мы знаем, их наполняет ветер, что позволяет судно двигаться. Солнечный же парус наполняют фотоны света, бомбардируя зеркальную поверхность паруса и отражаясь от неё, они сообщают ему импульс, что позволяет такому кораблю в условиях космоса лететь, причем с всевозрастающей скоростью. Есть только два важных условия – корабль должен быть как можно меньше, а парус – как можно больше.

Есть также солнечные коллекторы, которые часто путают с панелями, хоть это два совершенно разных устройства. Действительно, они оба работают от Солнца, но отличаются друг от друга, как двигатель внутреннего сгорания от двигателя водородного.

Поверхность солнечного паруса
Блестящая поверхность солнечного паруса.

Материал, из которого сделан парус – тончайшая полимерная пленка толщиной всего пару микрон. Вся сила, которая создается площадью солнечного паруса, составляет всего на всего 4 грамма. Но при постоянном длительном воздействии, можно добиться ускорения, которое способно привести к скоростям, близким к скорости света!

Такие паруса и прицепленные к ним миниатюрные космические аппараты хотели когда-то использовать для полета на Марс. Весь путь должен был занять 500 дней, причем без применения топлива для движения, поскольку всё делает Солнце.

Существовал и другой вариант. Расположить такие паруса на орбите Земли и отражать солнечный свет на ночные города. Это привело бы к существенно экономии электроэнергии, да и светло было бы почти как днем.

Но, к сожалению, оказавшись в космосе, космический аппарат так и не смог развернуть все лепестки солнечного паруса. Но идея жива по сей день, и очень соблазнительна благодаря своей простоте и перспективности.

Солнечная печь.

В небольшом французском городке Фонт Ромео на юге Франции расположено необычное здание с очень простым и лаконичным названием – «Солнечная печь». Выбор места для строительства этого здания был не случаен, ведь именно в этих местах круглый год практически гарантировано: либо ясное небо, либо небольшая облачность. Здесь также почти никогда не бывает дождей и пасмурной погоды.

Здание было возведено в 70-х годах прошлого столетия и представляет собой действительно большую солнечную печь – второе название строения. Но даже без официальных громких эпитетов, глядя на эту фантастическую необычность, дух захватывает.

Вообще в мире существует всего две большие солнечные печи. И, что примечательно, вторая расположена в Узбекистане. И несмотря на огромное расстояние между ними, принцип работы обеих печей одинаковый.

Французская солнечная печь
Здание «Солнечная печь» во Франции.

Одни зеркала (гелиостаты) отражают солнечный свет, а другие зеркала (концентраторы) фокусируют лучи в одной точке, в которой в результате достигается температура более 3000 градусов Цельсия! Чтобы стало понятно, какое это пекло, скажем, что в природе практически не существует материала, который бы нельзя было расплавить в солнечной печи.

Большая солнечная печь Франции – здание с параболическим зеркалом (гелиоконцентратором), напротив которого находиться поле с зеркальными квадратами (гелиостатами). Размер каждого из них 7x6 метров, а общая площадь составляет более 2800 квадратных метров. Задача гелиостатов очень простая – они отображают солнечный свет на большое параболическое зеркало, фактически посылая на него огромный солнечный зайчик.

Парабола здания размером 50х40 метров, состоит из 9000 зеркал, каждое из которых индивидуально сориентировано с помощью четырех винтов. Во время строительства более двух лет ушло лишь на то, чтобы сфокусировать каждое зеркало под нужным углом. Это позволило достичь мощности в 1 Мегават – именно столько способны дать собранные от нее в пучок солнечные лучи.

В здании Солнечной печи расположены лаборатории с миниатюрными печами. Здесь ученые проводят бесконечные эксперименты и плавят под воздействием солнечных лучей самые разные материалы. Такие печи способны расплавить что угодно – дерево, камень и даже сталь. Если сила солнца настолько очевидна в малых печах, то можно себе только представить, что же будет в фокусе большого параболического зеркала.

Конечно, этого можно добиться и в обычных печах, однако в солнечной печи это происходит за секунды. Кроме того, раскаляются образцы от солнца, а значит, сплавы получаются без примесей – чистейшие металлы, керамика, композиты. И самый важный аргумент – за энергию (солнечный свет) никто ничего не платит.

Солнце – основа любой энергии на нашей планете.

Солнце – это первый самый мощный и по-прежнему самый доступный источник энергии на нашей планете. Его согревающее тепло может ощутить каждый – стоит в ясный день только протянуть руку или посмотреть вверх.

Различные устройства способны усилить световое излучение многократно. Но кроме уже известных нам солнечных панелей, коллекторов, концентраторов и парусов, по сути, все источники энергии на Земле – это тоже Солнце. Каменный уголь образован из древних растений, а они никогда бы не выросли без живительных лучей нашей единственной звезды. Тоже самое говорят и о нефти с газом. И даже футуристичные ветряки не стали бы вращаться, если бы не ветер, за который, как и за весь климат на Земле отвечает наше светило.

В погоне за всё более и более востребованными энергоресурсами, человечество уже изыскало множество путей. Но возможно всё, что нам надо – это перестать смотреть вниз в толщи земли, а обратить свой взгляд наверх – на наше Солнце.

сварочный аппарат инвертор Нижний Новгород . букмекерской конторе леон