Exemples d'énergie solaire. L’énergie solaire est le résultat de la coopération entre la nature et l’homme ! Principale source d'énergie

Vie l'homme moderne tout simplement impensable sans énergie. Une panne de courant ressemble à une catastrophe : on ne peut plus imaginer la vie sans transports, et cuisiner, par exemple, sur un feu plutôt que sur une cuisinière à gaz ou électrique pratique est déjà un passe-temps.

Nous utilisons encore des combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon) pour produire de l’énergie. Mais leurs réserves sur notre planète sont limitées, et le jour ne viendra ni aujourd’hui ni demain où elles s’épuiseront. Ce qu'il faut faire? La réponse existe déjà : rechercher d'autres sources d'énergie, non traditionnelles, alternatives, dont l'offre est tout simplement inépuisable.

Ces sources d'énergie alternatives comprennent le soleil et le vent.

Utilisation de l'énergie solaire

Soleil- le fournisseur d'énergie le plus puissant. Nous utilisons quelque chose en raison de nos caractéristiques physiologiques. Mais des millions, des milliards de kilowatts sont gaspillés et disparaissent à la tombée de la nuit. Chaque seconde, le Soleil fournit à la Terre 80 000 milliards de kilowatts. C’est plusieurs fois plus que ce que produisent toutes les centrales électriques du monde.

Imaginez quels avantages l’utilisation de l’énergie solaire apportera à l’humanité :

. L'infini dans le temps. Les scientifiques prédisent que le Soleil ne s’éteindra pas avant plusieurs milliards d’années. Et cela signifie qu’il y en aura assez pour notre vie et pour nos lointains descendants.

. Géographie. Il n’y a aucun endroit sur notre planète où le soleil ne brille pas. Quelque part il fait plus lumineux, quelque part il fait plus sombre, mais le Soleil est partout. Cela signifie qu’il ne sera plus nécessaire d’envelopper la Terre dans un réseau de câbles sans fin pour tenter d’acheminer l’électricité vers les coins les plus reculés de la planète.

. Quantité. Il y a suffisamment d’énergie solaire pour tout le monde. Même si quelqu’un commence à stocker une telle énergie de manière incommensurable pour une utilisation future, cela ne changera rien. De quoi recharger les batteries et bronzer sur la plage.

. Avantage économique. Vous n’aurez plus besoin de dépenser de l’argent pour acheter du bois de chauffage, du charbon ou de l’essence. La lumière du soleil gratuite sera responsable du fonctionnement de l’approvisionnement en eau et de la voiture, de la climatisation et de la télévision, du réfrigérateur et de l’ordinateur.

. Bénéfique pour l'environnement. La déforestation totale appartiendra au passé, il ne sera plus nécessaire de chauffer des fours, de construire de nouvelles centrales de Tchernobyl et de Fukushima, de brûler du fioul et du pétrole. Pourquoi déployer tant d’efforts pour détruire la nature alors qu’il existe une source d’énergie merveilleuse et inépuisable dans le ciel : le Soleil.

Heureusement, ce ne sont pas des rêves. Selon les scientifiques, d'ici 2020, 15 % de l'électricité en Europe sera fournie par lumière du soleil. Et ce n'est que le début.

Où est utilisée l’énergie solaire ?

. Panneaux solaires. Les batteries installées sur le toit d’une maison ne surprennent plus personne. En absorbant l'énergie du soleil, ils la transforment en électricité. En Californie, par exemple, tout projet de nouvelle maison nécessite l’utilisation d’un panneau solaire. Et en Hollande, la ville de Herhugoward est appelée la « ville du Soleil » car toutes les maisons ici sont équipées de panneaux solaires.

. Transport.

Tout est fini maintenant vaisseaux spatiaux Lors d'un vol autonome, ils s'approvisionnent en électricité grâce à l'énergie solaire.

Voitures à énergie solaire. Le premier modèle d'une telle voiture a été présenté en 1955. Et déjà en 2006, la société française Venturi avait lancé la production en série de voitures « solaires ». Ses caractéristiques sont encore modestes : seulement 110 kilomètres d’autonomie et une vitesse ne dépassant pas 120 km/h. Mais presque tous les leaders mondiaux de l’industrie automobile développent leurs propres versions de voitures respectueuses de l’environnement.

. Centrales solaires.

. Gadgets. Il existe déjà des chargeurs pour de nombreux appareils fonctionnant au soleil.

Types d'énergie solaire (centrales solaires)

Actuellement, plusieurs types de centrales solaires (SPP) ont été développés :

. La tour. Le principe de fonctionnement est simple. Un immense miroir (héliostat) tourne après le soleil et dirige les rayons du soleil vers un dissipateur thermique rempli d'eau. Ensuite, tout se passe comme dans une centrale thermique classique : l’eau bout et se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui alimente un générateur. Cette dernière produit de l'électricité.

. En forme de disque. Le principe de fonctionnement est similaire à celui des tours. La différence réside dans la conception elle-même. Premièrement, on n'utilise pas un miroir, mais plusieurs ronds qui ressemblent à d'énormes assiettes. Les miroirs sont installés radialement autour du récepteur.

Chaque plaque SES peut avoir plusieurs modules similaires à la fois.

. Photovoltaïque(en utilisant des piles photo).

. SES avec concentrateur cylindrique parabolique. Un immense miroir en forme de cylindre, où un tube contenant du liquide de refroidissement (le plus souvent de l'huile est utilisée) est installé au foyer de la parabole. L'huile chauffe jusqu'à la température souhaitée et transfère la chaleur à l'eau.

. Aspirateur solaire. Le terrain est couvert d'une verrière. L'air et le sol en dessous se réchauffent davantage. Une turbine spéciale entraîne air chaudà la tour de réception, à proximité de laquelle un générateur électrique est installé. L'électricité est générée en raison des différences de température.

Utilisation de l'énergie éolienne

Un autre type de source d’énergie alternative et renouvelable est le vent. Comment vent plus fort, ceux grande quantité l'énergie cinétique qu'il produit. Et l’énergie cinétique peut toujours être convertie en énergie mécanique ou électrique.

L'énergie mécanique générée par le vent est utilisée depuis longtemps. Par exemple, lors du broyage du grain (célèbres moulins à vent) ou du pompage de l'eau.

L’énergie éolienne est également utilisée :

Dans les éoliennes qui produisent de l'électricité. Les pales chargent la batterie, à partir de laquelle le courant est fourni aux convertisseurs. Ici D.C. est converti en variable.

Transport. Il existe déjà une voiture qui fonctionne à l’énergie éolienne. Une installation éolienne spéciale (cerf-volant) permet aux bateaux d'eau de se déplacer.

Types d'énergie éolienne (centrales éoliennes)

. Sol- le type le plus courant. De tels parcs éoliens sont installés sur des collines ou des collines.

. En mer. Ils sont construits dans des eaux peu profondes, à une distance considérable de la côte. L'électricité est fournie à terre via des câbles sous-marins.

. Côtier- installé à une certaine distance de la mer ou de l'océan. Les parcs éoliens côtiers utilisent la puissance des brises.

. Flottant. La première éolienne flottante a été installée en 2008 au large des côtes italiennes. Les générateurs sont installés sur des plates-formes spéciales.

. Des parcs éoliens en plein essor placé en hauteur sur des oreillers spéciaux fabriqués à partir de matériaux ininflammables et remplis d'hélium. L'électricité est amenée au sol par des câbles.

Perspectives et développement

Les projets à long terme les plus sérieux en matière d'utilisation de l'énergie solaire sont ceux de la Chine, qui envisage de devenir d'ici 2020 un leader mondial dans ce domaine. Les pays de la CEE développent un concept qui permettra d'obtenir jusqu'à 20 % de l'électricité à partir de sources alternatives. Le ministère américain de l'Énergie estime un chiffre inférieur, jusqu'à 14 % d'ici 2035. Il existe également des SES en Russie. L'un des plus puissants est installé à Kislovodsk.

Quant à l’utilisation de l’énergie éolienne, voici quelques chiffres. L'Association européenne de l'énergie éolienne a publié des données montrant que les centrales éoliennes fournissent de l'électricité à de nombreux pays du monde. Ainsi, au Danemark, 20 % de l'électricité consommée est obtenue grâce à de telles installations, au Portugal et en Espagne - 11 %, en Irlande - 9 %, en Allemagne - 7 %.

Actuellement, des parcs éoliens sont installés dans plus de 50 pays à travers le monde et leur capacité augmente d'année en année.

03.03.2016

Bonjour, chers lecteurs du site blog. Aujourd'hui, nous parlerons du soleil et de l'énergie solaire. L’un des principaux générateurs d’énergie naturels et surtout inépuisables est le soleil. Il rayonne grande quantité d'énergie et une partie impressionnante de celle-ci tombe à la surface de la Terre, soit environ 700 quadrillions de kW/heure. Et nous pouvons utiliser toute cette énergie solaire pour nos propres besoins.

A quoi peut servir l’énergie solaire ?

Il existe une vaste gamme d’applications du « pouvoir » du soleil pour simplifier et améliorer la qualité de la vie humaine. L’utilisation la plus courante de l’énergie solaire est le chauffage de l’eau. De plus, le chauffage de l'eau peut être entièrement d'origine naturelle - il s'agit principalement d'étangs, de mers, de rivières (en général de réservoirs). Depuis l’aube de l’humanité, les gens utilisent l’eau chauffée des réservoirs pour boire, se laver et autres besoins. Aujourd’hui, les gens utilisent déjà le chauffage local de l’eau spécifiquement pour leurs besoins. L’exemple le plus simple, probablement familier à tout le monde, est un tonneau noir sur le toit. Aujourd'hui, il y a bien plus méthodes efficaces chauffer de l'eau chaude qu'un « baril noir », mais nous y reviendrons plus tard.

Une autre utilisation tout aussi importante de l’énergie solaire est la conversion de l’énergie solaire en courant électrique. L’exemple le plus simple est la célèbre calculatrice solaire. En plus du calculateur, l’énergie solaire peut être utilisée pour l’éclairage, le chauffage et les transports (véhicules électriques). Pour résumer, le soleil peut remplacer le pétrole, le gaz, le charbon et autres pas infinis Ressources naturelles. Et je suis sûr que cela arrivera bientôt – le processus a déjà commencé.

Comment utiliser l’énergie solaire ?

L’utilisation la plus connue de l’énergie solaire est celle des panneaux solaires. Ils peuvent être installés aussi bien sur le toit d'un bâtiment qu'à la surface du sol, mais doivent être installés dans un espace ouvert et, en règle générale, installés selon un certain angle qui garantira une collecte maximale de l'énergie solaire. Sur ce moment, il existe déjà (malheureusement elles ne sont pas encore nombreuses) des centrales solaires qui alimentent en électricité des villes entières. Mais pour le moment, il est conseillé de les créer uniquement dans les régions du sud, où il y a le plus grand nombre de jours ensoleillés par an.

En outre, de nombreuses personnes commencent déjà à utiliser des panneaux solaires pour leur maison privée. Mais pour l'instant, en règle générale, ils ne sont utilisés que comme source d'alimentation supplémentaire ou de secours. Souvent, seuls 1 ou 2 panneaux solaires sont installés, ce qui ne peut fournir qu’un éclairage d’appoint dans la maison. Mais je le répète, le processus a déjà commencé et c'est l'essentiel. Dans un laps de temps relativement court, le soleil remplacera les sources d’énergie modernes.

D'autres batteries solaires sont utilisées :

dans les batteries portables (pour charger les téléphones et autres gadgets)
installé sur des lampadaires pour l'éclairage public, sur des petites lanternes de jardin, etc.
aux feux de circulation régulant la circulation
généralement utilisé avec presque tous les appareils nécessitant une alimentation

Un autre domaine important dans l'utilisation de l'énergie solaire est le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude. Pour cela, des capteurs solaires peuvent être utilisés qui, comme des panneaux solaires, sont installés sur le toit des maisons. Ce n'est que dans les capteurs que circule du liquide, qui est chauffé par l'énergie solaire et transféré vers un ballon de stockage (ballon de chauffage indirect). La deuxième option pour le chauffage solaire est celle des pompes à chaleur géothermiques. Mais ils utilisent l’énergie solaire indirectement. Autrement dit, une pompe à chaleur récupère la chaleur de la terre et, en l'utilisant, chauffe la maison, chauffe l'eau chaude et peut même rafraîchir la maison. Qu’est-ce que l’énergie solaire a à voir là-dedans ? Oui, même si la Terre est le principal accumulateur de chaleur solaire.

Eh bien, le plus important est que l’énergie solaire donne la vie à tous les êtres vivants sur terre. Merci à tous ceux qui ont lu cet article dans lequel j'ai tenté de révéler le spectre d'utilisation de l'énergie solaire. Si j'ai raté quelque chose ou si vous avez des questions, écrivez dans les commentaires.

Le Soleil est une étoile au sein de laquelle des réactions thermonucléaires se produisent continuellement. À la suite des processus en cours, une quantité colossale d'énergie est libérée de la surface du Soleil, dont une partie réchauffe l'atmosphère de notre planète.

L'énergie solaire est la source de la vie sur la planète Terre. Notre planète, et tous les organismes vivants qui y existent, reçoivent l’énergie du soleil sous forme de lumière solaire et de chaleur.

L'énergie solaire est une source d'énergie renouvelable et propre.

L'énergie solaire comme source d'énergie alternative

Méthodes de conversion de l'énergie solaire pour produire divers types L'énergie utilisée par les humains peut être divisée selon les types d'énergie reçus et les méthodes d'obtention, à savoir :

Conversion en énergie électrique

En utilisant des cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont utilisées pour fabriquer des panneaux solaires, qui servent de récepteurs d'énergie solaire dans les systèmes de centrales solaires. Le principe de fonctionnement est basé sur l'obtention d'une différence de potentiel à l'intérieur d'une photocellule lorsque la lumière du soleil la frappe.

Les panneaux varient en structure (polycristallin, monocristallin, recouvert de silicium), en dimensions globales et en puissance.

En utilisant des générateurs thermoélectriques.

Un générateur thermoélectrique est un dispositif technique qui permet d'obtenir de l'énergie électrique à partir de l'énergie thermique. Le principe de fonctionnement est basé sur la conversion de l'énergie obtenue grâce à la différence de température entre Différents composantséléments structurels (force thermoélectromotrice).

Conversion en énergie thermique

En utilisant des collectionneurs de différents types et conceptions.

Collecteurs sous vide - de type tubulaire et sous forme de collecteurs plats.

Le principe de fonctionnement est que sous l'influence de la lumière du soleil, un liquide spécial est chauffé qui, lorsque certains paramètres sont atteints, commence à s'évaporer, après quoi la vapeur transfère son énergie au liquide de refroidissement. Après avoir dégagé de l'énergie thermique, la vapeur se condense et le processus se répète.

Collecteurs plans - constitués d'un cadre avec isolation thermique et d'un absorbeur recouvert de verre, avec des tuyaux pour l'entrée et la sortie du liquide de refroidissement.

Le principe de fonctionnement est que les rayons du soleil tombent sur l'absorbeur et le chauffent, la chaleur de l'absorbeur est transférée au liquide de refroidissement.
En utilisant des unités solaires thermiques.

Le principe de fonctionnement repose sur le chauffage d’une surface capable d’absorber la lumière du soleil. Les rayons du soleil sont focalisés et concentrés à travers un dispositif à lentille, après quoi ils sont dirigés vers un dispositif de réception, où l'énergie du soleil est transférée pour être accumulée ou transmise au consommateur via un liquide de refroidissement.

Distribution en Russie

L'énergie solaire est de plus en plus répandue dans différents pays et sur différents continents. La Russie ne fait pas exception à cette tendance. La raison de la distribution plus large dans dernières années devenu:

Développement de nouvelles technologies, qui ont réduit le coût des équipements ;
Le désir des gens de disposer d'une source d'énergie indépendante ;
Production d’énergie propre (« énergie verte ») ;
Source d'énergie renouvelable.

Les régions méridionales de notre pays - les républiques du Caucase, les territoires de Krasnodar et de Stavropol, les régions méridionales de la Sibérie et de l'Extrême-Orient - disposent d'un potentiel de développement de l'énergie solaire.
Les régions diffèrent en termes d'ensoleillement selon le jour et la période de l'année, donc pour différentes régions, le flux de rayonnement solaire en été est :

Au début de 2017, la capacité d’exploitation des centrales solaires en Russie représentait 0,03 % de la capacité des centrales électriques du système énergétique de notre pays. En chiffres, cela représente 75,2 MW.

Des centrales solaires fonctionnent dans

Région d'Orenbourg :
"Sakmarskaya nommé d'après. A. A. Vlazneva » d’une capacité installée de 25 MW ;
"Perevolotskaya", d'une capacité installée de 5,0 MW.
République du Bachkortostan :
"Buribaevskaya", d'une capacité installée de 20,0 MW ;
"Bugulchanskaya", d'une capacité installée de 15,0 MW.
République de l'Altaï :
« Kosh-Agachskaya », d'une capacité installée de 10,0 MW ;
"Ust-Kanskaya", d'une capacité installée de 5,0 MW.
République de Khakassie :
"Abakanskaya", d'une capacité installée de 5,2 MW.
Région de Belgorod :
"AltEnergo", d'une capacité installée de 0,1 MW.
En République de Crimée, quel que soit le système énergétique unifié du pays, il existe 13 centrales solaires d'une capacité totale de 289,5 MW.
De plus, la station fonctionne en dehors du système en République de Sakha-Yakoutie(1,0 MW) et dans le territoire transbaïkal (0,12 MW).

Les centrales électriques sont en phase de conception et de construction

Dans la région de l'Altaï, 2 centrales, d'une capacité totale conçue de 20,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2019.
Dans la région d'Astrakhan, 6 centrales, d'une capacité totale projetée de 90,0 MW, dont le lancement est prévu en 2017.
Dans la région de Volgograd, 6 stations, d'une capacité totale projetée de 100,0 MW, le lancement est prévu en 2017 et 2018.
Dans le territoire transbaïkal, 3 centrales, d'une capacité totale conçue de 40,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2018.
Dans la région d'Irkoutsk, 1 centrale d'une capacité projetée de 15,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2018.
Dans la région de Lipetsk, 3 centrales, d'une capacité totale conçue de 45,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017.
Dans la région d'Omsk, 2 centrales d'une capacité projetée de 40,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2019.
Dans la région d'Orenbourg, 7 stations, conçues avec une capacité de 260,0 MW, devraient être mises en service en 2017-2019.
En République du Bachkortostan, 3 centrales d'une capacité projetée de 29,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2018.
En République de Bouriatie, 5 centrales d'une capacité projetée de 70,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2018.
En République du Daghestan, 2 centrales d'une capacité projetée de 10,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017.
En République de Kalmoukie, 4 centrales d'une capacité projetée de 70,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2019.
DANS Région de Samara , 1 centrale d'une capacité projetée de 75,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2018.
DANS Région de Saratov , 3 centrales d'une capacité projetée de 40,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2018.
Dans le territoire de Stavropol, 4 centrales d'une capacité projetée de 115,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017-2019.
DANS Région de Tcheliabinsk , 4 centrales d'une capacité projetée de 60,0 MW, dont la mise en service est prévue en 2017 et 2018.

La capacité totale projetée des centrales solaires en cours de développement et de construction est de 1 079,0 MW.

Les générateurs thermoélectriques, les capteurs solaires et les unités solaires thermiques sont également largement utilisés dans les entreprises industrielles et dans Vie courante. Chacun choisit lui-même l'option et la méthode d'utilisation.

Le nombre d'appareils techniques utilisant l'énergie solaire pour produire de l'énergie électrique et thermique, ainsi que le nombre de centrales solaires en construction et leur puissance, parlent d'eux-mêmes : des sources d'énergie alternatives existeront et se développeront en Russie.

Est-ce adapté à une maison ordinaire ?

Énergie solaire à usage domestique - vue de perspectiveénergie.
En tant que source énergie électrique, pour les bâtiments résidentiels, ils utilisent des centrales solaires produites par des entreprises industrielles en Russie et à l'étranger. Les unités sont disponibles dans différentes capacités et configurations.
L'utilisation d'une pompe à chaleur permettra d'alimenter un immeuble résidentiel en eau chaude, de chauffer l'eau de la piscine, de chauffer le liquide de refroidissement du système de chauffage ou de l'air intérieur.
Capteurs solaires - peuvent être utilisés dans les systèmes de chauffage domestique et d'approvisionnement en eau chaude. Dans ce cas, les collecteurs tubulaires sous vide sont plus efficaces.

Avantages et inconvénients

Aux avantagesénergie solaire se rapporter:

Sécurité environnementale des installations ;
Inépuisabilité de la source d’énergie à long terme ;
Faible coût de l'énergie générée ;
Disponibilité de la production d'énergie ;
De bonnes perspectives de développement de l’industrie, grâce au développement de la technologie et à la production de nouveaux matériaux aux caractéristiques améliorées.

Les inconvénients sont:

Dépendance directe de la quantité d'énergie générée sur météo, l'heure de la journée et la période de l'année ;
Saisonnalité du travail, qui est déterminée par la situation géographique ;
Faible efficacité;
Coût élevé de l'équipement.

Perspectives

Les perspectives de développement de ce secteur énergétique sont déterminées par les propriétés positives et négatives inhérentes aux centrales solaires. Si tout est clair sur les avantages, les ingénieurs et les développeurs d’équipements et de matériaux devront alors travailler avec les inconvénients.
Les facteurs qui suscitent un optimisme sain concernant le développement de sources d’énergie alternatives sont :

Les réserves des sources d'énergie traditionnelles diminuent constamment, ce qui entraîne une augmentation de leur coût.
Des progrès techniques sont constants, de nouveaux matériaux et technologies apparaissent, ce qui entraîne une réduction du coût des équipements et une augmentation de l'efficacité des installations.
La politique de l'État dans le domaine énergétique vise le développement énergie alternative, au sujet desquels des résolutions gouvernementales et des programmes correspondants ont été adoptés, tels que :

La Russie est un grand pays, c'est pourquoi, pour le développement réussi de toutes les industries et le confort de vie des habitants de toutes les régions, il est nécessaire de disposer de réserves de divers types d'énergie. À cet égard, les sources alternatives font de plus en plus partie du système global d'approvisionnement énergétique du pays, fournissant aux villes les plus reculées des sources d'électricité et de chaleur.

Le soleil fait partie des sources d’énergie alternatives renouvelables. Aujourd’hui, les sources de chaleur alternatives sont largement utilisées dans l’agriculture et pour les besoins domestiques de la population.

L’utilisation de l’énergie solaire sur terre joue rôle important Dans la vie humaine. Grâce à sa chaleur, le soleil, comme source d’énergie, chauffe toute la surface de notre planète. Grâce à son pouvoir thermique, les vents soufflent, les mers, les rivières, les lacs se réchauffent et toute vie sur terre existe.

Les gens ont commencé à utiliser des sources de chaleur renouvelables il y a de nombreuses années, lorsque technologies modernes n'existait pas encore. Le soleil est aujourd’hui le fournisseur d’énergie thermique le plus accessible sur terre.

Domaines d'utilisation de l'énergie solaire

Chaque année, l’utilisation de l’énergie solaire gagne de plus en plus en popularité. Il y a quelques années seulement, elle était utilisée pour chauffer l'eau des maisons de campagne et des douches d'été. Aujourd'hui, des sources de chaleur renouvelables sont utilisées pour produire de l'électricité et pour approvisionner en eau chaude les bâtiments résidentiels et les installations industrielles.

Aujourd'hui, les sources de chaleur renouvelables sont utilisées dans les domaines suivants :

en agriculture, aux fins de l'alimentation électrique et du chauffage des serres, hangars et autres bâtiments ;
pour l'alimentation électrique des installations sportives et des institutions médicales ;
dans le domaine de l'industrie aéronautique et spatiale ;
dans l'éclairage des rues, des parcs et d'autres installations urbaines ;
pour l'électrification des zones peuplées ;
pour le chauffage, l'électricité et l'approvisionnement en eau chaude des bâtiments résidentiels ;
pour les besoins du ménage.

Caractéristiques de l'application

La lumière émise par le soleil sur Terre est convertie en énergie thermique à l'aide de systèmes passifs et actifs. Les systèmes passifs comprennent les bâtiments dans la construction desquels sont utilisés des matériaux de construction qui absorbent le plus efficacement l'énergie du rayonnement solaire. À leur tour, les systèmes actifs comprennent des collecteurs qui convertissent le rayonnement solaire en énergie, ainsi que des photocellules qui le convertissent en électricité. Examinons de plus près comment utiliser correctement les sources de chaleur renouvelables.

Systèmes passifs

De tels systèmes incluent les bâtiments solaires. Il s'agit de bâtiments construits en tenant compte de toutes les caractéristiques du contexte local. zone climatique. Pour leur construction, on utilise des matériaux permettant d'utiliser au maximum toute l'énergie thermique pour le chauffage, le refroidissement et l'éclairage des locaux résidentiels et industriels. Ceux-ci incluent les technologies et matériaux de construction suivants : l'isolation, les planchers en bois, les surfaces absorbant la lumière et l'orientation du bâtiment vers le sud.

Tel systèmes solaires permettent une utilisation maximale de l'énergie solaire et remboursent rapidement les coûts de leur construction en réduisant les coûts énergétiques. Ils sont respectueux de l’environnement et vous permettent également de créer une indépendance énergétique. C’est pour cette raison que l’utilisation de telles technologies est très prometteuse.

Systèmes actifs

Ce groupe comprend les collecteurs, les batteries, les pompes, les canalisations pour l'approvisionnement en chaleur et l'approvisionnement en eau chaude de la maison. Les premiers sont installés directement sur les toits des maisons, et les autres sont situés dans sous-sols de les utiliser pour l'approvisionnement en eau chaude et le chauffage.

Photocellules solaires

Afin de réaliser plus efficacement toute l'énergie solaire, des sources d'énergie solaire telles que des photocellules, ou comme on les appelle aussi, des cellules solaires, sont utilisées. À leur surface, ils ont des semi-conducteurs qui, lorsqu'ils sont exposés aux rayons du soleil, commencent à se déplacer et génèrent ainsi du courant électrique. Ce principe de génération actuelle ne contient aucune réaction chimique, ce qui permet aux photocellules de fonctionner longtemps.

Ces convertisseurs photovoltaïques comme sources d’énergie solaire sont faciles à utiliser car ils sont légers, faciles à entretenir et sont également très efficaces dans l’utilisation de l’énergie solaire.

Aujourd'hui, les panneaux solaires, en tant que source d'énergie solaire sur terre, sont utilisés pour produire de l'eau chaude, du chauffage et pour produire de l'électricité dans pays chauds comme la Turquie, l'Égypte et les pays asiatiques. Dans notre région, le soleil est utilisé comme source d’énergie pour alimenter en électricité les systèmes électriques autonomes, l’électronique de faible consommation et les moteurs d’avions.

Collecteurs solaires

L'utilisation de l'énergie solaire par les collecteurs consiste à convertir le rayonnement en chaleur. Ils sont répartis dans les groupes principaux suivants :

Capteurs solaires plats. Ce sont les plus courants. Ils sont pratiques à utiliser pour les besoins de chauffage domestique, ainsi que pour chauffer l'eau pour l'approvisionnement en eau chaude ;
Collecteurs sous vide. Ils sont utilisés pour les besoins domestiques lorsque l'eau est nécessaire haute température. Ils sont constitués de plusieurs tubes de verre, traversés par les rayons du soleil, qui, à leur tour, dégagent de la chaleur à l'eau ;
Capteurs solaires aéroportés. Ils sont utilisés pour les installations de chauffage de l'air, de récupération des masses d'air et de séchage ;
Collecteurs intégrés. Les modèles les plus simples. Ils sont utilisés pour préchauffer l'eau, par exemple pour les chaudières à gaz. Dans la vie quotidienne, l'eau chauffée est collectée dans un réservoir spécial - des réservoirs de stockage et est ensuite utilisée pour divers besoins.

L'utilisation de l'énergie solaire par les collecteurs s'effectue en l'accumulant dans ce qu'on appelle des modules. Ils sont installés sur le toit des bâtiments et sont constitués de tubes et de plaques de verre peints en noir afin d'absorber davantage de lumière solaire.

Les capteurs solaires sont utilisés pour chauffer l'eau pour l'approvisionnement en eau chaude et le chauffage des bâtiments résidentiels.

Avantages des installations solaires

ils sont totalement gratuits et inépuisables ;
sont totalement sûrs à utiliser ;
autonome;
économique, puisque les fonds sont dépensés uniquement pour l'achat d'équipements pour les installations ;
leur utilisation garantit l'absence de surtensions, ainsi que la stabilité de l'alimentation électrique ;
durable;
facile à utiliser et à entretenir.

L'utilisation de l'énergie solaire à l'aide de telles installations gagne en popularité chaque année. Les panneaux solaires permettent d'économiser beaucoup d'argent sur le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude, de plus, ils sont respectueux de l'environnement et ne nuisent pas à la santé humaine.

Nous vivons dans le monde du futur, même si cela ne se remarque pas dans toutes les régions. Quoi qu’il en soit, la possibilité de développer de nouvelles sources d’énergie est aujourd’hui sérieusement discutée dans les milieux progressistes. L'un des domaines les plus prometteurs est énergie solaire.

À l’heure actuelle, environ 1 % de l’électricité sur Terre provient du traitement du rayonnement solaire. Alors pourquoi n’avons-nous pas encore abandonné les autres méthodes « nocives », et allons-nous abandonner du tout ? Nous vous invitons à lire notre article et à tenter de répondre vous-même à cette question.

Comment l'énergie solaire est convertie en électricité

Commençons par la chose la plus importante : la façon dont les rayons du soleil sont transformés en électricité.

Le processus lui-même est appelé "Génération solaire" . Les moyens les plus efficaces pour garantir cela sont les suivants :

photovoltaïque;
l'énergie solaire thermique;
centrales électriques à ballons solaires.

Regardons chacun d'eux.

Photovoltaïque

Dans ce cas, le courant électrique apparaît en raison de effet photovoltaïque. Le principe est le suivant : la lumière du soleil frappe une cellule photoélectrique, les électrons absorbent l'énergie des photons (particules lumineuses) et commencent à se déplacer. En conséquence, nous obtenons une tension électrique.

C'est exactement le processus qui se produit dans les panneaux solaires, qui sont basés sur des éléments qui transforment radiation solaire en électricité.

La conception des panneaux photovoltaïques elle-même est assez flexible et peut avoir différentes tailles. Ils sont donc très pratiques à utiliser. De plus, les panneaux ont des propriétés performantes : ils résistent aux précipitations et aux changements de température.

Et voici comment ça marche module de panneau solaire séparé:

À propos de la candidature panneaux solaires comme chargeurs, sources d'énergie pour les maisons privées, pour embellir les villes et à des fins médicales, vous pouvez y lire.

Panneaux solaires et centrales électriques modernes

Des exemples récents incluent les panneaux solaires de l'entreprise SixtineSolaire. Ils peuvent avoir n’importe quelle nuance et texture, contrairement aux panneaux bleu foncé traditionnels. Cela signifie qu’ils peuvent être utilisés pour « décorer » le toit de la maison à votre guise.

Une autre solution a été proposée par les développeurs de Tesla. Ils ont lancé non seulement des panneaux, mais également un matériau de toiture à part entière qui traite l'énergie solaire. contient des modules solaires intégrés et peut également avoir une grande variété de conceptions. En même temps, le matériau lui-même est beaucoup plus résistant que les tuiles ordinaires ; Solar Roof a même une garantie illimitée.

Un exemple de centrale solaire à part entière est une centrale récemment construite en Europe avec des panneaux double face. Ces derniers captent à la fois le rayonnement solaire direct et le rayonnement réfléchissant. Cela vous permet d'augmenter l'efficacité de la production solaire de 30 %. Cette centrale devrait générer environ 400 MWh par an.

Il est également intéressant la plus grande centrale solaire flottante de Chine. Sa puissance est de 40 MW. De telles solutions présentent 3 avantages importants :

il n’est pas nécessaire d’occuper de vastes superficies, ce qui est important pour la Chine ;
dans les réservoirs, l'évaporation de l'eau diminue ;
Les photocellules elles-mêmes chauffent moins et fonctionnent plus efficacement.

À propos, cette centrale solaire flottante a été construite sur le site d’une entreprise minière de charbon abandonnée.

La technologie basée sur l'effet photovoltaïque est aujourd'hui la plus prometteuse et, selon les experts, les panneaux solaires seront capables de produire environ 20 % de la demande mondiale d'électricité dans les 30 à 40 prochaines années.

Énergie solaire thermique

Ici, l'approche est un peu différente, car... le rayonnement solaire est utilisé pour chauffer un récipient contenant un liquide. Grâce à cela, il se transforme en vapeur, qui fait tourner une turbine, produisant ainsi de l'électricité.

Les centrales thermiques fonctionnent sur le même principe, seul le liquide est chauffé par la combustion du charbon.

L’exemple le plus évident de l’utilisation de cette technologie est Station solaire d'Ivanpah dans le désert de Mojave. Il s'agit de la plus grande centrale solaire thermique au monde.

Elle fonctionne depuis 2014 et n'utilise aucun combustible pour produire de l'électricité, uniquement de l'énergie solaire respectueuse de l'environnement.

La chaudière à eau est située dans les tours, que vous pouvez voir au centre de la structure. Autour se trouve un champ de miroirs qui dirigent les rayons du soleil vers le sommet de la tour. Dans le même temps, l’ordinateur fait constamment pivoter ces miroirs en fonction de la position du soleil.

La lumière du soleil se concentre sur la tour

Sous l’influence de l’énergie solaire concentrée, l’eau de la tour se réchauffe et se transforme en vapeur. Cela crée une pression et la vapeur commence à faire tourner la turbine, entraînant la libération d'électricité. La puissance de cette centrale est de 392 mégawatts, ce qui peut être facilement comparé à la centrale thermique moyenne de Moscou.

Il est intéressant de noter que ces stations peuvent également fonctionner la nuit. Ceci est possible en stockant une partie de la vapeur chauffée et en l’utilisant progressivement pour faire tourner la turbine.

Centrales solaires à ballons

Cette solution originale, bien que peu utilisée, a encore sa place.

L'installation elle-même se compose de 4 parties principales :

Aérostat – situé dans le ciel, collectant le rayonnement solaire. L'eau pénètre dans le ballon et se réchauffe rapidement pour devenir de la vapeur.
Pipeline de vapeur - à travers celui-ci, la vapeur sous pression descend vers la turbine, la faisant tourner.
Turbine - sous l'influence d'un flux de vapeur, elle tourne, générant de l'énergie électrique.
Condenseur et pompe - la vapeur qui a traversé la turbine est condensée en eau et monte dans le ballon à l'aide d'une pompe, où elle est à nouveau chauffée à l'état de vapeur.

Quels sont les avantages de l'énergie solaire

Le soleil continuera à nous fournir son énergie pendant encore plusieurs milliards d’années. Dans le même temps, les gens n’ont pas besoin de dépenser de l’argent ni des ressources pour l’extraire.
La production d'énergie solaire est un processus totalement respectueux de l'environnement et sans risque pour la nature.
Autonomie du processus. La récolte de la lumière solaire et la production d’électricité se font avec une intervention humaine minimale. La seule chose que vous devez faire est de garder vos surfaces de travail ou vos miroirs propres.
Les panneaux solaires épuisés peuvent être recyclés et réutilisés en production.

Problèmes de développement de l'énergie solaire

Malgré la mise en œuvre d’idées pour maintenir le fonctionnement des centrales solaires la nuit, personne n’est à l’abri des aléas de la nature. Un ciel nuageux pendant plusieurs jours réduit considérablement la production d'électricité, mais la population et les entreprises ont besoin d'un approvisionnement ininterrompu.

La construction d’une centrale solaire n’est pas un plaisir bon marché. Cela est dû à la nécessité d’utiliser des éléments rares dans leur conception. Tous les pays ne sont pas prêts à gaspiller des budgets dans des centrales électriques moins puissantes alors qu’il existe des centrales thermiques et nucléaires en activité.

Pour placer de telles installations, de grandes surfaces sont nécessaires et dans des endroits où le rayonnement solaire a un niveau suffisant.

Comment se développe l’énergie solaire en Russie ?

Malheureusement, notre pays brûle encore à plein régime du charbon, du gaz et du pétrole, et la Russie sera certainement parmi les derniers à se tourner complètement vers les énergies alternatives.

À ce jour la production solaire ne représente que 0,03 % du bilan énergétique de la Fédération de Russie. A titre de comparaison, en Allemagne, ce chiffre dépasse les 20 %. Les entrepreneurs privés ne sont pas intéressés à investir dans l'énergie solaire en raison de la longue période de retour sur investissement et de la rentabilité peu élevée, car le gaz est beaucoup moins cher dans notre pays.

Dans les pays économiquement développés de Moscou et Régions de Léningrad l'activité solaire est faible. Là-bas, construire des centrales solaires n’est tout simplement pas pratique. Mais les régions du sud sont plutôt prometteuses.

C'est donc l'un des plus grands de notre pays. Il se compose de 100 000 modules délivrant une puissance totale de 25 MW. L'électricité produite est fournie au Système énergétique unifié de Russie (UES).

Le plus puissant aujourd’hui est SES Perovo, situé en République de Crimée. Elle produit plus de 105 MW, ce qui constituait un record mondial au moment de l’ouverture de la centrale. SES Perovo comprend 440 000 modules photovoltaïques et couvre une superficie de 259 terrains de football.

En général, l'énergie solaire est bien développée en Crimée : il existe plus d'une douzaine de centrales solaires d'une capacité de 20 MW ou plus. Certes, toute l’électricité reçue est utilisée uniquement pour les besoins de la péninsule.

D’ici 2020, il est prévu de construire 4 grandes centrales solaires en Russie, dont la capacité portera la part de l’énergie solaire à 1 % du bilan énergétique total du pays.

Ainsi, nous pouvons aujourd'hui affirmer avec certitude que l'énergie solaire est capable de devenir une alternative à part entière dans un avenir proche. méthodes traditionnelles recevoir de l’électricité. Et même en Russie, cette industrie, bien que lente, se développe.