Все живое, что существует на нашей планете, питается солнцем. Солнце – неиссякаемый источник энергии. Все ископаемые энергоносители или напрямую, или косвенно связываются с солнечной энергией. Не воспользоваться этой бесплатной силой было бы для нас просто преступлением, тем не менее, получить из солнечной энергии тепловую или электрическую просто так не получится, нужно потратить как средства, так и материалы. Следовательно, энергия солнца - «условно бесплатная», и останется ею до тех пор, пока люди не придумают дешевые гелиодетекторы.
Чтобы применить солнечную энергию наиболее удобным и простым методом, используют принцип тибетского чайника. В этом случае зеркала отражают солнечный свет и направляют его только в одну точку подвешенного сосуда. Когда появится зеркало, которое сможет постоянно компенсировать движение нашей планеты относительно солнца, а водяная емкость соединится с паровой турбиной, энергия солнца сможет превращаться в электрическую. Подобные электростанции уже есть в странах Европы.
Все люди на земле, по подсчетам, ежегодно потребляют в 30 000 раз меньше энергии, нежели ее поступает на Землю от солнца в это же время. Здание в средних широтах может принять на себя энергии солнца больше в несколько раз, чем оно потребляет ископаемых энергоносителей за один отопительный сезон. Причина подобной расточительности состоит в разреженности и рассеянности энергии солнца. На квадратный метр площади, которая располагается в средних широтах, приходится только 1800 Вт в сутки, и это при хороших погодных условиях. Цифра немалая, если учесть, какими мы располагаем незадействованными площадями.
Гелиоэнергетика стремительно развивается прежде всего в развитых странах с нехваткой ископаемых энергоносителей. Чтобы преобразовать солнечную энергию в электрическую или тепловую, применяют гелиоустановки. Это солнечные батареи и коллекторы. Коллекторы технически более просты в обращении. Гелиоколлекторы прямого поглощения применяют, чтобы обеспечить горячее водоснабжение и отопление здания.
Активные и пассивные установки
Солнечная энергия используется человеком и активным, и пассивным способом. Пассивные системы не имеют движущих частей или механизмов. Абсорбция и аккумулирование у них работает при помощи элементов конструкции здания, но вспомогательные мощности не участвуют. Теплоносители попадают в тепловые приборы без редукции и регулировки.
Но у такой простой схемы много минусов. Тепло поступает неравномерно, энергия используется частично. Представьте себе зачерненный бак любого летнего душа. Пример элементарный. По принципу пассивной системы работают также парники, теплицы.
Passivhaus или концепция пассивного дома использует следующий подход. Основная мысль проектирования пассивного дома - это сокращение расходов на отопление и на кондиционирование. В технологии возведения пассивного дома используются принципы, снижающие теплопотери и перегрев вашего жилища в холодные и жаркие сезоны.
Планировку любого пассивного дома нужно делать оптимальной относительно инсоляции. Сторона здания, обращенная на Север, имеет высоту минимальную, ограждающие конструкции выполняются согласно энергосберегающим технологиям. Южная сторона здания, напротив, строится максимально высокой и застекляется. Энергия солнца при этом переходит в тепловую энергию внутри помещения и им аккумулируется.
Активные гелиосистемы используют солнечную энергию более упорядоченно. Для сбора и транспортировки применяют вспомогательные механизмы, их приводят в движение электродвигатели. Из механизмов, преобразующих энергию солнца в тепловую, теплоноситель уже поступает в аккумулирующие установки. Так солнечная энергия используется более рационально.
Плоские солнечные коллекторы.
«Коллектор» - от английского «collect» - собирать. Обычно солнечные плоские коллекторы состоят из алюминиевого теплоизолированного корпуса, а тот, в свою очередь, накрыт небьющимся силикатным стеклом в 4-5 мм толщиной или акриловым стеклом. Утеплителем выступает базальтовое или стеклянное волокно. Под стеклом в корпусе располагается абсорбер – это теплопоглощающая панель (металлическая пластина) с высокоселективным покрытием, его поглощающий коэффициент составляет 0,94-0,96. Изнутри к абсорберу подводят медные трубки, по ним циркулирует теплоноситель - вода или воздух. Такой тип систем носит название разомкнутого или открытого, он используется в регионах, где среднегодовая температура ниже нуля не бывает. Сезонно их можно применять и в более холодных широтах.
Гелиоколлекторы с воздушным теплоносителем обогревают помещения. Нагретый воздух перемещается с помощью конвекции или принудительной вентиляции. В жидкостных гелиоколлекторах используется вода или антифризы. Циркуляция жидкости в коллекторе проводится по замкнутому контуру. Чем больше теплоноситель соприкасается с абсорбером, тем больше собирается тепла. Для этого трубки из меди должны иметь прямоугольное сечение или же каланы отштамповываются в самой пластине, где потом укладываются плоские трубки. Отбор энергии у теплоносителя идет в теплообменнике, потом тепло направляется на обогревание помещений или на нагревание отдельной аккумулирующей емкости.
