Проблемы нетрадиционной энергетики: солнечная энергетика

Министерство образования  Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

ФТУГ, кафедра ЮНЕСКО «ЭиВИЭ»

РЕФЕРАТ на тему:

«Проблемы нетрадиционной энергетики:

Солнечная энергетика»

Выполнил: студент гр.117224

Лапенко Ю.С.

Проверил: преподаватель

Кривошеев Ю.К.

Минск 2011

Содержание

1 Проблемы энергетики. 2

2 Солнечная энергия. 4

2.1 История развития солнечной энергетики. 4

2.2 Проблемы внедрения солнечной  энергетики. 6

3 Способы добычи солнечной энергии. 9

Заключение. 13

Список используемых источников. 14

1. Проблемы энергетики.

Миллионы лет на Земле  в результате фотосинтеза непрерывно накапливалась лучистая энергия  Солнца. Древние растения и животные, погрузившиеся на дно морей и  водоемов, отдают нам ее теперь в виде угля, нефти и природного газа - наших основных источников энергии.

Огромные природные  резервы человечество тратило постепенно в течение тысячелетий своего существования. Технический прогресс непрерывно увеличивает скорость истощения  этих запасов. Вот почему все чаще начинают раздаваться голоса о перспективе энергетического голода и целесообразности экономии природных ресурсов. И это толкает ученых и инженеров на поиски новых путей, которые помогут удовлетворить будущие потребности в энергии.

В каких же направлениях идут поиски ученых? Атомная энергетика, которая уже стала реальностью; проекты использования теплового  градиента в Мировом океане и  энергии приливов; создание геотермических электростанций; управляемая термоядерная реакция, над которой работают на протяжении многих лет ученые, и, наконец, наиболее очевидное - использование солнечной энергии. По мнению многих ученых, в решении энергетических проблем будущего огромную роль должна сыграть химия - гальванические элементы и аккумуляторы, топливные элементы и водородное горючее.

Связь между благосостоянием  общества и развитием энергетики известна. Энергетика делает вклад  в благосостояние, обеспечивая такие  области потребления, как отопление, освещение и приготовление пищи, а также снабжает необходимой энергией производство и транспорт.

До недавнего времени  в соотношении "энергетика - благосостояние" на первом месте стояла преимущественно  эта выгодная сторона. Вместе с тем  затраты на энергетику, включая не только денежные и другие ресурсы, обращенные на получение и использование энергии, но и издержки, связанные с защитой окружающей средь! и социально-политическими пр«б!тзмами, снижают уровень благосостояния.

В последнее время  первоочередное значение приобретают  именно эти негативные тенденции. Во-первых, возникла стойкая тенденция к росту стоимости энергии. Так, в США за последние 20 лет денежные затраты на снабжение нефтепродуктами возросли на 25 %, а стоимость производства электроэнергии на тепловых и атомных электростанциях увеличилось на 40 % и более. При существующих энергетических системах и технологиях использования энергии потребителем и при сложившихся схемах ее потребления большинство промышленно развитых стран уже подошло к тому рубежу, когда с дальнейшим ростом производства энергии издержки начинают превышать прибыль.

Во-вторых, огромная доля давления на окружающую среду, приходящаяся на энергоснабжение, теперь нарушает природные  процессы уже в широком масштабе.

Среди экологических  проблем, связанных с развитием  энергетики, самой угрожающей является проблема сильного потепления. Климат определяет большинство экологических процессов, имеющих решающее значение для благосостояния населения. Углекислый газ, накапливающийся в атмосфере в результате сжигания ископаемого топлива, создает условие для возникновения парникового эффекта и изменения клима-та.Тревога международной общественности по этому поводу постоянно звучит в заявлениях конференций метеорологов, океанологов и представителей других областей геонаук.

Проблемы загрязнения  окружающей среды и опасности эксплуатации энергопроизводящего оборудования, бывшие до сих пор локальными, принимают региональный или глобальный характер.

В настоящее время  человечество стоит перед дилеммой: с одной стороны, без энергии  нельзя обеспечить материальное благополучие людей, с другой - сохранение существующих темпов ее потребления может привести к разрушению окружающей среды и как следствие - к снижению жизненного уровня и даже к угрозе нашему существованию.

Для того, чтобы поддерживать современный уровень благосостояния, человечеству придется перейти на новые системы энергоснабжения. Без этого суммарное потребления высококачественных энергетических ресурсов при все снижающейся способности окружающей среды справляться с давлением энергетики приведет к росту общих расходов даже при постоянном уровне энергопотребления. Чтобы обеспечить экономическое развитие человечества без значительных издержек, которые могут свести на нет все выгоды, нужно еще быстрее переходить на экологически более чистые технологии производства энергии.

Для выработки разумной стратегии в энергетике крайне важно  ускорение исследований и разработок по использованию перспективных  альтернативных источников энергии  и в первую очередь солнечной  энергии.

Прогнозы относительно тенденций развития энергетики говорят о том, что доля солнечной энергетики в различных ее формах будет непрерывно возрастать.

Так, если в США в 1989 г. на возобновляемые источники приходилось 7,6 %,а на ядерное топливо - 6,6 %, то согласно прогнозу к 2000 г. доля ядерного топлива останется на прежнем уровне, в то время как доля солнечной энергии возрастет до 23,8 %, энергия ветра - до 5,9 %, гидроэнергия будет составлять 4,2 %, энергия биомассы - 17,9 %.

2. Солнечная энергия.

Солнце, как известно, является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Под его лучами вырастает 1 квадриллион тонн растений, питающих, в свою очередь, 10 триллионов тонн животных и бактерий. Благодаря тому же Солнцу на 3емле накоплены запасы углеводородов, то есть нефти, угля, торфа и пр., которые мы сейчас активно сжигаем. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива. (Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг).

А теперь внимание: если энергию, поставляемую на нашу планету  Солнцем¹ за год, перевести в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов тонн. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Считается, что на 3емле запасено 6 триллионов тонн различных углеводородов. Если это так, то содержащуюся в них энергию Солнце отдает планете всего за три недели. И резервы его настолько велики, что светиться так же ярко оно сможет еще около 5 миллиардов лет. 3емные зеленые растения и морские водоросли утилизируют примерно 34% поступающей от Солнца энергии. Остальное теряется почти впустую, расходуясь на поддержание комфортного для жизни микроклимата в глубинах океана и на поверхности Земли. И если бы человек смог взять для своего внутреннего потребления хотя бы один процент (то есть 1 триллион тонн того самого условного топлива в год), то это бы решило многие проблемы на века вперед. И теоретически вполне понятно, как именно взять этот процент.

2.1 История  развития солнечной энергетики

Все началось с Альберта Эйнштейна. Многие помнят, что этот ученый был удостоен в 1921 году Нобелевской  премии. Но мало кто знает, что получил  он ее не за создание теории относительности, а за объяснение законов внешнего фотоэффекта. Еще в 1905 году он опубликовал работу, в которой, опираясь на гипотезу Планка, описал как именно и в каких количествах кванты света «вышибают» из металла электроны. Получить электрический ток с помощью фотоэффекта впервые удалось советским физикам в 30-е годы прошлого века. Произошло это в Физикотехническом институте, руководил которым знаменитый академик А.Ф. Иоффе. Правда, КПД тогдашних солнечных сернисто-талиевых элементов еле дотягивал до 1%, то есть в электричество обращался лишь 1% падавшей на элемент энергии, но задел был положен. В 1954 году американцы Пирсон, Фуллер и Чапин запатентовали первый элемент с приемлемым (порядка 6%) КПД. А с 1958 года кремниевые солнечные батареи стали основными источниками электричества на советских и американских космических аппаратах.

К середине 70-х годов  КПД солнечных элементов приблизился  к 10-процентной отметке и... почти  на два десятилетия замер на этом рубеже. Для космических кораблей этого вполне хватало, а для наземного  использования производство весьма дорогих солнечных батарей 11 кг кремния необходимого качества стоил тогда до 100 долларов) по сравнению с сжиганием дешевой нефти выглядело непозволительной роскошью. Как следствие-большинство исследований по разработке новых технологий в области солнечной энергетики было свернуто, а финансирование оставшихся сильно сокращено. В начале 90-х годов нынешний лауреат Нобелевской премии академик Жорес Алферов на собрании АН СССР заявил, что если бы на развитие альтернативной энергетики (а солнечная энергетика у нас считается одним из ее видов) было бы потрачено хотя бы 15% из тех средств, что мы вложили в энергетику атомную, то АЭС нам бы сейчас вообще бы ли не нужны. Судя по тому, что даже на тех крохах, которые выделялись «на Солнце», удалось к середине 90-х поднять КПД солнечных элементов до 15, а к началу нового века - до 20%, утверждение академика недалеко от истины.

В качестве материала  для производства солнечных элементов  сегодня используется кремний. Второй по распространенности на Земле, после кислорода, элемент. На кремний приходится более четверти общей массы земной коры. Минус в том, что встречается он в виде окиси - SiO². Это тот самый песок, которым наполняют детские песочницы и используют при замешивании цементного раствора. Извлечь из него чистый кремний весьма сложно. Настолько сложно, что стоимость силициума (так химики называют кремний), в котором не более 1 грамма примесей на 10 килограммов продукта, сопоставима со стоимостью обогащенного урана, используемого на атомных электростанциях. 3апасы кремния превышают запасы урана почти в 100 000 раз, однако хорошего «солнечного» вещества человечество добывает в шесть раз меньше, чем хорошего атомного урана.

Заметим, что извлечь  из породы килограмм урана значительно  сложнее, чем получить из кварцевого песка килограмм силициума. Поэтому грязный кремний, добываемый электродуговым способом и содержащий более 1 % примесей, стоит чуть больше одного доллара за 1 кг и производится мегатоннами в год. Цена на природный уран на порядок выше. После обогащения, когда доля нужного 235-го изотопа повышается до 4,4%, стоимость урана подскакивает до 400 долларов за 1 кг и становится сопоставима с ценой того самого кремния, из которого делают микросхемы и солнечные элементы. Столь, в общем-то, невысокая стоимость ядерного топлива обусловлена и тем, что в создание технологи его добычи и обогащения за последние полстолетия были вложены огромные средства. Кремний же по сию пору в промышленности извлекают и очищают теми же способами, что и в конце 50-х годов прошлого века. В следствие несовершенства технологий - высокая стоимость продукта большие энергозатраты, экологическая опасность и - низкий выход.

Из тонны кварцевого песка, в котором находится около 500 кг кремния при самой распространенной на сегодняшний день технологии электродугового извлечения и хлорсилановой очистке получают 50-90 кг солнечного силициума. При этом на получение 1 кг расходуется столько энергии, что «киловаттный» чайник мог бы на ней непрерывно работать в течение 250 часов. Все это тем более странно оттого, что новые, гораздо более удачные технологии давно существуют. Еще в 1974 году немецкая фирма Siemens научилась получать чистый кремний с помощью карботермического цикла. Не будем вдаваться в подробности химического процесса, просто скажем, что в этом случае энергозатраты падают на порядок, а выход продукта увеличивается в 10-15 раз. Соответственно, и стоимость получаемого кремния падает до 5-15 долларов за килограмм.

Здесь-то и кроется  особая выгода для России. Для немецкой технологии простой песок уже не подходит, тут нужны так называемые «особо чистые кварциты», самые крупные залежи которых находятся в нашей стране. Кроме того, по мнению тех же специалистов из Siemens, наши кварциты наиболее качественные и их запасов хватит на всех. Электричество относится к числу плохо запасаемых продуктов, поэтому производится его всегда практически столько же, сколько и потребляется. Общая мощность всех земных электростанций составляет примерно 2 000 ГВт. Один тераватт-год - это примерно 13% от всей потребляемой человечеством энергии. Для того чтобы получить этот тераватт от Солнца, стандартными кремниевыми панелями нужно «замостить» территорию в 40 000 км². Это с учетом того, что работать станция будет только днем. Квадрат со стороной 200 км - примерно одна двухсотая часть пустыни Сахара. Задача, с которой современное человечество вполне может справиться. Однако решать ее с ходу нельзя. Ибо при этом возникают огромные проблемы.

2.2 Проблемы  внедрения солнечной энергетики.

Фундаментальные проблемы.

Из-за относительно небольшой  величины солнечной постоянной для  солнечной энергетики требуется  использование больших площадей земли под электростанции (например, для электростанции мощностью 1 ГВт  это может быть несколько десятков квадратных километров). Однако, это недостаток не так велик, например, гидроэнергетика выводит из пользования заметно большие участки земли. К тому же фотоэлектрические элементы на крупных солнечных электростанциях устанавливаются на высоте 1,8—2,5 метра, что позволяет использовать земли под электростанцией для сельскохозяйственных нужд, например, для выпаса скота.

Проблема нахождения больших площадей земли под солнечные  электростанции решается в случае применения солнечных аэростатных электростанций, пригодных как для наземного, так и для морского и для высотного базирования.

Поток солнечной энергии  на поверхности Земли сильно зависит  от широты и климата. В разных местах среднее количество солнечных дней в году может различаться очень  сильно.

Технические проблемы.

Основная проблема - это хранение энергии. Производить энергию такая «гигастанция» сможет только днем, а человечеству она нужна круглые сутки. Кроме того, мощность электростанции может резко и неожиданно колебаться из-за смены погоды. Для преодоления этих недостатков нужно или использовать эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это нерешённая проблема), либо строить гидроаккумулирующие станции, которые тоже занимают большую территорию, либо использовать концепцию водородной энергетики, которая также пока далека от экономической эффективности, так как такие «энергохранилища» будут стоить не намного дешевле, чем сама СЭС.

Проблема зависимости мощности солнечной электростанции от времени  суток и погодных условий решается в случае солнечных аэростатных  электростанций.

Дороговизна солнечных фотоэлементов. Вероятно, с развитием технологии этот недостаток преодолеют. В 1990—2005 гг. цены на фотоэлементы снижались в  среднем на 4 % в год.

Недостаточный КПД солнечных элементов (вероятно, будет вскоре увеличен).

Поверхность фотопанелей нужно  очищать от пыли и других загрязнений. При их площади в несколько  квадратных километров это может  вызвать затруднения.

Эффективность фотоэлектрических  элементов заметно падает при  их нагреве, поэтому возникает необходимость  в установке систем охлаждения, обычно водяных.

Через 30 лет эксплуатации эффективность  фотоэлектрических элементов начинает снижаться.

Экологические проблемы.

Несмотря на экологическую чистоту  получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., а их производство потребляет массу других опасных веществ. Современные фотоэлементы имеют ограниченный срок службы (30—50 лет), и массовое применение поставит в ближайшее же время сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения.

Немаловажная проблема - изменение климата. Конечно, не на всей планете, а в месте постройки. Если раньше солнечная энергия в этих местах шла на нагрев почвы и воздуха, то теперь ее часть пойдет на получение электричества. Температура в районе электростанции, а 40 000 км² - это немало, практически Московская область, - несколько упадет. В ее центре появится то, что климатологи называют «бароцентром» - область постоянного пониженного давления, в которой обычно формируются мощные циклоны. Циклоны эти будут окроплять территорию электростанции и прилегающие районы дождями, а небо над нашими батареями заволокут грозовые тучи. Соответственно, и выработка энергии уменьшится в десятки раз. Обе эти глобальные проблемы имеют одно простое решение. А именно, надо строить не одну электростанцию на 40 000 км², а 400 электростанций по 100 км². И располагать их по земному экватору в наиболее солнечных районах (ученые говорят - в районах с наиболее высокой соляризацией). И объединять их в единую сеть. Тогда в то время, пока одни станции будут отдыхать на ночной стороне Земли, другие, противоположные, - поставлять энергию. Каких-то особых погодных отклонений в пятачках 10х10 км происходить не должно. Но лучше всего было бы построить даже не 400 крупных электростанций, а несколько десятков крупных и много - много мелких, скажем, размером 10х10 м. И это предложение вполне реализуемое.

В последнее время  начинает активно развиваться производство тонкоплёночных фотоэлементов, в составе  которых содержится всего около 1 % кремния. Из-за низкого содержания кремния тонкоплёночные фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность. Так, например, в 2005 г. компания «Shell» приняла решение сконцентрироваться на производстве тонкоплёночных элементов, и продала свой бизнес по производству кремниевых фотоэлектрических элементов.

3 Способы добычи солнечной энергии.

Вообще-то в солнечной  энергетике свет клином на кремниевых элементах не сошелся. Способов преобразования энергии Солнца в электрическую  существует множество. Использование  солнечных батарей (то есть фотоэлектрических  преобразователей) - лишь один из них. Способ этот хорош, во-первых, своей мобильностью, во-вторых, - долговечностью. Солнечную батарею можно установить на крыше автомобиля и крыльях самолета. Ее можно встроить в часы, калькулятор, ноутбук и даже, как это ни парадоксально, в фонарик. В солнечном элементе отсутствуют какие-либо движущиеся части, и срок его службы составляет примерно 30 лет. За эти 30 лет элемент, на изготовление которого ушел всего 1 кг солнечного кремния, может дать столько же электроэнергии, сколько производится из 100 тонн нефти на ТЭС или из 1 кг обогащенного урана на АЭС.

Солнечная установка  мощностью 1 кВт сегодня в США  стоит примерно 3 000 долларов. Однако окупается она только на 14-15-м  году работы, а это, по сравнению  с теми же тепловыми электростанциями, непозволительно долго. Поэтому для преобразования солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах сейчас в основном используют способ, предложенный, согласно легенде, еще в III веке до н. э. знаменитым ученым Архимедом Сиракузским. Правда, солнечный свет он применял тогда вовсе не с целью получения дешевой энергии, а для обороны родных Сиракуз, атакованных с моря галерами римского полководца Марцелла. Вот что писал об этом в своей «Истории» византийский хронист Цеци: «Когда римские корабли находились на расстоянии полета стрелы, Архимед стал действовать шестиугольным зеркалом, составленным из небольших четырехугольных зеркал, которые можно было двигать при помощи шарниров и металлических планок. Он установил это зеркало так, чтобы оно пересекалось в середине зимней и летней солнечными линиями, и поэтому принятые этим зеркалом солнечные лучи, отражаясь, создавали жар, который обращал суда римлян в пепел, хотя они находились на расстоянии полета стрелы».

Именно на этом принципе основана работа современных гелиоэлектростанций. Установленные на значительной, до нескольких тысяч квадратных метров, территории зеркала-гелиостаты, поворачивающиеся вслед за Солнцем, направляют лучи солнечного света на емкость с теплоприемником, в качестве которого обычно выступает вода. Дальше все происходит так же, как на обычных ТЭС: вода нагревается, закипает, превращается в пар, пар крутит турбину, турбина передает вращение на ротор генератора, а тот вырабатывает электричество. В США сейчас действуют несколько гибридных солнечно-тепловых электростанций общей мощностью более 600 МВт. Днем они работают от Солнца, а ночью, чтобы вода не остывала и электричество не кончалось, - от газа. Температура пара в установках достигает 370 градусов Цельсия, а давление - 100 атмосфер.

Первая промышленная солнечная электростанция была построена  в 1985 году в СССР в Крыму, недалеко от города Щелкино. СЭС-5 имела пиковую  мощность 5 МВт. Столько же, сколько  у первого ядерного реактора. За 10 лет работы она выработала всего 2 миллиона кВт.час электроэнергии, однако стоимость ее электричества оказалась довольно высокой, и в середине 90-х ее закрыли. В это время работы активизировались в Штатах, где компания Loose lndustries в самом конце 1989 года запустила 80-мегаваттную солнечно-газовую электростанцию. За следующие 5 лет та же компания, только в Калифорнии, построила таких СЭС еще на 480 МВт и довела стоимость одного «солнечно-газового» кВт.часа до 7-8 центов. Что совсем неплохо по сравнению с 15 центами за кВт.час энергии - во столько обходится электричество, производимое на АЭС.

Использовать энергию  Солнца в бытy можно и без превращения  ее в электричество. Для того чтобы  «протопить» холодную комнату или  нагреть воду в водопроводе, можно  напрямую воспользоваться солнечным  теплом. Установки, собирающие, сохраняющие и передающие это тепло, называются солнечными коллекторами. В простейшем варианте все выглядит так: на крыше дома или на его южной стене устанавливается панель, состоящая из тоненьких трубочек, по которым в специальный бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, те нагревают воду, вода (температура которой в этой системе при использовании зеркального поддона может доходить до 60-90°С) накапливается в баке и потом используется для обогрева или горячего водоснабжения. Дома, оборудованные такими системами (которые обычно доукомплектовываются и кремниевыми солнечными элементами), называются «солнечными домами». С одной стороны, этот дом стоит несколько дороже, чем обычный, но с другой - он позволяет резко сократить коммунальные платежи - на 50-70%.

Однако встречаются  и более серьезные системы. Одна из таких была сооружена в США  в штате Нью-Мексико еще в 1978 году и работает до сих пор. Называется - Национальная солнечная установка  для тепловых испытаний (NSTTF). Принадлежит она Пентагону и применяется для проверки жаропрочности корпусов военных и гражданских ракет. Состоит NSTTF из 60-метровой башни-мишени и 220 гелиостатов, размером 6х6 метров каждый. Зеркала, подобно архимедовой установке, направляют свои солнечные зайчики в одно полутораметровое пятнышко на верхушке установки, где температура в солнечные дни поднимается до 2 000°С. Всего в 2,5 раза меньше, чем на поверхности Солнца, и в 2 раза выше температyры горения напалма. Установка имеет площадь зеркал 8 500 м² и тепловую мощность 5 МВт.  
    Строительство «солнечных домов» на Западе постепенно становится «правилом хорошего тона»: желающие заплатить за дом лишние 10 000 долларов находятся (1 500-3 000 долларов за солнечные коллекторы и 7 000 долларов за элементы). И все же таких покупателей немного - вложения окупаются только через 7-10 лет. Именно поэтому правительства развитых стран, заботясь о завтрашнем дне, разрабатывают и финансируют программы, облегчающие финансовое бремя владельцев «солнечных крыш». Названия этих программ-проектов примерно одинаковы. Первый был запущен еще в 1990 году в Германии, стране - лидере в деле постройки «солнечных домов». Назывался он «1 000 солнечных крыш» (впоследствии был переименован в «2 000 солнечных крыш»). Следом за Германией подобный проект, только под названием «100 000 солнечных крыш», был принят для всех стран - членов ЕС. В Японии солнечная энергетика начала продвижение с программы «70 000 солнечных крыш». И, наконец, последний проект родился в США. Со свойственным американцам гигантизмом он был назван «1 000 000 солнечных крыш».

Присоединилась к этому  движению и Монголия с проектом «100 тысяч солнечных юрт»... Владельцы  домов или офисов, решившие потратиться  на дооборудование жилых и офисных  помещений солнечными коллекторами и батареями, попадают в особые реестры и пользуются определенными привилегиями. Во-первых, государство компенсирует им часть затраченных средств. Во-вторых, они получают особые налоговые лыготы. В-третьих, для них открывается доступ к специальным льготным кредитам и беспроцентным ссудам. Их бесплатно обучают пользованию такой домашней энергосистемой, а для компаний, занимающихся производством, продажей и установкой «солнечной» техники, проводят бесплатные маркетинговые исследования, которые немало стоят. В США на эту программу планируется до конца нынешнего десятилетия потратить 6 миллиардов долларов (только на энергосбережение в федеральных зданиях здесь уходит около 3 миллиардов бюджетных долларов в год). В результате Штаты свою программу уже перевыполнили: тут солнечная технология уже используется в 1,5 миллиона домов. Все вместе они экономят около 1 400 МВт. А 1 400 сэкономленных мегаватт-это примерно 5 миллионов тонн не сожженной за год нефти.

В Германии государство  не только компенсирует «солнцепоклонникам» до 70% затрат на «соляризацию» домов, но еще и покупает у них электричество по ценам, сильно превышающим рыночные. То есть днем, когда дом потребляет энергии мало, а производит много, ее излишки уходят в городскую сеть, а хозяин получает по 80 центов за каждый сданный кВт.час. Ночью же он сам покупает у этой сети электричества, но уже по 20 центов. Благодаря этой программе в стране «мостят» солнечными элементами по полмиллиона квадратных метров крыш в год. Вот это как раз и есть прообраз той самой системы с огромным количеством крохотных электростанций, о которой мы говорили выше. Справедливости ради стоит сказать, что в России тоже кое-где стоят «солнечные дома». В Краснодарском крае существует целая «солнечная деревня» из сорока домов, крыши которых украшены киловаттными солнечными батареями. Несколько домов, спользую щих солнечные коллекторы, построены в Москве и во Владивостоке.

Если не считать высокой  стоимости солнечных батарей, главная  помеха для развития этой энергетики - земная атмосфера. То небо совсем не вовремя затягивается облаками, то дым от соседнего завода закрывает Солнце. Да и при совершенно ясном небе свет, проходя через атмосферу, теряет некоторую часть своей энергии. Если бы человечеству удалось построить электростанцию в космосе, то вполне можно было бы обойтись батареей площадью порядка 10 000 км². Но тут опять перед нами встают два вопроса. Во-первых, как туда эти батареи поднять, и, во-вторых, как доставить полученное электричество на Землю. Не тянуть же к ним ЛЭП длиной 35 786 км (именно на такой высоте должна летать электростанция для того, чтобы ее положение на небе оставалось неизменным). Проблемы эти были теоретически решены еще в 1968 году, когда идея космической СЭС возникла впервые, а в 1973 году решения были оформлены соответствующим патентом. Доставка элементов в космос по патенту, естественно, осуществляется космическими кораблями, другого способа мы пока не знаем. А энергию на 3емлю планируется переправлять в виде особого электромагнитного излучения с длиной волны от одного миллиметра до одного метра. Такого своеобразного космического радара.  
    В отличие от солнечного света этот СВЧ-луч при «пробое» атмосферы потеряет не более 2% энергии. Тогда, в начале 70-х, из-за дороговизны как самих солнечных элементов, так и космических полетов, идея «КосмоСЭС» была признана полностью экономически несостоятельной. Однако времена меняются, а цены иногда падают. Недавно космическую задумку воскресил профессор Института космических систем (Хьюстон, США) доктор Дэвид Крисвелл. Правда, в его проектах она приобрела несколько иные черты. Главное отличие состоит в том, что Крисвелл предложил разместить солнечные электростанции не в открытом космосе, а на поверхности нашего верного спутника-Луне. При этом исчезает опасность, что они когда-нибудь упадут на Землю или улетят в неизвестность, сбитые метеоритом. Производить элементы можно прямо на месте из подручного сырья, построив небольшой заводик, - на Луне кремния тоже более чем достаточно.

Доставка энергии на Землю будет осуществляться уже описанным выше способом. Для ее приема следует построить несколько антенных полей, размером несколько сотен квадратных километров. Сам луч совершенно безопасен, и ни облака, ни тучи не станут для него препятствием. Правда, около половины полученной от Солнца энергии все же потеряется по пути и при промежуточных преобразованиях. Таких станций на лунном экваторе нужно построить 5, тогда в любой момент две или три из них будут находиться на дневной стороне нашего спутника. Этот проект, после реализации которого жители Земли обеспечат себя электричеством на ближайшие столетия, по подсчетам доктора Крисвелла, обойдется в 60 миллиардов долларов. Это в три раза дороже, чем программа «Аполлон», обошедшаяся в 19,5 миллиарда долларов (правда, в 60-х годах доллар стоил в 4,5 раза дороже). Но зато в четыре раза дешевле войны в Ираке (240 миллиардов долларов). А ведь, наверное, лучше строить станции на Луне, чем воевать на Земле за нефть. Да и денег заодно можно немало сэкономить.

Заключение.

К настоящему времени достигнут большой прогресс в преобразовании солнечной энергии различными методами. Проведение эффективной политики ускорения перехода к солнечной энергетике является разумной стратегией в условиях всевозрастающего беспокойства по поводу состояния окружающей среды. Солнечная энергетика при ее повсеместном внедрении приводит к формированию нового типа культуры, когда экологические ценности выйдут на первое место.

Однако опыт показывает, что имеется еще ряд вопросов, которые необходимо решить, чтобы  внедрить солнечную энергетику. Эти вопросы носят прежде всего психологический, организационный и экономический характер, так как в принципе технологические возможности для широкого внедрения солнечной энергетики существуют.

Главной трудностью является создание промышленной инфраструктуры для солнечной энергетики. Наиболее приемлемые варианты использования будут зависеть от выбранной технологии и района размещения. Характер ресурсов солнечной энергии и технологии предполагают, что, хотя индустрия солнечной энергетики будет, возможно, иметь некоторые структурные особенности, отличные от сегодняшней структуры энергетической индустрии, существующие отрасли имеют возможность помочь солнечной энергетике задействовать весь свой потенциал.

Список используемых источников.

1. Магомедов А.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. – М.: "Юпитер", 1996.

2. Пичугина Т. Солнечная энергия – будущее Земли. – "Вокруг света", №10 октябрь 2006.