Среда
18.10.2017
01:41
Школа
Методика
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Октябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031
Архив записей
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 265
Друзья сайта
  • САЙТ ЗКО ИПК и ППК
  • МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РК
  • УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЗКО
  • ЗКО ЦЕНТР ИНФОРМАТИЗАЦИИ СРЕДНЕГО ОБРОЗОВАНИЯ
  • ПЕД.КОЛЛЕДЖ
  • Карта уральска
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0
    СОШ-ГЭН
    СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА-ГИМНАЗИЯ ЭСТЕТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ
    Автор ученик Руслан Губайдуллин 10 кл.
     Использование солнечной энергии, как
    автономной системы электроснабжения
    (расчеты на примере ГЭН)
    Направление: Научно-технический прогресс как ключевое звено экономического роста.
    Секция: Физика
    Учитель: Акопова Т.Д.
     Уральск 2007
     
    Содержание
     Аннотация…………………………………………………………………….3
     Введение…………………………………………………………...……....…..4
    Глава I: 1.1 Солнце- источник энергии на Земле……………………………….….....5 1.2
    Виды электростанций (Значимость и экологичность)…………….…....
    6 1.3 Солнечные электростанции их преимущество и недостатки………......7 1.4
    Экономическое обоснование преимущества солнечных источников энергии….......................................................................................................8-12
    Глава II: 2 Математические расчеты..………………………..…………………..…...13
    Заключение…………………………………………………......……….......14
    Список литературы…………………………………………………….…..15
    Приложение………………………………………………….…..………16-17
    АННОТАЦИЯ
     Цель: Исследование применение солнечной энергии, как автономного источника энергии.
    Гипотеза: Если преобразовывать солнечную энергию в электричество, то гораздо выгоднее и для государства и для потребителя. Кроме того, это экологически чистый источник энергии. Методы исследования: наблюдение, математические расчеты. В структурном плане работа представлена 2 частями. В первой части мы исследовали все уже изуч
    енное. Мы узнали, как при помощи солнечного света можно получить постоянный электрический ток. Какие бывают электростанции, как сильно они загрязняют нашу землю. Как ученые планируют решить эти проблемы, как может помочь нам решить эту проблему солнечные электростанции. Во второй части мы рассчитали и доказали, что солнечная электростанция значительно помогает людям и экономит затраты на энергию.
    Результат работы и вывод: Проведя все исследования, мы потвердели свою гипотезу. СЭС экологически чистая электростанция, выгодна как для потребителя, так и для государства потребителя. Пользуясь СЭС, потребитель повышает НТП государства.
    Области практического использования результатов: Электростанции описанного вида может использовать любое предприятие, любой частный дом.
    ВВЕДЕНИЕ
    На пороге ХХI века человек стал чаще задумываться о новых источниках энергии. Энергия была и остается главной составляющей жизни человека. Существуют различные типы электростанций, но многие из них создают как энергию, так и экологические проблемы. Наш проект состоит из того, что найти хорошую замену этим электростанциям. В настоящее время ученые работают над созданием Термоядерных электростанций, преимуществом которых является обеспечение человечества электроэнергией на неограниченное время. Реакция термоядерного синтеза не дает газообразных и жидких радиоактивных отходов, не нарабатывает плутоний, который используется для производства ядерного оружия. Если еще учесть, что горючим для термоядерных станций будет тяжелый изотоп водорода дейтерий, который получают из простой воды — в полулитре воды заключена энергия синтеза, эквивалентная той, что получится при сжигании бочки бензина, — то преимущества электростанций, основанных на термоядерной реакции, становятся очевидными. Но, несмотря на то, что проект ИТЭР (Интернациональный термоядерный реактор) уже почти готов; несмотря на то, что уже на первых действующих экспериментальных термоядерных реакторах получена мощность, превышающая 10 МВт — уровень первых атомных электростанций, первая термоядерная электростанция заработает не ранее, чем лет через двадцать, потому что ее стоимость очень велика. Например, для постройки ИТЭРа требуется, по самым скромным подсчетам, от 8 до 10 млрд. долларов и 10 лет работы. Эти цифры вызывают глубокое смущение у участников проекта, США даже вышли из него. Её могут построить позже, чем наступит парниковый эффект. Поэтому солнечные электростанции являются на данное время лучшей заменой.
    Целью данной работы является исследования применение солнечной энергии, как автономного источника энергии. Методы исследования: наблюдение, математические расчеты. В структурном плане работа представлена 2 частями. В первой части мы исследовали все уже изученное. Мы узнали, как при помощи солнечного света можно получить постоянный электрический ток. Какие бывают электростанции, как сильно они загрязняют нашу землю. Как ученые планируют решить эти проблемы, как может помочь нам решить эту проблему солнечные электростанции. Во второй части мы рассчитали и доказали, что солнечная электростанция значительно помогает людям и экономит затраты на энергию. При написании работы нами были использованы сведения предоставленные Гидрометцентром.
    1.1 Свет и энергия Главным источником энергии для Земли – Солнце. Электромагнитное излучение доносит его свет и тепло через 150 млн. км космического пространства. Улавливая солнечный свет, растения создают для себя пищу. Животные питаются растительной пищей или другими животными, которые едят растения. Солнечное тепло поддерживает температуру, необходимую для существования жизни. Энергия солнечного тепла испаряет воду, образуя облака, формирует воздушные потоки – ветер – и заставляет волны катиться через океаны. В ископаемом топливе запасена энергия солнечного света, давшая жизнь растениям миллионы лет назад. Это топливо обеспечивает большую часть энергии, потребляемой промышленно развитыми странами. Законы термодинамики описывают потоки тепла в химических и механических системах, помогает разрабатывать системы обогрева и охлаждения, а также конструировать тепловые двигатели и машины. Кинетическая теория объясняет влияние тепла на поведение частиц, из которых состоит вещество. Свет – одно из форм энергии. Электрические лампочки и лазер – это два вида источника искусственного света. Прецизионные (очень точно рассчитанные) линзы и зеркала различной формы в микроскопах и телескопах преломляют и отражают световые лучи, формируя изображения изучаемых объектов. Приборы, регистрирующие и измеряющие электромагнитное излучение, лежащее за пределами видимого спектра, дают информацию о температуре, химическом составе и движении удаленных космических объектов. Днём солнечное излучение обеспечивает нас светом и теплом. Жизнь существует на земле лишь потому, что от Солнца поступает оптимальное для этого количество энергии. Более близкие к Солнцу планеты, например Венера, получают больше энергии, и там очень жарко для существовании жизни. Более далёкие от Солнца планеты, например Марс, чересчур холодные. Энергия необходима, чтобы совершились любые виды работы, явлений и действии. Практически всё, что происходит на Земле, зависит от энергии давно или недавно поступившей от Солнца. Растения используют энергию солнечного света для роста и передают часть этой энергии животным, которые их поедают. Плотоядные животные получают энергию из мяса растительноядных. Уголь, нефть, и природный газ образуются из остатков растений и других живых организмов, существовавших когда-то на Земле. Благодаря энергии солнечного света. Солнечное тепло испаряет воду в океанах, нагревает воздух и формирует потоки ветра. Ветры разносят тепло и водяной пар по всей Земле и определяют погоду на планете. [1]
    1. Леонид Самсоненко «Свет и энергия» (Большая энциклопедия эрудит) 2000г-680стр.
    1.2 Виды электростанций На пороге XXI века человек все чаще стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Энергия была и остается главной составляющей жизни человека. Люди прошли путь от первого костра до атомных электростанций. Существуют «традиционные» виды альтернативной энергии: энергия Солнца и ветра, морских волн и горячих источников, приливов и отливов. На основе этих природных ресурсов были созданы электростанции: ветряные, приливные, геотермальные, солнечные. Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Первая такая электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт была построена на Камчатке. Электростанции такого типа преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество. Первая геотермальная электростанция была построена на Камчатке. Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, — вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел. Гидроэлектростанции преобразуют энергию потока воды в электроэнергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и «ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает. В настоящее время ученые работают над созданием Термоядерных электростанций, преимуществом которых является обеспечение человечества электроэнергией на неограниченное время. Термоядерная электростанция работает на основе термоядерного синтеза — реакции синтеза тяжелых изотопов водорода с образованием гелия и выделением энергии. Реакция термоядерного синтеза не дает газообразных и жидких радиоактивных отходов, не нарабатывает плутоний, который используется для производства ядерного оружия. Если еще учесть, что горючим для термоядерных станций будет тяжелый изотоп водорода дейтерий, который получают из простой воды — в полулитре воды заключена энергия синтеза, эквивалентная той, что получится при сжигании бочки бензина, — то преимущества электростанций, основанных на термоядерной реакции, становятся очевидными. [1] 1. Энергетика мира: уроки будущего. Под ред. Башмакова И.А., МТЭА, -М., 1992, 355-380.
    1.3 Солнечные батареи. Типы солнечных электростанций. Энергия солнечной радиации может быть преобразована в постоянный электрический ток посредством солнечных батарей-устройств состоящих из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов. Фотоэлектрические преобразователи обладают высокой надежностью и стабильностью. Срок их службы неограничен. Они имеют малую массу ,отличаются простотой обслуживания, эффективным использованием как прямой так и рассеянной солнечной радиацией. В настоящее время строятся электростанции двух типов: солнечные электростанции башенного типа и солнечные электростанции модульного типа. В башенных солнечных электростанциях используется приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем сложна. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе используется водяной пар с температурой 5500,воздух и другие газы до 1000 0С. Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь В солнечных электростанциях модульного типа используется большое число модулей. Каждый, из которых включает параболоцилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемой для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. При небольшой мощности солнечные электростанции экономичны. Модульный тип конструкций позволяет создавать установки практически любой мощности и делает их весьма перспективными. Солнечные источники энергии используются в космосе. На земле только для электроснабжения автономных потребителей мощностью до 1 кВт, питания радионавигационной и маломощной аппаратуры. По мере совершенствования солнечных батарей они будут находить применение в жилых домах для автономного электроснабжения, т.е. отопления и горячего водоснабжения, а также для выработки электроэнергии для освещения и питания бытовых электроприборов.[1] 1. Лидоренко Н.С., Евдокимов В.М., Стребков Д.С. Развитие фотоэлектрической энергетики. - М. Информэлектро.
    1.4 Экономичное обоснование солнечных источников энергии. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. И в России наибольший теоретический потенциал, более 2000 млрд. тонн условного топлива (т.у.т.), имеет солнечная энергия . Несмотря на такой большой потенциал в новой энергетической программе России вклад возобновляемых источников энергии на 2000 г определен в очень малом объеме - 15-19 млн.т у.т.
    Существует широко распространенное мнение, что солнечная энергия является экзотической и ее практическое использование-дело отдаленного будущего (после 2020г).
    Солнечная энергия является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время.
    До настоящего времени ни в одной стране мира существенная часть стоимости производства энергии не отражается в тарифах на энергию, а распределяется на затраты своего общества.
    Известно, что каждый год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за 2 млн.лет. Гигантские темпы потребления не возобновляемых энергоресурсов по относительно низкой цене, которые не отражают реальные совокупные затраты общества, по существу означают жизнь в займы, кредиты у будущих поколений, которым не будет доступна энергия по такой низкой цене.
    Другая составляющая стоимости энергии, которая распределяется на все общество и не включается в тарифы за энергию, связана с загрязнением окружающей среды энергетическими установками.
    Выбросы тепловых электростанций состоят, в основном, из углекислого газа, который ответственен за тепличный эффект и изменение климата и, например, приводит к засухе в районах производства зерна и картофеля. Другие выбросы включают окислы серы и азота, которые в атмосфере превращаются в серную и азотную кислоты и возвращаются на землю со снегом или в виде кислотных дождей. Повышенная кислотность воды привод к снижению плодородия почвы, уменьшению рыбных запасов и засыханию лесов, повреждению строительных конструкций и зданий. Токсичные тяжелые металлы, такие как кадмий, ртуть, свинец, могут растворяться кислотами и попадать в питьевую воду и сельскохозяйственные продукты. Существует большая неопределенность в определении реальной стоимости электроэнергии, получаемой от атомных электростанций. Можно утверждать, что реальные цены в атомной энергетике будут определены после того, как будут решены вопросы безопасности АЭС и ядерных технологий по получению топлива и захоронения отходов и разработаны принципы обращения с оборудованием, зданиями и сооружениями АЭС, выводимыми из эксплуатации через тридцать лет работы, и эти цены будут выше существующих.
    Наши и зарубежные оценки прямых социальных затрат, связанных с вредным воздействием электростанций, включая болезни и снижение продолжительности жизни людей, оплату медицинского обслуживания, потери на производстве, снижение урожая, восстановление лесов и ремонт зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы дают величину добавляющую около 75% мировых цен на топливо и энергию. По существе это затраты всего общества- экологический налог, который платят граждане за несовершенство энергетических установок, и этот налог должен быть включен в стоимость энергии для формирования государственного фонда энергосбережения и создание новых экологически чистых технологий в энергетике.
    Геотермальные, ветровые и гидроэлектростанции имеют конкурентоспособные экономические характеристики при любом уровне мощности, который ограничен только наличием соответствующих энергоресурсов. Геотермальная энергетика при строгом рассмотрении не является возобновляемой, ее методы являются традиционными и в данной работе не рассматриваются. Потенциал ветровой и гидроэнергии составляют соответственно 0,02% и 0,07% от солнечной энергии и позволяют обеспечивать энергией локальных и региональных потребителей при суммарной мощности до нескольких сотен и тысяч мегаватт.
    Энергосберегающие технологии для солнечного дома являются наиболее приемлемыми по экономической эффективности их использования. Их применение позволит снизить энергопотребление в домах до 60% (таблица 1). В качестве примера успешного применения этих технологий можно отметить проект "2000 солнечных крыш" в Германии.
    Наиболее практическое применение в мире получили гибридные солнечно-топливные электростанции с параметрами: КПД 13,9%, температура пара 371 гр.С , давление пара 100 бар, стоимость вырабатываемой электроэнергии 0,08-0,12 долл/кВт.ч, суммарная мощность в США 400 МВт при стоимости 3 долл/Вт (таблица 8). СЭС работает в пиковом режиме при отпускной цене за 1 кВт.ч электроэнергии в энергосистеме: с 8 до 12 час.-0,066 долл. и с 12 до 18 час.- 0,353 долл. КПД СЭС может быть увеличен до 23% - среднего КПД системных электростанций, а стоимость электроэнергии снижена за счет комбинированной выработки электрической энергии и тепла. Принципиально новые типы солнечных концентратов, использующие технологию голографии. Его главные характеристики- сочетание положительных качеств солнечных электростанций с центральным приемником модульного типа и возможность использования в качестве приемника как традиционных паронагревателей , так и солнечных элементов на основе кремния.
    Одной из наиболее перспективных технологий солнечной энергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами на основе кремния, которые преобразуют в электрическую энергию прямую и рассеянную составляющие солнечной радиации с КПД 12-15%. Лабораторные образцы имеют КПД 23%. Мировое производство солнечных элементов превышает 50 МВт в год и увеличивается ежегодно на 30%.
    Современный уровень производства солнечных элементов соответствует начальной фазе их использования для освещения, подъема воды , телекоммуникационных станций, питания бытовых приборов в отдельных районах и в транспортных средствах. Стоимость солнечных элементов составляет 2,5-3 долл /Вт при стоимости электроэнергии 0,25-0,56 долл/кВт.ч. Солнечные энергосистемы заменяют керосиновые лампы, свечи, сухие элементы и аккумуляторы, а при значительном удалении от энергосистемы и малой мощности нагрузки - дизельные электрогенераторы и линии электропередач.
    В США существует несколько экспериментальных фотоэлектрических станций мощностью от 0,3 МВт до 6,5 МВт, работающих на энергосистему. Вторая фаза массового производства и использования СЭС в энергосистеме связана с созданием технологий и материалов, позволяющих снизить стоимость установленной мощности примерно в 5 раз, до 1-2 долл/Вт, а стоимость электроэнергии до 0,10-0,12 долл/кВт.ч. Принципиальным ограничением для такого снижения стоимости является высокая стоимость кремния солнечного качества - 40-100 долл/кг. Поэтому создание новых технологий получения кремния, обеспечивающих радикальное - на порядок - снижение его стоимости, является задачей номер один в перечне альтернативных технологий в энергетике. Ситуацию с солнечным кремнием можно сравнить с ситуацией с алюминием после его открытия в 1825г., когда он стоил как серебро и использовался для украшений. Только после разработки технологии электролиза в 1886 г. алюминий стал дешевым и доступным материалом.
    Содержание кремния в земной коре составляет 29,5% (8.10 т) и превышает содержание алюминия в 3,35 раза. В Земле содержится 15,2% кремния по массе, что соответствует фантастической массе 9,08.10 т. Солнечный кремний с чистотой 99,99% стоит столько же, сколько уран для АЭС, хотя содержание кремния в земной коре превышает содержание урана в 100000 раз.
    Мировые достоверные запасы урана оцениваются в 2763000 т. Урановый топливный цикл, включающий производство гексафторида урана, значительно сложнее и опаснее хлорсиланового способа получения солнечного кремния. Учитывая рассеянность и малое содержание урана в земной коре по сравнению с кремнием, трудно понять, почему урановое топливо для ядерных реакторов и кремний для солнечных электростанций имеют одинаковую стоимость. Существуют несколько причин, объясняющих такую ситуацию. В развитие технологии и производства урана вложены миллиардные средства, которые выделялись, в основном, по военным программам и объемы производства урана в 6 раз превышают объемы производства солнечного кремния.
    Хлорсилановая технология производства солнечного кремния, разработанная около 35 лет назад, до настоящего времени практически не изменилась, сохранив все отрицательные черты химических технологий 50-х годов: высокая энергоемкость, низкий выход кремния, экологическая опасность.
    Основной материал для производства кремния - кремнезем в виде кварцита или кварцевого песка, составляет 12% от массы литосферы. Большая энергия связи Si-0 - 464 кДж/моль обуславливает большие затраты энергии на реакцию восстановления кремния и последующую его очистку химическими методами - 250 кВт.ч/кг, а выход кремния составляет 6-10%.
    С 1970 года в СССР, Германии, Норвегии и США проводились исследования по созданию технологий получения кремния, исключающих хлорсилановый цикл. После двухлетнего цикла исследований в СССР эти работы были исключены из национальной программы.

    Новая технология производства кремния солнечного качества методом прямого восстановления из природно-чистых кварцитов имеет следующие характеристики: расход электроэнергии 15-30 кВт.ч/кг, выход кремния 80-85%, стоимость кремния 5-15 долл/кг. В случае применения этой технологии в широких масштабах стоимость солнечных элементов и модулей составит 0,7-1,4 долл/Вт и 1,0-2,0 долл/Вт соответственно, а стоимость электроэнергии 0,10-0,12 долл/кВт.ч. В новой технологии химические методы заменены на экологически приемлемые электрофизические методы.
    В России в настоящее время имеется восемь предприятий, имеющих технологии и производственные мощности для изготовления 2 МВт солнечных элементов и модулей в год.
    В 1992 году на двух заводах объединения "Интеграл" в г.Минске освоено массовое производство солнечных элементов по технологии, разработанной в соответствии с программой "Экологически чистая энергетика" во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии. Производственные мощности этих заводов позволяют выпускать ежегодно 1-2 МВт солнечных элементов и модулей без перестройки основного производства. В случае специализации нескольких заводов на выпуске солнечных элементов в России объем производства к 2000 г. может превысить 200 МВт в год, а к 2010 г. - 2000 МВт в год. Однако для этого необходима государственная инвестиционная поддержка новых энергетических технологий, в первую очередь технологии производства солнечного кремния. Имеющиеся в Министерстве топлива и энергетики скромные финансовые средства следует тратить не на демонстрационные проекты, а на создание новых технологий, оборудования и производственных мощностей. В качестве примера можно привести проект солнечной электростанции в Кисловодске мощностью 1 МВт. Ее стоимость в ценах 1992 года составляет 1 млрд.руб. По нашим оценкам, этих средств достаточно для создания в течение 3-4 лет производства солнечных элементов по новой технологии с объемом 10 МВт в год, включая производство солнечного кремния.
    Развитие фотоэлектрической отрасли промышленности потребует, помимо солнечного кремния, создания производства специального закаленного стекла с низким содержанием железа, алюминиевого проката, электронных регулирующих устройств. В России соответствующие производственные мощности имеются.
    Известно, что солнечная электростанция, работающая на энергосистему, может не иметь суточного и сезонного аккумулирования, если ее мощность составляет 10-15% от мощности энергосистемы. Это соответствует мощности СЭС 40 ГВт, для размещения которой потребуется площадь солнечных элементов около 400 км. Потребности в материалах для СЭС мощностью 1 млн.кВт представлены в таблице 16. Для расчета выработки электроэнергии СЭС разработан алгоритм, реализованный на языке FORTRAN в виде программы SVET. В состав последней входят подпрограмма GIS, разработанная с использованием результатов работ 30,31 и позволяющая расчитать гистограммы часовых значений инсоляции, и подпрограмма TILT для расчета облученности различно ориентированных наклонных поверхностей, в том числе и в следящих системах. Используется анизотропная модель рассеянной солнечной радиации.
    Для каждого часа эксплуатации определялась плотность распределения вероятности для мощности солнечного излучения, приходящего на поверхность СЭС.
    Для средних многолетних месячных сумм суммарной радиации ошибка, при доверительной вероятности 0,9 и за период осреднения 30 лет, не превышает 8%. Для метеостанций с меньшим периодом осреднения она может возрасти в 1,5-2 раза.
    Погрешность оценки часовых сумм суммарной радиации, приходящей на горизонтальную поверхность, составляет 5-7%
    По нашей оценке, полученной прямым сравнением экспериментальных данных по поступлению солнечной радиации на наклонные поверхности и расчетных результатов для этих же поверхностей , погрешность в практически важных случаях не превышает 18%. При этом, в большинстве случаев, погрешность расчета составляет от 1 до 8 %.
    Расчет и опыт эксплуатации СЭС показывает, что почасовая выработка электроэнергии, пропорциональная изменению солнечной радиации в течение дня, в значительной степени соответствует дневному максимуму нагрузки в энергосистеме.
    Максимальные значения выработки электроэнергии за год для СЭС пиковой мощностью 1 млн.кВт получены при южной ориентации с углом наклона к горизонту 45 гр. для г.Хабаровска 1,846 млрд. кВт.ч, для г.Борзя Читинской области 1,898 млрд.кВт.ч, для г.Улан-Удэ 1,703 млрд. кВт.ч, а при слежении по двум осям соответственно 2,51 млрд.кВт.ч, 2,607 и 2,345 млрд.кВт.ч . В европейской части России оптимальные районы размещения СЭС - это побережье Каспийского и Черного морей, Поволжье. Площадь центральной СЭС примерно в 4 раза превышает активную площадь солнечных элементов.
    Поскольку удельная стоимость СЭС не зависит от ее размеров и мощности, в ряде случаев целесообразно модульное размещение СЭС на крыше сельского дома, коттеджа, фермы. Собственник СЭС будет продавать электроэнергию энергосистеме в дневное время и покупать ее у энергетической компании по другому счетчику в ночные часы. Преимуществом такого использования, помимо политики поощрения малых и независимых производителей энергии, является экономия на опорных конструкциях и площади земли, а также совмещение функции крыши и источника энергии.
    При модульном размещении СЭС 1 млн.кВт способна обеспечить электроэнергией 500000 сельских домов и коттеджей.
    В заключение остановимся на некоторых общих предположениях относительно путей развития мировой цивилизации. Экономические законы и опыт развития подсказывают, что рациональная структура использования природных ресурсов в долгосрочной перспективе стремится к структуре имеющихся их запасов на Земле.
    Поскольку кремний занимает в земной коре по массе второе место после кислорода, можно предположить, что от первобытных людей с примитивными кремниевыми орудиями труда человечество через тысячи лет переходит к периоду, в котором в качестве конструкционных материалов будут использованы керамика, стекло, силикатные и композиционные материалы на основе кремния, а в качестве глобального источника энергии - кремниевые солнечные электростанции. Проблемы суточного и сезонного аккумулирования, возможно, будут решены с помощью солнечно-водородной энергетики, а также широтного расположения солнечных электростанций и новых энергосберегающих систем передачи между ними.
    Учитывая, что 1 кг кремния в солнечном элементе вырабатывает за 30 лет 300 МВт.ч электроэнергии, легко подсчитать нефтяной эквивалент кремния. Прямой пересчет электроэнергии 300 МВт.ч с учетом теплоты сгорания нефти 43,7 МДж/кг дает 25 т нефти на 1 кг кремния. Если принять КПД ТЭС, работающей на мазуте, 33%, то 1 кг кремния по вырабатываемой электроэнергии эквивалентен примерно 75 тоннам нефти.
    В связи с высокой надежностью срок службы СЭС по основной компоненте - кремнию и солнечным элементам может быть увеличен до 50-100 лет. Для этого потребуется исключить из технологии герметизации полимерные материалы. Единственным ограничением может явиться необходимость их замены на более эффективные. КПД 25-30% будет достигнут в производстве в ближайшие 10-20 лет. В случае замены солнечных элементов кремний может быть использован повторно и количество циклов его использования не имеет ограничений во времени. [1] 1. Концепция энергетической политики России в новых экономических условиях. Энергия, N 26-28, 05.08.1992, 1-6.
    2 Математические расчеты. Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2. Уральск, Зап-Казахстан.обл.янвфеврмартапрмайиюньиюльавгсентоктноябдекгод
    Горизонтальная панель32,452,995,5145,5189,4209,9189,7174,7127.881.745.026.61371.1
    Вертикальная панель62.175.999.5103.097.192.091.8112.1123.2116.586.452.71112.2
    Наклон панели " 35.0°"56.177.9122.5161,6187.8197.7184.5189.9164.6124.780.246.91593.6
    Вращение вокруг полярной оси69.496.0157.1218.3268.0293.3269.1276,1229164,4102,357,32200,2

    Данные месячной и годовой суммы суммарной солнечной радиации были взяты гидрометцентре Западно-Казахстанской области. По итогам этих данных мы проанализировав, сделали вывод, что наибольшее количество солнечной радиации приходится на месяцы май, июнь, июль. Учитывая эти данные мы провели следующие расчеты. Сделав все расчеты мы пришли к выводу что в среднем солнечное излучение составляет 120 кВт/м2. Выработка энергии 1-ой панелью составляет 15кВт*ч/мес., а ее стоимость 355$ (S=1.2*0.8=0.96м2). Стоимость инверторов составляет 4500$. Расход гимназии составляет 300Квт*ч/мес., поэтому мы берем 20 панелей (300:15=20). 20 панелей будут стоить 7100$ (20*355=7100).Ресурсы солнечных батарей составляют 25 лет, а инверторов 10 лет. Так чтобы электроснабжение было непрерывно, то мы решили еще закупить 8 аккумуляторов с сроком службы 10 лет. Стоимость аккумуляторов 2000$. Оплата за установку с учетом строительных работ составляет 1000$. Время от времени СЭС будет нуждатся в техобслуживание = 50$. В итоги на СЭС уходит приблизительно 20000$. СОШ-ГЭН в месяц за электричество плотит 41800тг, за подогрев воды 20420тг, итого в месяц получается 62220тг. СОШ-ГЭН работает полных 10 месяцев, а это 622200тг., что приблизительно 5000$. А значит СЭС окупится за 4 года, с срок обновления оборудования 10 лет. Заключение. Т.о. проанализировав информацию и проведя расчеты мы подтвердили свою гипотезу. СЭС экологически чистая электростанция, выгодна как для потребителя, так и для государства. Сделав все расчеты мы пришли к выводу, что в среднем солнечное излучение составляет 120 кВт/м2. Выработка энергии 1-ой панелью составляет 15кВт*ч/мес., а ее стоимость 355$ (S=1.2*0.8=0.96м2). Стоимость инверторов составляет 4500$. Расход гимназии составляет 300Квт*ч/мес., поэтому мы берем 20 панелей (300:15=20). 20 панелей будут стоить 7100$ (20*355=7100). Ресурсы солнечных батарей составляют 25 лет, а инверторов 10 лет. Так чтобы электроснабжение было непрерывно, то мы решили еще закупить 8 аккумуляторов с сроком службы 10 лет. Стоимость аккумуляторов 2000$. Оплата за установку с учетом строительных работ составляет 1000$. Время от времени СЭС будет нуждаться в техобслуживании = 50$. В итоге на СЭС уходит приблизительно 20000$. СОШ-ГЭН в месяц за электричество платит 41800тг, за подогрев воды 20420тг, итого в месяц получается 62220тг. СОШ-ГЭН работает полных 10 месяцев, а это 622200тг., что приблизительно 5000$. А значит СЭС окупится за 4 года, срок обновления оборудования 10 лет. Пользуясь СЭС, потребитель повышает НТП государства. Представим, что все установят себе солнечные электростанции, то ТЭЦ, АЭС, ГЭС, ПЭС, Геотермальные ЭС почти приостановят свои работы. Это значительно улучшит экологическое положение на нашей планете. Если Казахстан начнет одним из первых шагнет в век солнечных и термоядерных электростанций, ему будет значительно легче войти в 30 лучших стран. Поэтому существует программа помощи НТП. И при создании СЭС государство должно помочь с его установлением.
    Л И Т Е Р А Т У Р А
    1. Энергетика мира: уроки будущего. Под ред. Башмакова И.А., МТЭА, -М., 1992, 355-380.
     2. Стребков Д.С., Муругов В.П. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии. Вестник сельскохозяйственной науки. -М., Агропромиздат, 1991, N 2, (413), 117-125.
    3. Концепция энергетической политики России в новых экономических условиях. Энергия, N 26-28, 05.08.1992, 1-6.
    4. Стребков Д.С. Сельскохозяйственные энергетические системы и экология. Альтернативные источники энергии: эффективность и управление. 1990, N 1, 39-40.
    5. Изобретатель и рационализатор. 1992, N 5,6, 1-32. 14. Троицкий В.А. Глобальная экология и стратегия развития энергетики. Альтернативные источники энергии: эффективность и управление. 1990, N 2, 19-23.
    6. Лидоренко Н.С., Евдокимов В.М., Стребков Д.С. Развитие фотоэлектрической энергетики. - М. Информэлектро1998г -284стр.
    7. Леонид Самсоненко «Свет и энергия» (Большая энциклопедия эрудит) 2000г-680стр.
     
     
     
    Наурзалиева Алия, 11 класс. Научный проект на тему: «Казахский орнамент в русском декоративно-прикладном искусстве»