Гелиоэнергетика. 
Экология энергетики

Гелиоэнергетика — получение энергии от Солнца. Имеется несколько технологий солнечной энергетики. Получение электроэнергии от лучей Солнца не даёт вредных выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.

Солнечные батареи имеют ряд преимуществ: они могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных дорог, легко трансформируются, используются в отдалённых районах.

Главной причиной, сдерживающей использование солнечных батарей, является их высокая стоимость. Нынешняя стоимость солнечной электроэнергии равняется 4,5 дол. за 1 Вт мощности и, как результат, цена 1кВтчас электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путём сжигания топлива. Возможно использование солнечной энергии для отопления жилищ.

Однако в условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отапливать жильё, кроме того, солнечных дней в году недостаточно, чтобы использование солнечных батарей стало экономически целесообразно.

В Республике Беларусь целесообразны 3 варианта использования солнечной энергии:

• — пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов «солнечной архитектуры». Расчёты показывают, что количества энергии, падающее на южную сторону крыши домов площадью 100 кв. м. на широте Минска, вполне хватает даже на отопление зимой. Размеры дешёвого гравийного теплового аккумулятора под домом вполне приемлемы. Однако в настоящее время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное с использованием этого принципа — немецкий Международный Образовательный Центр;
• — использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;
• -использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок. Если проектирование зданий проводить с учётом энергетического потенциала климата местности и условий для саморегулирования теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно сократить на 20−60%. Так, строительство на принципах «солнечной архитектуры» может снизить годовое теплопотребление до 70−80 кВткв. м.

В настоящее время финансируется создание отечественной установки на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, ещё несколько установлены в чернобыльской зоне. Солнечные коллекторы рекомендуется устанавливать в коттеджах, загородных домах. Они экономичнее традиционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы и теплонакопители. Оптимальный для местного климата вариант — система с четырьмя коллекторами — позволяет обеспечить потребности в горячем водоснабжении семьи из 4−5 человек. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления. Стоимость оборудования варьируется в пределах 900−3500 дол. США.

В Республике Беларусь организовано производство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой лёгкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости от конкретных условий можно получить установку любой производительности. Основой гелиосистем является плёночно-трубочный адсорбирующий коллектор. Теплообменники, входящие в состав систем, изготавливаются из специальных материалов, исключающих коррозию при замерзании. Гелиоустановки могут подсоединяться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой ёмкости. Приблизительная цена систем составляет 400 дол. США.

Однако в целом в ближайшее время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца превысит 50%.

Интересны примеры использования солнечной энергии в разных странах. В условиях Великобритании жители сельской местности покрывают потребность в тепловой энергии на 40−50% за счёт использования энергии Солнца. Современные солнечные коллекторы могут обеспечить нужды сельского хозяйства в тёплой воде в летний период на 90%, а в переходный период — на 55−65%, в зимний — 30%. Наиболее эффективно в странах ЕС солнечные установки эксплуатируются в Греции, Португалии, Испании, Франции: выработка солнечными энергоустановками составляет соответственно 870 000, 290 000, 255 200, 174 000 МВтч в год.

В целом, по Европейскому союзу вырабатывается 1 850 000 МВтч в год (по данным 1998 г.). Наиболее суммарной площадью установленных солнечных коллекторов располагают: США — 10 млн.кв.м, Япония — 8 млн кв. м, Израиль — 1,7 млн. кв. м, Австралия — 1,2 млн. кв.м.

В настоящее время 1 кв. м солнечного коллектора экономит в год:

электроэнергии — 1070−1426 кВтч;

условного топлива — 0,14−0,19 т;

природного газа — 110−145 нкуб. м;

угля — 0,18−0,24 т;

древесного топлива — 0,95−1,26 т.

Площадь солнечных коллекторов 2−6 млн. куб. м обеспечивает выработку 3,2 — 8,6 млрд кВтч энергии и экономит 0,42 — 1,14 млн т усл. топлива в год.