1.6. Социально-экономические и экологические аспекты развития энергетики на возобновляемых источниках

В ХХ веке определяющим фактором развития общества, особенно в промышленно развитых странах, было ускоренное развитие энергетики на истощаемых источниках (нефть, газ, уголь).

Подобных изменений в социальном развитии следует ожидать и при широком использовании источников возобновляемой энергии. Современный уровень науки и технологии позволяет коренным образом усовершенствовать методы использования энергии и на этой основе поднять жизненный уровень населения.

Невозможно точно предсказать последствия широкого использования возобновляемой энергии, но очевидно, что основное их свойство – неистощаемость обещает бóльшую, чем это возможно при использовании традиционного топлива, особенно нефти, стабильность энергетики. Большие различия в источниках возобновляемой энергии повлекут за собой такое же разнообразие социально-экономических последствий.

Прежде всего, постоянный рост в энергетике доли возобновляемой энергии позволит избежать чрезмерной концентрации населения и образования новых мегаполисов. Для подъема энергетики на возобновляемых источниках, при разумном и экономном использовании имеющихся к настоящему времени запасов традиционного топлива, времени вполне достаточно.

Воздействие на окружающую среду. Энергетика на возобновляемых источниках использует потоки энергии, существующие в окружающем пространстве. В силу этого тепловое загрязнение окружающей среды, обусловленное сбросом в нее какой-то части преобразованной энергии, незначительно. По этой же причине незначительны и другие виды загрязнения воздуха и воды, а также объем отходов. В экологическом отношении энергия возобновляемых источников имеет значительное преимущество перед обычным топливом или атомной энергией. Исключением является загрязняющая воздух несовершенная технология сжигания древесины. С экологической точки зрения, основным недостатком энергоустановок на возобновляемых источниках является нарушение ими естественного ландшафта. Это неизбежно для установок, работа которых основана на использовании потоков энергии, циркулирующих в окружающем пространстве, т.е. когда окружающая среда является необходимым элементом процесса преобразования энергии. Наиболее сильно этот недостаток проявляется у крупных установок. Например, мощные ГЭС сооружаются там, где легче образовать водохранилище, т.е. в живописной горной или холмистой местности, и эта уникальная красота, естественно, нарушается. Еще более тяжелыми могут быть последствия при сооружении водохранилищ на равнинных реках с помощью дамб.

Глава 2. Солнечное излучение и его характеристики

2.1. Введение

Наибольшая плотность потока солнечного излучения, приходящего на Землю, составляет примерно 1 кВт/м² в диапазоне длин волн 0,3…2,5 мкм. Это излучение называется коротковолновым и включает видимый спектр. Для населенных районов суши Земли в зависимости от места, времени суток и погоды потоки солнечной энергии, достигающие Земли, меняются от 3 до 30 МДж/м² в день. Солнечное излучение характеризуется энергией фотонов в максимуме распределения порядка 2 эВ, определенной по температуре поверхности около 6000 К. Этот энергетический поток от доступного источника обладает гораздо более высокой температурой, чем традиционные технические источники.

Тепловая энергия этого источника может быть использована с помощью стандартных технических устройств (например, паровых турбин) и, что более важно, методами, разработанными на основе фотоэлектрических взаимодействий.

Потоки энергии излучения, идущие в атмосферу с поверхности Земли, тоже порядка 1 кВт/м², но они перекрывают другой спектральный диапазон – от 5 до 25 мкм, называемый длинно-волно­вым, с максимумом около 10 мкм.

Основная цель этой главы – показать, как можно использовать энергию солнечного излучения с целью преобразования его в электрическую энергию. Для этого необходимо выяснить, на какое количество солнечной энергии вне атмосферы Земли можно рассчитывать. Затем рассмотрим зависимость количества подходящей к солнечному устройству энергии от геометрических факторов, таких, как географическая широта, и от атмосферных факторов, таких, как насыщение парами воды, или газами. А затем кратко рассмотрим вопрос об измерении интенсивности солнечного излучения.