28.Использование неисчерпаемых источников энергии. Использование солнечной энергии. Ветроэнергетика.

Для использования солнечного излучения следует определить, в каком количестве оно поступает в определенное место за определенный период времени. Это называется «радиационным балансом», который регулируется астрономическими отношениями (суточными и сезонными циклами) с одной стороны, и атмосферными условиями (мутностью и облачностью), с другой. Кроме того, рельеф местности (возвышенности и затенение) также влияют на радиационную нагрузку.

Солнечная постоянная, равная примерно 1360 Вт/м-2 (Ватт на метр квадратный), это количество энергии, которое поступает в верхние слои атмосферы. Когда солнечный свет проходит через земную атмосферу, происходит три процесса: солнечное излучение проходит через атмосферу, рассеивается или поглощается. Поглощение верхней части атмосферного излучения атмосферными газами составляет около 18%. Рассеивание происходит, когда фотон излучения при прохождении атмосферы встречает препятствие на своем пути и изменяет направление. Мутность атмосферного воздуха (т. е. наличие рассеянных молекул солнечного света в атмосфере) присутствует даже при безоблачном небе и при наличии облаков, рассеивание увеличивается, и нагрузка излучения значительно уменьшается. Часть излучения, которая не рассеивается и не поглощается, направляется непосредственно к поверхности земли. Радиационный баланс в любом определенном месте формируется из диффузного (рассеянного) излучения.

В целом, радиационный баланс уменьшается с увеличением широты от экватора, а также при влажном климате и в присутствии загрязнения в связи с повышенной концентрацией частиц в атмосфере.

Беларусь ежегодно получает в общем 1000 1150 кВт/м-2, что составляет около половины радиационного баланса Южной Европы и Ближнего Востока (приблизительно 2200 кВт/м-2) и превышает показатель Северной Европы и России (800 кВт/м-2).

Эти измерения применяются к солнечному излучению, падающему на горизонтальную поверхность. Для применения солнечных технологий уместней будет рассмотреть, какое количество излучения поступает на поверхность под оптимальным углом наклона, так как солнечные коллекторы и фотоэлектрические панели устанавливаются под углом к солнцу. На таких поверхностях солнечный ресурс увеличивается до 1150-1350 кВт/м2, изменяясь между западной и восточной частями страны.

В настоящее время использование солнечной энергии минимально. На 2007 год выработка электроэнергии с использованием солнечной энергии в Беларуси не проводилась. Существует только несколько пилотных проектов солнечных водонагревательных установок с использованием плоских солнечных коллекторов.

Солнечные коллекторы поглощают солнечный свет для отопления помещений и нагрева воды, а также охлаждения. Существует три основных типа солнечных коллекторов:

• Солнечные воздушные коллекторы, которые нагревают воздух для отопления помещений здания

• Плоские солнечные коллекторы, которые имеют обычную конструкцию и используются для нагрева воды

• Вакуумные солнечные коллекторы, которые являются более эффективными и более дорогими, чем плоские солнечные коллекторы

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

Рост мирового энергопотребления и неизбежное сокращение природных запасов углеводородного топлива существенно подняли интерес к использованию возобновляемых источников энергии. Выработка электроэнергии на базе возобновляемых источников является значимой составной частью мирового энергопроизводства. На конец 2009 года оно составило 1230 ГВт, или 26 % мирового производства электроэнергии, что превышает выработку электричества на основе ископаемого топлива (66%) и на атомных электростанциях (8%).

В целях снижения затрат на производство оборудования ВЭУ, по заданию Государственного комитета по науке и технологиям проведен по поиск потенциальных производителей отдельных узлов, систем и агрегатов ветроустановок (лопасти, редукторы, электрогенераторы, системы управления и проч.). В результате были определены такие предприятия. В их числе – «Белкоммунмаш», Кобринский инструментальный завод, Барановичский авиаремонтный завод, а также некоторые частные предприниматели, в том числе сельскохозяйственной отрасли.

В настоящее время идет работа над составлением кадастра возобновляемых источников энергии. Он будет включать в себя: информационную базу данных о ветроэнергетических характеристиках территории Беларуси; информационную базу данных с программным обеспечением для расчетов ветроэнергоресурсов на отдельных территориях и оценки ветроэнергетического потенциала любой по мощности и техническому исполнению ветроустановки в конкретном месте внедрения, а также ветроэнергетический атлас, содержащий набор карт размещения ветротехники на территории Беларуси, а также паспорта точек (площадок) преимущественного внедрения ветротехники.

Согласно национальной программы развития местных и возобновляемых источников на 2011 – 2015 гг. на территории Республики Беларусь выявлено 1840 площадок, где можно разместить ветроустановки (ВЭУ). Общий энергетический потенциал при этом оценивается в 1600 МВт мощности. Среднегодовая скорость фонового ветра колеблется от 3 до 4 м/с на высоте 10-12 метров. Поэтому в программе оговорена необходимость тщательного технико-экономического обоснования строительства ветроустановок в каждом отдельном случае. В настоящий момент на территории РБ действует 18 ветроустановок суммарной мощностью 4 МВт. ВЭУ действуют в Гродненской, Минской, Витебской, Могилевской областях. Самая крупная ветроустановка в Беларуси действует в Новогрудском районе, ее мощность составляет 1,5 МВт.

Распределение расчетной скорости ветра на уровне 60 м в Беларуси можно посмотреть на изображении. Сразу становиться понятен выбор действующих площадок.