ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЧАСТНОМ СЕКТОРЕ АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ.

АННОТАЦИЯ

В статье исследуется применение солнечных технологий в частном секторе Алматинской области. Автор рассматривает различные типы солнечных систем, такие как фотоэлектрические и солнечно-тепловые системы, и объясняет их принципы работы и применения. В статье подчеркивается важность использования солнечных технологий в качестве чистого и возобновляемого источника энергии, который помогает сократить выбросы углекислого газа и снизить зависимость от традиционных источников энергии. Также обсуждается вопрос о необходимости применения теплоизоляции для эффективного использования нестандартных источников энергии в частном секторе Алматы и Алматинской области. В заключение автор подчеркивает, что использование солнечных технологий и теплоизоляции может способствовать решению текущих экологических и энергетических проблем и является важным вкладом в развитие устойчивой энергетики.

Ключевые слова: солнечные технологии, возобновляемые источники энергии, энергоэффективность, устойчивая энергетика, солнечные тепловые системы, альтернативные источники энергии, климатические условия, ориентация здания, солнечная энергия.

Как работают солнечные технологии

Солнечные технологии используют энергию Солнца для выработки электроэнергии или тепла. Существует несколько основных типов солнечных технологий, включая солнечные фотоэлектрические системы и солнечные тепловые системы.

- Фотоэлектрические системы (SPES). Принцип действия SPES используют солнечные фотоэлектрические элементы (фотоэлементы), обычно изготовленные из кремния. Когда солнечный свет попадает на ячейку, фотон (частица света) возбуждает электроны в кристаллической структуре материала. [1]

- Выработка электроэнергии: возбужденные электроны создают электрический ток, который затем пропускается по электрической цепи, генерируя постоянный ток (DC). Инверторы преобразуют постоянный ток в переменный (AC), который может использоваться в домах и на предприятиях. [1]

- Солнечные тепловые системы. Принцип действия: Солнечные тепловые системы используют солнечную энергию для нагрева жидкости или воздуха, которые затем используются для обогрева помещений или выработки пара для привода турбин и выработки электроэнергии. [1]

Существует несколько типов солнечных тепловых систем, включая плоские коллекторы, концентрирующие коллекторы и солнечные печи.

- Солнечные коллекторы - это устройства, которые поглощают солнечное излучение и передают его рабочему веществу, такому как вода или охлаждающая жидкость. Это нагретое вещество затем используется для обогрева домов или выработки электроэнергии. [1]

- Солнечные печи. В этих системах используются зеркала или линзы для концентрации солнечного света на небольшой площади, создавая высокие температуры. Этот тепловой эффект затем используется для выработки пара и привода турбин для выработки электроэнергии.

Солнечные технологии являются чистым и возобновляемым источником энергии, и их использование способствует сокращению выбросов углекислого газа и зависимости от традиционных источников энергии. Такие системы широко используются как для бытовых, так и для промышленных нужд, способствуя развитию устойчивой энергетики.

Требование к применению теплозащиты зданий

История развития солнечных технологий насчитывает несколько десятилетий и охватывает ряд важных этапов. Вот краткий обзор ключевых событий:

1839: Эффект фотоэлектрического преобразования был открыт французским физиком Александром Беккерелем. Он заметил, что свет может генерировать электрический ток в некоторых материалах.

1876: Уильям Грин, американский изобретатель, создал первый солнечный элемент, использующий селен в качестве полупроводника.

1954: Bell Laboratories разработала первый коммерчески доступный солнечный элемент на основе кремния (Si). Это событие считается началом современной эры солнечных технологий.

1970-1980-е годы: в этот период активно развивались солнечные технологии, и производство солнечных панелей получило более широкое распространение. Однако высокая стоимость и низкая эффективность сделали солнечные элементы недоступными для многих потребителей.

1990-е: В это время солнечные технологии начали выходить на коммерческий уровень, и интеграция солнечных панелей в различные устройства стала более распространенной. Появились первые солнечные электростанции.

2000-е годы: с развитием технологий и снижением стоимости производства солнечных элементов началась активная установка солнечных электростанций по всему миру. В различных странах были предприняты шаги по стимулированию использования солнечной энергии посредством стимулов и субсидий.

2010-е годы: это десятилетие характеризовалось быстрым ростом индустрии солнечной энергетики. Совершенствование технологий, повышение эффективности солнечных панелей и снижение стоимости позволили солнечной энергии стать конкурентоспособной по сравнению с традиционными источниками энергии.

2020-е годы и последующий период: солнечные технологии продолжают развиваться, их использование расширяется, и солнечная энергия становится все более важной частью мировой энергетической отрасли. Исследования новых материалов и технологий, таких как перовскитные солнечные элементы, продолжаются с целью повышения эффективности и снижения стоимости солнечных установок.

Проект актуален, поскольку имеет большое значение в области возобновляемых источников энергии и энергосбережения в целом. В стране созданы благоприятные условия для его реализации как на законодательном, так и на сырьевом уровнях. В Казахстане с 2009 года действует система государственной поддержки возобновляемых источников энергии. Существуют также нормативные акты, которые устанавливают и формируют стандарты тепловой защиты зданий посредством показателя класса энергоэффективности здания. Кроме того, важность использования возобновляемых источников энергии была отмечена во внутренней политике развития энергетики. Поэтому остро встает вопрос эффективного использования вырабатываемой энергии. И достижения этой высокой энергоэффективности при минимальных затратах. Эта работа актуальна и значима для развития возобновляемых источников энергии и снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Таким образом, использование теплоизоляции как для возобновляемых, так и для традиционных источников энергии имеет потенциал для решения текущих экологических и энергетических проблем и может внести важный вклад в развитие устойчивой энергетики.

Ориентация здания по сторонам света играет ключевую роль в энергоэффективности, поскольку влияет на количество солнечного света и тепла, которые могут проникать в здание. Правильная планировка здания может значительно повысить его энергоэффективность. Вот несколько аспектов, которые следует учитывать:

Южная экспозиция: Здания, выходящие на южную сторону, получают больше солнечной радиации зимой и меньше летом. Это особенно важно в холодном климате, где солнечное тепло может использоваться для естественного обогрева помещений зимой.

Северное воздействие: На севере солнечное воздействие будет более ограниченным, что может быть полезно в жарком климате для уменьшения прямого солнечного воздействия летом.

Размещение зданий таким образом, чтобы они не создавали тени для соседних зданий или собственных окон, увеличивает доступ к естественному освещению и солнечной тепловой энергии.

Правильная ориентация позволяет использовать натуральные средства защиты от солнца, такие как навесы, лиственные деревья или специальные стекла для уменьшения прямых солнечных лучей летом и снижения нагрузки на системы кондиционирования воздуха.

Ориентация здания на юг также упрощает установку солнечных панелей на крыше для выработки солнечной энергии.

Рисунок 1. Ориентация здания по сторонам света и солнцу. (источник [7])

Учет климатических особенностей: Учитывая климатические условия региона, правильная ориентация может снизить потребность в системах отопления и кондиционирования воздуха, что приводит к снижению энергопотребления и затрат на электроэнергию.

В целом, оптимальная ориентация здания по сторонам света способствует максимальному использованию солнечной энергии, что не только повышает энергоэффективность здания, но и снижает воздействие на окружающую среду и обеспечивает более комфортные условия для жителей.

Эффективность солнечных технологий: За последние десятилетия солнечные технологии продемонстрировали значительный рост эффективности. Современные солнечные панели способны преобразовывать более 20% солнечной энергии в электричество.

Снижение затрат: Стоимость солнечных технологий значительно снизилась за последние годы. Это сделало их более доступными и конкурентоспособными по сравнению с традиционными источниками энергии.

Новые технологии, такие как перовскитные солнечные элементы, предоставляют возможность повысить эффективность и снизить стоимость солнечных установок.

Разрабатываются технологии хранения солнечной энергии, такие как аккумуляторные системы, которые позволяют использовать солнечную энергию в периоды недостатка солнечного света.

Крупномасштабные солнечные электростанции стали важной частью энергетической инфраструктуры в различных странах, обеспечивая значительное количество электроэнергии.

Солнечные панели становятся все более и более интегрированными в архитектурные проекты, например, в виде встроенных окон и фасадов зданий.

Солнечные технологии играют важную роль в повышении доступности электроэнергии в развивающихся странах, где удаленные регионы могут быть эффективно обеспечены солнечными установками.

Некоторые здания и жилые дома, оборудованные солнечными панелями и системами, могут стать энергонезависимыми или даже подавать избыточную энергию в сеть.

Использование солнечных технологий помогает снизить зависимость от источников энергии, способствующих изменению климата, и способствует повышению устойчивости к изменению климата.

Солнечные технологии широко используются в космической отрасли для обеспечения энергией космических аппаратов и спутников.

Список литературы:

1. Солнечные технологии, 2023. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.seia.org/initiatives/solar-technologies (Дата обращения: март 2024 года)
2. История солнечной энергии: хронология событий и изобретение солнечных панелей., 2023. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.energysage.com/about-clean-energy/solar/the-history-and-invention-of-solar-panel-технология/ (Дата обращения: март 2024 г.).
3. История солнечной энергетики: понимание ее эволюции и влияния, 2021. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://ecosolardigest.com/history-of-solar-energy/ (Дата обращения: 4марта 2020г.).
4. История солнечной энергетики 2024. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.solarreviews.com/blog/the-history-of-solar-energy-timeline. (Дата обращения: март 2024 г.).
5. СП__2.04-01-2017*, СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ, Государственные стандарты в области архитектуры, градостроительства и строительный СВОД ПРАВИЛ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН, Астана: АО «КазНИИСА», 2019.
6. СП_РК_3.02-138-2013*, государственных стандартов в области архитектуры, градостроительства и строительства свод правил Республики Казахстан, Астана: АО «КазНИИСА», ТОО "ЗЦ АТСЭ", 2019.
7. СТРАНИЦА ПРОЕКТА пассивного солнечного отопления, 2020. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.kurtstruve.com/portfolio/passive-solar-heating /. (Дата обращения: март 2023 г.).
8. К. Ю. Григорьевич, Альтернативные источники энергии, финансово-экономическое обоснование ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ, TOTAL GROUP, стр. 18-22, 2010.