Слънце

Жълтото джудже, наре­чено Слънце, захранва с енер­гия цялата ни пла­нета, опре­деля нейния климат, оси­гу­рява фото­син­теза и поддъ­ржа живота на Земята. Мощността на слън­че­вото излъ­ч­ване е 383 йота­вата или 3.83·10²⁰ MW. Всеки квад­ра­тен метър от повърх­но­стта на нашата звезда про­из­вежда около 63 MW, което е срав­нимо с елек­три­че­с­ката мощ­ност на ТЕЦ «София».

Цялата тази енер­гия се устре­мява в кос­моса, оле­ко­тя­вайки Слънцето с 4.26 мили­она тона всяка секунда, но само една малка част от нея, изми­на­вайки 150 мили­она кило­метра, достига нашата пла­нета. Въпреки, че Земята полу­чава по-малко от една дву­ми­ли­ардна част от слън­че­вото излъ­ч­ване, то пре­ви­шава хиляди пъти всички човешки потреб­но­сти от енер­гия.

Снимка на Слънцето в рент­ге­но­вия диа­па­зон

Част от тази енер­гия се отра­зява и поглъща от зем­ната атмо­сфера, но в ясен ден по пладне в много реги­они на пла­не­тата е напълно въз­можно да се получи слън­чева инсо­ла­ция с мощ­ност 1 kW/m² и да се пре­об­ра­зува в топ­лина или елек­три­че­ство.

Преобра­зу­ване на слън­че­вата енер­гия

Съществу­ват раз­лични спо­соби за използване на слън­че­вата енер­гия за нуждите на хората. Най-лес­ният — пре­об­ра­зу­ване на слън­че­вото излъ­ч­ване в топ­линна енер­гия за снаб­дя­ване с гореща вода и отоп­ле­ние. В този случай се използ­ват слън­чеви колек­тори с раз­лични кон­струк­ции.

В най-слън­че­вите реги­они на пла­не­тата рабо­тят хилио­тер­мични елек­тро­стан­ции. Концен­три­райки слън­че­вите лъчи, те нагря­ват топло­но­си­тел до много висока тем­пе­ра­тура и чрез топло­об­мен­ник про­из­веж­дат водна пара, която се използва за вър­тене на тур­бо­ге­не­ра­тор, както при обик­но­ве­ните топло­е­лект­ро­цен­трали.

Но най-пер­спек­тив­ният способ е директно пре­об­ра­зу­ване на слън­че­вата свет­лина в елек­три­че­ство с помо­щта на фото­вол­та­ични модули. Тези устрой­ства са изклю­чи­телно надеждни и рабо­тят десе­ти­ле­тия както в микро-инста­ла­ции, така и в състава на огромни елект­ро­цен­трали. Благода­ре­ние на уси­ли­ята на уче­ните, ефек­тив­но­стта на pv-моду­лите се пови­шава всяка година, а с нарастване ръста на про­из­вод­ството се пони­жава тях­ната стой­ност.

Слънче­вото излъ­ч­ване е изклю­чи­телно чиста форма на енер­гия, не замър­сява окол­ната среда и не нару­шава топ­лин­ния баланс на нашата пла­нета. Освен това, слън­че­вата енер­гия е без­платна и прак­ти­че­ски неиз­чер­па­ема. Запасите от водо­род на Слънцето са достатъчни да поддъ­р­жат тер­мо­яд­ре­ния синтез в тече­ние на няколко мили­арда години.

Подходящи реги­они

Производ­ството на «слън­чево» елек­три­че­ство често е оправ­дано дори и в север­ните ширини при достатъчно коли­че­ство слън­чеви дни в годи­ната и опти­ма­лен ъгъл на наклона на слън­че­вите панели. Ниската инсо­ла­ция в този случай се ком­пен­сира от по-висо­кия фак­ти­че­ски КПД на моду­лите за сметка на есте­стве­ното им охла­ждане.

Но на пла­не­тата има много слън­чеви тери­то­рии с обща годишна инсо­ла­ция повече от 2000 kW·h/m². При такива изходни данни слън­че­вата енер­ге­тика няма кон­ку­рен­ция.

Обща инсо­ла­ция на хори­зон­тална повърх­ност (GHI)

Ще стигне ли мястото?

Мощните слън­чеви елек­тро­стан­ции заемат достатъчно голяма площ, поради това битува мне­ни­ето, че с раз­ви­ти­ето на слън­че­вата енер­ге­тика, ще въз­никне дефи­цит на тери­то­рии. Но изчис­ле­ни­ята показ­ват, че е достатъчно, напри­мер, да се заеме със слън­чеви елек­тро­стан­ции само 1% от площта на пусти­нята Сахара, за да обез­печи целия свят с елек­три­че­ство.

Естествено, няма ника­къв смисъл да се построи една гигант­ска слън­чева елект­ро­цен­трала, защото има много неиз­ползвани повърх­но­сти близо до потре­би­те­лите, в това число покри­вите на къщите. Освен това, съще­ству­ват и други еко­ло­гично чисти спо­соби за про­из­вод­ство на елек­тро­е­нер­гия. Факт е, че даже при пълно обез­пе­ча­ване на енер­гий­ните нужди на чове­че­ството с помо­щта на Слънцето, дефицит на земя няма да има.