Солнечная энергетика виды. Перспективы солнечной энергетики. Преобразование солнечной энергии
ГОСТ Р 55646-2013
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ресурсосбережение
ПРОИЗВОДСТВО КИРПИЧА И КАМНЯ КЕРАМИЧЕСКИХ
Руководство по применению наилучших доступных технологий повышения энергоэффективности и экологической результативности
Resource saving. Production of ceramic bricks and stones. Guidance on implementing of best available techniques for improving energy efficiency and environmental performance
ОКС 13.020.01
ОКСТУ
Дата введения 2014-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией содействия повышению экологической и энергетической эффективности регионов "Эколайн" (АНО "Эколайн")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 349 "Обращение с отходами"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 октября 2013 г. N 1194-ст
4 В настоящем стандарте реализованы нормы Указа Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. N 889 "О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики" и Федерального закона от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации"
5 Настоящий стандарт учитывает основные положения справочных документов по наилучшим доступным технологиям, отраслевых рекомендательных документов, получивших распространение в государствах - членах Европейского союза в порядке выполнения требований Директив "О комплексном предупреждении и контроле загрязнений"* и "О промышленных выбросах (о комплексном предупреждении и контроле загрязнений)"*, учитывает принципы стандарта BES 6001:2009* "Рамочный стандарт по ответственному выбору поставщиков строительных материалов"
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru . - Примечание изготовителя базы данных.
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в
ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)
Введение
Введение
В Российской Федерации проводится активная работа по совершенствованию законодательной и нормативно-методической базы, направленной, в том числе, на стимулирование применения адаптированных к российским условиям наилучших доступных технологий (НДТ) повышения энергоэффективности и экологической результативности в ресурсо- и энергоемких отраслях, в частности в производстве строительных материалов. К таковым относится производство кирпича и камня керамических.
За рубежом НДТ систематизированы в ряде справочных документов, имеющих рекомендательный характер и содержащих сведения о технологических, технических и управленческих решениях, позволяющих повысить эффективность использования энергии, сырья и материалов и сократить негативное воздействие производства на окружающую среду. Справочные документы по НДТ не являются обязательными к применению, так как они не устанавливают предельных значений выбросов/сбросов ни для определенного промышленного сектора, ни для различных уровней применения НДТ: национального, регионального, местного. Однако их положения учитываются при выдаче природоохранных разрешений хозяйствующим субъектам, а внедрение НДТ является обязательным для всех вновь вводимых в эксплуатацию или подвергнутых значительной реконструкции предприятий . Соответствие требованиям НДТ является одним из условий стандартизации и сертификации энергоэффективности промышленности строительных материалов с учетом жизненного цикла продукции.
В настоящем стандарте приведены рекомендации по практическому применению НДТ повышения энергоэффективности и экологической результативности при производстве кирпича и камня керамических, подготовленные с учетом материалов, выпущенных в государствах - членах ЕС справочных документов , отраслевых руководств и рекомендаций . При разработке настоящего стандарта учтен опыт ведущих российских производителей, в том числе систематизированный в специальных изданиях . Проект стандарта обсуждался со специалистами в области технологии производства кирпича и камня керамических, а также в сфере повышения энергоэффективности и экологической результативности и внедрения соответствующих систем менеджмента.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает практические рекомендации по применению наилучших доступных технологий повышения энергоэффективности и экологической результативности при производстве кирпича и камня керамических, содержащихся в справочных документах по наилучшим доступным технологиям , отраслевых руководствах и рекомендациях , адаптированных к российским условиям.
1.2 Настоящий стандарт распространяется на проектирование новых предприятий по производству кирпича и камня керамических, проведение процедуры оценки воздействия на окружающую среду и последующей государственной экспертизы соответствующей документации.
1.3 Настоящий стандарт не распространяется на действующие предприятия по производству кирпича и камня керамических, а также на проектирование новых предприятий производительностью менее 75 т продукции в сутки.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
ГОСТ ISO 9001-2011 Системы менеджмента качества. Требования
ГОСТ Р ИСО 14001-2007 Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению
ГОСТ Р ИСО 14050-2009 Менеджмент окружающей среды. Словарь
ГОСТ Р ИСО 50001-2012 Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению
ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения
ГОСТ Р 51750-2001 Энергосбережение. Методика определения энергоемкости при производстве продукции и оказании услуг в технологических энергетических системах. Общие положения
ГОСТ Р 52104-2003 Ресурсосбережение. Термины и определения
ГОСТ Р 54097-2010 Ресурсосбережение. Наилучшие доступные технологии. Методология идентификации
ГОСТ Р 54195-2010 Ресурсосбережение. Промышленное производство. Руководство по определению показателей (индикаторов) энергоэффективности
ГОСТ Р 54196-2010 Ресурсосбережение. Промышленное производство. Руководство по идентификации аспектов энергоэффективности
ГОСТ Р 54197-2010 Ресурсосбережение. Промышленное производство. Руководство по планированию показателей (индикаторов) энергоэффективности
ГОСТ Р 54198-2010 Ресурсосбережение. Промышленное производство. Руководство по применению наилучших доступных технологий для повышения энергоэффективности
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте использованы термины по ГОСТ 530 , ГОСТ ISO 9001 , ГОСТ Р ИСО 14001 , ГОСТ Р ИСО 14050 , ГОСТ Р ИСО 50001 , ГОСТ Р 51387 , ГОСТ Р 51750 , ГОСТ Р 52104 , ГОСТ Р 54097 , ГОСТ Р 54195 , ГОСТ Р 54196 , ГОСТ Р 54197 , ГОСТ Р 54198 , федеральному закону , а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1
наилучшая доступная технология;
НДТ: Технологический процесс, технический метод, основанный на современных достижениях науки и техники, направленный на снижение негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду и имеющий установленный срок практического применения с учетом экономических, технических, экологических и социальных факторов. |
3.3 технологический показатель:
Показатель, характеризующий технологию с точки зрения ее соответствия НДТ.
3.4
4 Основные стадии производства кирпича и камня керамических
Основными стадиями при производстве кирпича и камня керамических являются :
- добыча и транспортирование сырья;
- подготовка и хранение сырья;
- формование;
- сушка;
- обжиг;
- контроль;
- упаковка и отгрузка.
Сырьем для производства кирпича и камня керамических являются легкоплавкие (реже тугоплавкие) глины и суглинки, в которые в качестве добавок могут вводить кварцевый песок, а также отходы промышленности (древесные опилки, шлаки и т.п.).
В зависимости от характеристик основного сырья и требований к готовой продукции и экономической целесообразности применяют два основных способа формования полуфабриката: прессование полусухих масс на механических и гидравлических прессах и пластическое формование на ленточных прессах.
Для малопластичных глин применим сухой способ подготовки массы, при котором исходное глинистое сырье очищают от камней и крупных включений, подвергают первичному дроблению и, как правило, подсушивают в сушильных барабанах, после чего смешивают с другими компонентами смеси, доводя ее влажность до 8%-12%. После вылеживания, приводящего к равномерному распределению влажности, массу прессуют в металлических формах и подвергают сушке, обычно в туннельных сушилах. Из-за низкой исходной влажности полуфабриката процесс сушки занимает относительно малое время. Уплотнение при прессовании в металлических формах граней кирпича и малая усадка приводят к большей точности размеров готовой продукции и четким граням. Технология кирпича полусухого прессования отличается более коротким производственным циклом и требует меньшей площади. Недостатком данной схемы формования считают чувствительность создающейся поровой структуры полуфабриката к параметрам технологии, что нередко приводит к пониженной морозостойкости готового изделия. Кроме этого, данный вид формования технологически нецелесообразно применять для получения высокопустотного кирпича, камней керамических крупных габаритов и сложных форм.
Более распространенным способом формования полуфабрикатов кирпича и камней является пластическое формование на ленточных прессах масс на основе глин широкого диапазона пластичности - от умеренно пластичных до высокопластичных. Для малопластичных глин применение этого способа требует введения добавки более пластичной глины. Подготовка массы включает в себя очищение глин от крупных включений и первичное дробление, затем измельчение в смеси с другими компонентами в валковых дробилках или бегунах до размеров кусков менее 1 мм. Перед формованием практикуют вылеживание в шихтозапасниках для усреднения влажности смеси. Формуемый под давлением до 3 МПа ленточным прессом брус влажностью 18%-22% разрезают на заготовки, при необходимости удаляя с них фаски и (для лицевого кирпича) накатывая на поверхность рисунок. Сушку проводят в туннельных или камерных сушилах при температуре от 70 °C до 90 °C, обдувая тележки с полуфабрикатом воздухом с контролируемой влажностью. Продолжительность сушки в зависимости от влажности и габаритов полуфабрикатов составляет от 18 до 72 ч.
Используют также способ "жесткого" формования ленточными прессами малопластичных ("жестких") глинистых масс с небольшой влажностью (14%-18%). Этот способ позволяет упростить подготовку масс, уменьшить срок сушки, благодаря высокой прочности полуфабриката использовать для сушки печные вагонетки.
Однако этот способ требует применения более мощных ленточных прессов с давлением до 10 МПа, а также глин высокой связанности. Как и способ полусухого формования, "жесткое" формование ограничивает ассортимент готовой продукции кирпичом малой пустотности.
При изготовлении полуфабриката декоративного лицевого кирпича в некоторых случаях его ангобируют или глазуруют, покрывая ложок ангобным или глазурным шликером.
Обжиг полуфабриката ведут в туннельных (реже в кольцевых) печах с выдержкой 2-5 ч при максимальной температуре обычно от 900 °C до 1100 °C преимущественно в окислительной среде. Печи обогревают в основном природным газом, реже - мазутом. Плотность садки полуфабриката зависит от вида продукции и подбирается так, чтобы обеспечить равномерное обтекание изделий горячими топочными газами и желаемое качество обожженных изделий. Охлажденные до температуры 50 °C изделия поступают на сортировку и упаковку.
5 Общие требования к применению наилучших доступных технологий в производстве кирпича и камня керамических
5.1 В настоящем стандарте приведены основные характеристики НДТ повышения энергоэффективности и экологической результативности при производстве кирпича и камня керамических.
5.2 При внедрении НДТ в производство кирпича и камня керамических необходимо:
- обеспечить комплексный подход к предотвращению и/или минимизации негативного воздействия технологических процессов, базирующийся на сопоставлении эффективности мероприятий по охране окружающей среды с затратами, которые должен при этом нести хозяйствующий субъект для предотвращения и/или минимизации оказываемого при производстве кирпича техногенного воздействия в обычных условиях хозяйствования;
- обеспечить комплексную защиту окружающей среды от техногенного воздействия, с тем чтобы решение одной проблемы не создавало других и не нарушало установленных нормативов качества окружающей среды на конкретных территориях.
5.3 НДТ повышения энергоэффективности при производстве кирпича и камня керамических должна включать в себя следующие сведения о ней:
- наименование НДТ;
- потребление тепловой и электрической энергии на единицу производимой продукции;
- потребление сырья на единицу производимой продукции;
- технологические нормативы, которые могут быть обеспечены при применении НДТ, в расчете на единицу производимой продукции;
- особенности применения НДТ в различных климатических и географических условиях и иных условиях;
- организацию производственного экологического контроля (мониторинга).
6 Наилучшие доступные технологии повышения энергоэффективности и экологической результативности производства кирпича и камня керамических
6.1 Энергоемкость производства кирпича и камня керамических определяется принятым на предприятии технологическим процессом их изготовления. В зависимости от вида выпускаемой продукции доля энергозатрат в общей ее себестоимости изменяется от 17% до 30% и может достигать 40%. При производстве кирпича используют два типа энергии - тепловую и электрическую.
В первую очередь энергия в производстве керамических изделий расходуется на сушку и обжиг полуфабриката. Уровень энергопотребления определяется свойствами исходного сырья, характеристиками производственного процесса, видом выпускаемой продукции, а также принятым способом обжига. В настоящее время для обогрева печей применяют преимущественно природный газ, доля которого составляет порядка 90% общего энергопотребления, также источниками энергии служат мазут, уголь, нефтяной кокс, торф, электричество.
Каждому виду изделий соответствует свой режим обжига (температура, продолжительность выдержки, плотность садки) и, как следствие, свое значение и характер удельного расхода энергии. При производстве легковесного камня керамического расход энергии не превышает 2,0 ГДж/т. Снижения плотности блоков добиваются за счет присутствия и (или) введения в глину порообразующих добавок, которые в большинстве своем являются органическими веществами. Эти добавки вносят определенный вклад в энергетический баланс процесса, поэтому удельное потребление основного энергоносителя (природного газа, жидкого топлива) невелико. Плотность лицевого кирпича выше, а обжиг ведут при более высоких температурах. В связи с этим удельное энергопотребление при производстве лицевого кирпича также достигает 2,5-3,0 ГДж/т.
Основными потребителями электрической энергии являются двигатели и приводы, устройства транспортирования, нагреватели, вытяжные вентиляторы, дымососы и системы освещения, которые вместе потребляют более 90% электрической энергии. Доля электрической энергии достигает 30% общей потребности в энергии. Величина потребляемой электрической энергии колеблется от 100 до 200 кВт·ч/т.
6.2 В соответствии с рекомендательными документами к НДТ повышения энергоэффективности для производства кирпича отнесены перечисленные ниже подходы.
6.2.1 Внедрение системы энергетического менеджмента
с выполнением требований, установленных в ее рамках и включающих в себя последовательное сокращение потребления энергии и повышение энергоэффективности предприятий, а также поддержание этих параметров на высоком уровне, отнесено к НДТ .
6.2.2 Основные технические решения, интегрированные в процесс производства (в технологический процесс).
В число таких решений входят:
- достижение ровного и стабильного процесса обжига в печи в соответствии с установленными параметрами, что является полезным, с точки зрения минимизации всех выбросов из печи, а также потребления энергии;
- осуществление тщательного отбора и контроля всех веществ, поступающих в печь, чтобы предотвратить образование выбросов и (или) снизить их количество;
- выполнение на постоянной основе мониторинга и измерений параметров процесса и выбросов.
6.2.3 Выбор технологического процесса.
Для новых и полностью реконструируемых заводов НДТ считается применение автоматизированных сушил и замена устаревших туннельных печей новыми, большей ширины и длины.
6.2.4 Сокращение энергопотребления.
НДТ считается сокращение потребления всех видов энергии путем применения объединенных технических решений, перечисленных ниже.
6.2.4.1 Модернизация печей и сушил, включающая в себя:
- автоматический контроль температуры и влажности в сушилах;
- установку в зонах сушил с независимым теплопереносом лопастных вентиляторов для создания требуемого температурного поля;
- оптимизацию (минимизацию) зазора между сушилами и печью и, где возможно, досушивание в зоне предварительного прогрева печи;
- интерактивное компьютерное управление режимом обжига;
- более тщательную герметизацию (заливку металлом, герметизацию песком или водой) туннельных печей и печей непрерывного действия;
- улучшенную теплоизоляцию (за счет применения теплоизолирующей футеровки или минерального волокна);
- модернизацию футеровки печей и печных вагонеток для сокращения продолжительности их охлаждения и снижения связанных с этим потерь тепла (так называемых "выходных теплопотерь");
- использование высокоскоростных горелок для повышения полноты сгорания и теплопереноса.
6.2.4.2 Рекуперация избытка тепла из печей, особенно из зоны охлаждения. В частности, избыток тепла из зоны охлаждения печи (горячий воздух) или из теплообменника целесообразно использовать для сушки сырьевых материалов.
6.2.4.3 Использование топлива с высокой теплотворной способностью и малым содержанием вредных примесей.
6.2.4.4 Оптимизация формы заготовок.
6.2.5 Кроме того, к НДТ производства керамических изделий относится минимизация потребления электроэнергии путем применения отдельно или совместно следующих технических решений.
6.2.5.1 Использование системы управления электрическими мощностями.
6.2.5.2 Использование помольного и другого оборудования с высокой энергетической эффективностью.
6.3 В соответствии с рекомендательными документами к НДТ повышения экологической результативности для производства кирпича отнесены перечисленные ниже подходы.
6.3.1 Внедрение системы экологического менеджмента
с выполнением требований, которые охватывают в соответствии с местными особенностями подходы к выбору сырья и учету требований стандартов качества окружающей среды.
6.3.2 Основные технологические и технические решения, направленные на предотвращение и контроль загрязнения.
6.3.3 Неорганизованные выбросы пыли
- минимизация/предотвращение выбросов пыли, поступающей в атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования в местах загрузки, выгрузки или хранения материалов, путем применения отдельно или совместно технических решений по операциям, связанным с неорганизованными выбросами пыли, и технических решений при навальном складировании материалов.
6.3.4 Организованные выбросы пыли
- минимизация выбросов пыли, поступающей в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, путем применения совокупности следующих технологических решений:
- использование рукавных фильтров в технологических операциях, сопровождаемых большим пылеобразованием;
- периодическая очистка сушил, предотвращение накопления в них пыли и проведение соответствующего обслуживания;
- снижение выбросов пыли (взвешенных частиц) с дымовыми газами при обжиге путем использования малозольного топлива (природного, сжиженного и сжатого газа, легкого мазута) и снижения образования пыли при садке заготовок в печь.
6.3.5 Неорганические газообразные соединения (,
,
,
)
- в части выбросов неорганических газообразных соединений (, , , ) НДТ считаются поддержание их выбросов в отходящих печных газах на низком уровне или снижение их выбросов путем применения отдельно или совместно технических решений, включающих в себя:
- уменьшение подачи источника загрязняющих веществ с сырьем и топливом;
- оптимизацию режима обжига;
- применение установок мокрой очистки отходящих газов (скрубберы, фильтры);
- применение технологии селективного каталитического восстановления оксидов азота;
- создание участка сорбции для очистки от , и с применением кальцийсодержащих добавок.
НДТ считается поддержание выбросов ниже 30 мг/м и выбросов ниже 10 мг/м как среднесуточной величины или средней величины за период отбора проб (точечные измерения через каждые 30 мин) путем применения индивидуально или в сочетании технологий:
- использование набивных адсорберов горизонтального типа;
- организация сухой очистки дымовых газов с помощью фильтра (рукавного или электрофильтра).
6.3.6 Выбросы монооксида углерода (CO) и летучих органических соединений (ЛОС).
НДТ считается поддержание выбросов монооксида углерода и ЛОС с отходящими газами на низком уровне путем предотвращения питания печи сырьевыми материалами, которые содержат большое количество ЛОС, и организации внутрипечного дожигания этих соединений. Уровни выбросов газообразных соединений, которые могут быть достигнуты при применении указанных НДТ, приведены в приложении А.
6.3.7 Производственные потери/отходы.
Вторичное использование накопленных пылеобразных веществ или использование этой пыли в других производимых продуктах, по возможности.
6.3.8 Шум.
НДТ считается снижение/минимизация шума при производстве кирпича путем применения комплекса технических решений:
- укрытие шумных производств/агрегатов;
- виброизоляция производств/агрегатов;
- использование внутренней и внешней изоляции на основе звукоизолирующих материалов;
- звукоизоляция зданий для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая оборудование для переработки материалов;
- установка звукозащитных стен, например возведение зданий или природных барьеров, таких как зеленые насаждения, между защищаемой зоной и зоной, выделяющей шум;
- применение глушителей для выбрасываемых потоков газов;
- звукоизоляция каналов и вентиляторов, находящихся в звукоизолированных зданиях.
6.4 При применении в Российской Федерации информации справочных документов по НДТ производства керамических изделий и рекомендаций по их внедрению на производствах следует ее тщательно анализировать и использовать с учетом местных экономических и экологических условий с обязательным выполнением требований действующего законодательства.
Приложение А (справочное). Численные значения показателей повышения экологической результативности при применении НДТ
Приложение А
(справочное)
А.1 В отношении выбросов неорганических газообразных соединений (, ) при применении НДТ могут быть достигнуты уровни выбросов, приведенные в таблице А.1.
Таблица А.1 - Концентрации оксидов азота и серы в отходящих газах
Параметр | Размерность | Среднесуточная величина |
В пересчете на | <250 - <500 |
|
В пересчете на | <500 - <2000 |
|
Примечание - Интервал принимается с учетом температуры дымовых газов. |
||
А.2 В случае использования набивных адсорберов горизонтального типа, и (или) организации сухой очистки дымовых газов с помощью фильтра (рукавного или электрофильтра), и (или) применения сырья с низким содержанием соединений и могут быть достигнуты уровни выбросов (температура отходящих газов 100 °C - 200 °C), приведенные в таблице А.2.
Таблица А.2 - Выбросы неорганических соединений фтора и хлора
Загрязняющее вещество | ||
Неорганические газообразные соединения фтора, в пересчете на | ||
Неорганические газообразные соединения хлора, в пересчете на |
А.3 При предотвращении питания печи сырьевыми материалами, которые содержат большое количество ЛОС, и организации их внутрипечного дожигания могут быть достигнуты уровни выбросов (температура отходящих газов 100 °C - 200 °C), приведенные в таблице А.3.
Таблица А.3 - Выбросы монооксида углерода и органических веществ
Загрязняющее вещество | Средняя концентрация в очищенном газе, мг/м | Средний удельный выброс, мг/кг |
Органические вещества, в пересчете на |
Библиография
European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on Best Available Techniques in the Ceramic Manufacturing Industry. August 2007 (Европейская комиссия. Комплексное предупреждение и контроль загрязнений. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям в производстве керамических изделий. Август 2007 г.) [Электронный ресурс] // Seville: Institute for Prospective Technological Studies, European IPPC Bureau. URL: http://eippcb.jrc.es/reference |
|
Справочный документ по наилучшим доступным технологиям. Производство керамических изделий (перевод) [Электронный ресурс] // М.: Проект "Гармонизация экологических стандартов II - Россия", 2009. URL: http://14000.ru/brefs/BREF_Ceramics.pdf |
|
IPPC SG7: Department for Environment, Food and Rural Affairs. Sector Guidance Note IPPC SG7. Integrated Pollution Prevention and Control. Secretary of State"s Consultation for the A2 Ceramics Sector Including Heavy Clay, Refractories, Calcining Clay and Whiteware. September 2007 (Отраслевой рекомендательный документ по комплексному предотвращению и контролю загрязнений) [Электронный ресурс] // Department for Environment Food & Rural Affairs. URL: http://archive.defra.gov.uk/environment/quality/pollution/ppc/localauth/ pubs/guidance/notes/sgnotes/documents/sg7-07.pdf |
|
Secretary of State"s Guidance for the Manufacture of Heavy Clay Goods and Refractory Goods. Process Guidance Note 3/02 (12) (Производственный рекомендательный документ N 3/02 (12) Руководство государственного секретаря для производства строительной керамики) [Электронный ресурс] // Department for Environment Food & Rural Affairs. URL: http://www.defra.gov.uk/industrial-emissions/files/06092012-pgn-302.pdf |
|
Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC). Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency (Комплексное предупреждение и контроль загрязнений. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности) [Электронный ресурс] // Seville: Institute for Prospective Technological Studies, European IPPC Bureau. URL: http://eippcb.jrc.es/reference |
|
Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности [Электронный ресурс] // М.: Эколайн, 2012. - 458 с. URL: http://14000.ru/projects/energy-efficiency/ EnergyEfficiency2012RUS.pdf |
|
Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control (Codified version). Official Journal of the European Union L 24. Volume 51. 29.01.2008 (Директива 2008/1/EC Европейского парламента и Совета ЕС от 15 января 2008 г. "О комплексном предупреждении и контроле загрязнений") // Official Journal of the European Union. # L 24/9. P.24-8-28-18 |
|
Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control). (Директива 2010/75/ЕС Европейского парламента и Совета ЕС от 24 ноября 2010 г. О промышленных выбросах (о комплексном предупреждении и контроле загрязнений) // Official Journal of the European Union. # L 334. P.17-119 |
|
Химическая технология керамики: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. И.Я.Гузмана. М.: ООО РИФ "Стройматериалы", 2003. - 496 с. |
|
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014
Солнечная энергия - это свет, тепло и жизнь на нашей планете, а еще солнечная энергия - главный альтернативный источник, который на несколько порядков превышает весь существующий энергетический потенциал Земли, и он в состоянии полностью обеспечить все ее энергетические потребности.
Как Солнце является нескончаемым источником тепла и света (условно), так и энергия солнечного излучения поддерживает жизнь на Земле уже не один миллион лет. Возможность обеспечивать все жизненно важные процессы Солнце имеет благодаря своему составу. В процентном соотношении оно преимущественно состоит из двух элементов: водорода (73%) и гелия (25%). Более подробно об образовании и жизненном цикле Солнца можно прочитать, например, в википедии.
Реакции термоядерного синтеза, которые происходят на Солнце сжигают водород, превращая его в гелий. Колоссальная энергия солнечных лучей, выделяющаяся во время таких процессов, излучается в космос. Кстати, ученые, пытаются повторить эти реакции на земле (реакция управляемого термоядерного синтеза, международный проект ТОКАМАК) .
Все организмы, использующие энергию солнечного света, обеспечивают с ее помощью свои процессы жизнедеятельности - солнечный свет необходим для начальной стадии процесса фотосинтеза. С ее участием происходит синтез таких веществ, как кислород и углеводороды.
Количество водорода на Солнце постепенно уменьшается и рано или поздно придет время, когда его запас на солнце будет исчерпан. Однако, в силу большого количества водорода этого не произойдет, по крайней мере, в ближайшие 5 миллиардов лет.
Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества преобразуются в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
Основной приток энергии Солнца, который доходит до атмосферы Земли находится в спектральном диапазоне 0,1 4 мкм. В диапазоне 0,3 1,5-2 мкм атмосфера Земли почти прозрачна для солнечного излучения. Ультрафиолетовые волны (длина волны короче 0,3 мкм) поглощаются слоем озона, который находится на высотах 20-60 км. Рентгеновское и гамма-излучение до поверхности Земли почти не доходят.
Концентрация солнечной энергии характеризируется величиной 1367 Вт/м 2 , именуемой солнечной постоянной. Именно такой поток проходит через перпендикулярную площадку размером в 1 м 2 , если ее поместить на входе в верхний слой атмосферы Земли. При достижении этим потоком уровня моря, потери энергии уменьшают его до 1000 Вт/м 2 на экваторе. Но смена дня и ночи снижает его еще в 3 раза. Для умеренных широт, с учетом зимнего периода он составляет половину от количественного показателя максимального потока на экваторе.
Усреднённый по времени и по поверхности Земли, этот поток составляет 341 Вт/м 2 . В расчете на полную поверхность, или 1,74х10 17 Вт в расчёте на полную поверхность Земли. Таким образом, в сутки Земля на поверхности получит 4,176х10 15 кВтч энергии, большая часть которой, возвращается в космос в виде излучения.
По данным МЭА на 2015 год, мировое производство энергии составило 19099 Mtoe (эквивалент мегатонны нефти). В пересчёте на привычные киловаттчасы, эта цифра составит 6,07х10 11 кВтч в сутки.
Солнце дает земле энергии в 8 000 раз больше, чем необходимо всему человечеству. Очевидно, что перспективы применения данного вида энергии очень широки. С ее участием развивается ветро-энергетика (ветер возникает из-за разности температур), применяются фотоэлектрические преобразователи и строятся гидроаккумулирующие станции. Имеет место широкое использование солнечных батарей.
Потенциал применения солнечной энергии очень велик.
Преимущества и недостатки использования солнечной энергии
Преимущества использования солнечной энергии привели к тому, что уже сегодня мы видим ее использование в самых разных видах человеческой деятельности.
Главными преимуществами являются:
- Неисчерпаемость энергии солнца в ближайшие 4 миллиарда лет;
- Доступность данного вида энергии - именно с ним безопасно и эффективно сегодня работают и фермеры, и хозяева частных домов, и заводы-гиганты;
- Бесплатность и экологическая чистота вырабатываемой энергии;
- Перспектива развития данного источника энергии, который становится все более актуальным в силу роста цен на другие виды энергии;
- Т.к. количество ежегодно вводимого в эксплуатацию оборудования и его надежность растет, уменьшается стоимость вырабатываемого киловатт часа солнечной энергии.
К условным недостаткам солнечной энергии можно отнести:
- Основным недостатком солнечной энергии является прямая зависимость количества получаемого света и тепла от влияния таких факторов, как погода, время года или же суток. Логическим последствием в таком случае является необходимость аккумулировать энергию, что увеличивает стоимость системы;
- Для производства элементов оборудования данного предназначения применяются редкие а, следовательно, дорогостоящие элементы.
Перспективы развития солнечной энергетики
Сегодня технологии, в которых используется энергия солнечного света, находят все более широкое применение. Самые распространенные - это солнечные батареи. Фотоэлектрические элементы успешно устанавливаются на различные виды транспорта - начиная от электромобилей и заканчивая самолетами. Японцы практикуют установку их на поезда.
Успешно функционируя, одна из европейских гелиоэлектростанций обеспечивает все потребности Ватикана. Крупнейшая станция в Калифорнии, источником для которой является солнечная энергия (фото дают представления о масштабах), уже сейчас обеспечивает штат своей круглосуточной работой.
Внедрение таких технологий сталкивается с сопротивлением со стороны лидеров углеводородной отрасли - ведь альтернативные источники в энергетике могут в скором времени вытеснить их представителей с лидирующих позиций.
Если говорить о прямом преобразовании, то наибольшее распространение получили такие устройства преобразования солнечной энергии как тепловые трубы (солнечные коллекторы) и батареи солнечных фотоэлементов .
Экономика солнечной установки
При рассмотрении возможности установки солнечной электростанции основное внимание уделяют экологическим, а экономическим аспектам. Звучат они следующим образом:
- Какова стоимость солнечной установки?
- Каков срок ее окупаемости?
- Достаточное ли количество электроэнергии будет генерировать установка?
Целесообразно рассматривать небольшие электростанции мощностью до 50 кВт. Установки большей мощности применяют преимущественно на промышленных объектах.
Достаточное ли количество электроэнергии будет генерировать домашняя солнечная электростанция?
Для ответа на третий вопрос, перед началом проектирования солнечной установки определяет профиль энергопотребления дома. Его можно записать установив на объекте счетчик электроэнергии с функцией сохранения текущих параметров: напряжения сети, потребляемого тока, текущей потребляемой мощности, частоты. Через месяц, вы можете оценить свой профиль потребления со средними, максимальными и минимальными значениями параметров.
Если такой прибор отсутствует, то профиль энергопотребления можно оценить так: потребуется записать все приборы, которые могут использоваться в доме и смоделировать возможные варианты их ежедневного использования. После этого, вооружившись калькулятором, вы сможете рассчитать суточное потребление электричества и пиковые значения мощности.
Существенную роль играет регион, где расположено здание. Энергия, достигающая поверхности Земли, в зависимости от региона, может изменяться от более, чем 5 кВтч/м 2 /день до 1,5 кВтч/м 2 /день и менее.
Если максимальное потребление приходится на светлое время суток, то для обеспечения достаточности генерируемого электричества нужно разделить максимальную потребляемую мощность на мощность одной панели солнечных элементов. Тип и характеристики панелей известны из каталогов производителей. Нужно учитывать, что характеристики солнечных панелей приведены при их максимальной освещенности - поправка на региональный коэффициент обязательна. Зимний период, когда батареи покрыты снегом не учитывается.
Такой расчет не учитывает следующую особенность: В течении дня, установка будет всегда генерировать избыточное количество энергии , а ночью, по понятным причинам, генерация будет равна 0.
Аккумуляторные батареи с одной стороны увеличивают общую стоимость системы, с другой стороны, позволяют уменьшить количество панелей солнечных элементов за счет накопления энергии в периоды меньшего энергопотребления.
Для расчета банка АКБ нужно ответить на следующие вопросы:
- Предполагается ли система полностью автономной?
- В случае, если система не автономна, то какой максимальный возможный срок перерывов в электроснабжении.
Максимальное потребление в кВт часах умножается на количество часов без основного источника (нужно учитывать, что в момент отключения солнца может и не быть). На основе этих данных можно рассчитать емкость банка АКБ. Разрядка АКБ до 0 сокращает срок их службы, поэтому в расчете вводят коэффициент показателя максимального разряда, например, он может быть 50, 40 или 30 %. Чем меньше максимальный показатель разряда, тем большее количество АКБ потребуется.
Стоимость установки солнечной генерации
Основные составляющие оборудования системы распределяются по стоимости в следующем процентном соотношении (условно):
- Инвертор и система управления - 15-40%;
- Солнечные панели и MPPT контроллеры - 20-40%;
- Банк АКБ - 30%.
Стоимость солнечных панелей и АКБ будет идентична для систем всех производителей, существенные отличия имеются только в стоимости оборудования инвертора с системой управления и MPPT контроллера.
Разница в цене достигает более 200%, в зависимости от производителя. Это обусловлено не только «брендом», но и возможностями системы, например, удобство в управлении, возможность удаленного доступа, максимальная нагрузка и устойчивость к 2х-3х кратным перегрузкам, возможность частичного отключения нагрузки и т.д.
Каждое конечное техническое решение будет немного отличаться от других из-за того, что все люди используют разную бытовую технику в разное время суток. Идеальной комбинации оборудования, даже на заданную мощность не существует.
В качестве ориентировочной стоимости функциональной солнечной установки в загородный дом с учетом резервирования части мощности можно грубо ориентироваться на цифры 700-1800 USD/кВт в зависимости от производителя оборудования.
Сроки окупаемости установки солнечной генерации
Если хозяева условно выезжают на дачу только на выходные, и при этом в доме отсутствуют потребители, которые работают ежедневно, то, скорее всего, система будет окупаться не менее 10-15 лет, при текущих тарифах на электроэнергию.
При постоянном проживании, сроки окупаемости сократятся до 6-10 лет.
Положительная сторона медали - собственник такого дома получает стабильный источник электроснабжения и не зависит от обрывов ЛЭП или перепада мощностей. Все сидят без света, а вы - со светом, охранные системы функционируют, не нужно вручную открывать гараж и т.п.
Можно предположить, что развитие частного электротранспорта позволит сократить срок окупаемости солнечной установки для домохозяйств. Владелец такого автомобиля будет бесплатно «заправлять» его от собственной крыши .
Срок окупаемости зависит от полноты использования электроэнергии. Если сооружение использует 100% от генерации и при этом подключено к центральной сети электроснабжения, то в общем случае, отсутствует необходимость установки банка АКБ. Расчетный срок полной окупаемости такой установки составит 3-5 лет, а в жарких регионах еще меньше.
Дополнительная выгода образуется из-за того, что днем владелец НЕ ПЛАТИТ по дневному тарифу, а ночью ПЛАТИТ по ночному.
Такими быстро окупаемыми объектами могут быть любые энергозатратные производства с пустой плоской крышей, торгово-развлекательные и спортивные центры и паркинги при них, холодильные комплексы и т.п.
Удивительно, но подобные решения, позволяющие существенно снизить эксплуатационные затраты, до сих пор никак не используется владельцами объектов недвижимости.
В обозримом будущем, с развитием солнечной энергетики, все большее число владельцев зданий станут использовать чистую энергию взамен углеводородного сырья.
Гелиоэнергетика – получение солнечной энергии путем накапливания ее с помощью специальных установок. Сегодня ведется активное развитие солнечной энергетики в России. Ученые страны занимаются вопросами изучения возможностей получения энергоносителей уже много лет. Но особенно тщательно данному вопросу посвящается работа с 2000 года.
На данный момент изобретены и успешно используются различные системы и установки, позволяющие накапливать энергию солнца и преобразовывать ее в энергоносители. Фотоэлектрические комплексы работают от рассеянного солнечного света. Причем мощность установки можно регулировать в зависимости от нужд пользователя. Простое добавление секции фотопреобразователя способно существенно увеличить полезный коэффициент действия, тем самым обеспечить получение необходимого количества энергии.
Сегодняшние перспективы солнечной энергетики
Вопросам усовершенствования механизма использования природной энергии уделяется много внимания современным человеком. Именно поэтому перспективы солнечной энергетики для будущего весьма высоки. Уже в ближайшие годы, по заверению специалистов, мир будет использовать природный ресурс в полной мере, обеспечивая для себя неиссякаемое получение энергоносителей.
Для мировой общественности развитие этой промышленной отрасли является приоритетным. Причин тому несколько. А именно:
- возможность использования природы для получения энергии;
- экологическая чистота получаемого продукта;
- относительная дешевизна;
- абсолютная безопасность для окружающей среды;
- минимальные затраты на оборудование (в сравнении с получаемым результатом).
Иными словами, энергия, получаемая из солнечных лучей, имеет для человечества в целом только положительные стороны. Современное развитие технических возможностей дает отличные перспективы – разрабатываемое оборудование способно преобразовывать солнечную энергию с минимальными затратами на работу.
Важно и то, что солнечные установки очень просты в эксплуатации. Они легко монтируются, их несложно ремонтировать и видоизменять, подстраивая под собственные нужды. Фотопреобразователи занимают немного места, их монтируют на крышах зданий. Кроме того, накапливать энергию они способны даже в непогоду.
Ученые пришли к выводу, что количество солнечного света, попадающего на земную поверхность всего за одну неделю, в сотни раз превышает энергию, возможную к получению от всех известных земных энергоносителей (газ, уголь, дерево). Это значит, что человек может всего за 7 дней получить столько энергии, сколько способны дать, например, несколько тонн угля.
Будущее за солнечной энергетикой
Такое утверждение делают международные специалисты. Учитывая возможности, которые дает рассеянный солнечный свет, сомневаться в верности такого мнения не приходится. Несложно убедиться в этом на простом примере.
Для получения одной тонны угля требуются колоссальные затраты, состоящие из времени, человеческого труда и использования специального оборудования. Несложно сосчитать, в какую сумму обходится стране каждая тонна твердотопливного материала.
Что происходит в случае с солнечной энергией? Требуется только однажды установить накопитель (батарею, комплекс, систему), и получение энергии происходит постоянно, без прямого участия человека. То есть, чтобы обогреть жилое помещение или получить бесперебойное электропитание, пользователю не приходится постоянно тратить время, силы и финансовые средства.
В мире будущее солнечной энергетики рассматривается как довольно радужное. И на то есть причины. За последние годы специалистам удалось существенно повысить качество «приемников» солнечной энергии и повысить их конверсию. Как результат, человеку доступны сверхмощные солнечные батареи, отличающиеся высокой надежностью и малыми габаритами.
Альтернативный источник получения энергоносителей позволит человечеству решить проблемы с сохранением окружающей среды. Не стоит забывать и об исчерпывающихся залежах других материалов: угля, газа, дерева. Солнечные лучи – настоящий друг человека.
Использование энергии Солнца на Земле краткий доклад, расскажет Вам о возможностях ее применения с пользой для человека.
Использование Солнечной энергии на Земле
Солнце представляет собой светящийся огромный газовый шар, в котором протекают достаточно сложные процессы и постоянно выделяется энергия. Благодаря ей существует жизнь на нашей планете: нагревается атмосфера и поверхность планеты, дуют ветра, нагреваются океаны и моря, произрастают растения и так далее.
Солнечная энергия способствует образованию ископаемым видам топлива, преобразовывается в теплоту и холод, электричество и движущую силу. Светило испаряет воду, влагу превращает в водные капли, образует туманы и облака. Одним словом, энергия Солнца создает гигантский круговорот влаги на планете, систему воздушного и водяного отопления планеты.
Когда солнечный свет попадает на растения, то вызывает у них процесс фотосинтеза, рост и развитие. Прогревая почву, он формирует ее климат, давая жизненную силу микроорганизмам, семенам растений и все существам, которые населяют почву. Без солнечной энергии живые организмы были бы в состоянии спячки (анабиоза).
Примеры использования солнечной энергии в народном хозяйстве
Солнечная энергия — это восстанавливаемый естественным путем источник энергии и, что важно, экологически безопасный. Ученые со всего мира работают над расширением возможности ее использования. Во многих странах созданы государственные программы для разработки технологий применения солнечной энергии.
Наибольшее потребление солнечной энергии наблюдается в Турции и Израиле. А рекордное число оборудованных домов системой солнечного нагрева воды находится на Кипре.
В сельскохозяйственной деятельности, а именно в агропромышленном комплексе, также применяется солнечная энергия. Планируется внедрить ее во все отрасли народного хозяйства. Свободные площади стен и крыш домов, хозяйственных построек позволяют накапливать достаточные количества электроэнергии, причем бесплатной. Фотоэлектрические системы можно применять для работы электропастуха на выпасах, насосов, электроножей, медогонок на пасеке, для обеспечения жилых зданий электричеством.
Воздушные коллекторы, работающие на солнечной энергии, создают среду для проживания людей и сельскохозяйственных животных, а также поддерживают показатели влажности и температуры на одном, заданном уровне.
Теплицы и парники, оборудованные гелиопанелями, накапливают и сохраняют тепло, обеспечивая микроклимат для растений.
Устройства на основе солнечной энергии применяются для проветривания и отопления овоще- и зернохранилищ, поддерживая заданные параметры человеком.
Надеемся, что «Использование энергии Солнца» реферат помог Вам подготовиться к занятию. А свое сообщение о солнечной энергии Вы можете оставить через форму комментариев ниже.
На сегодняшний день проблема расхода энергии стоит достаточно остро - ресурсы планеты не бесконечны и за время своего существования человечество изрядно опустошило то, что было дано природой. На данный момент активно проводится добыча угля и нефти, запасы которых с каждым днем становятся все меньше. позволила человечеству сделать невероятный шаг в будущее и использовать атомную энергию, привнеся вместе с этим благом огромную опасность для всей окружающей среды.
Не менее остро стоит вопрос экологический - активная добыча ресурсов и их дальнейшее использование пагубно сказывается на состоянии планеты, изменяя не только природу почв, но даже климатические условия.
Именно поэтому особенное внимание всегда уделялось естественным источникам энергии, таким, к примеру, как вода или ветер. Наконец, спустя столько лет активных исследований и разработок человечество «доросло» до использования энергии Солнца на Земле. Именно о нем и пойдет далее речь.
Что в этом привлекательного
Прежде чем переходить к конкретным примерам, выясним, чем же так сильно заинтересовал этот вид добычи энергии исследователей всего мира. Основным его достоянием можно назвать неисчерпаемость. Несмотря на многочисленные гипотезы, вероятность того, что звезда вроде Солнца погаснет в ближайшее время, крайне мала. Значит, перед человечеством открыта возможность получать чистую энергию совершенно естественным путем.
Второе несомненное преимущество использования энергии Солнца на Земле заключается в экологичности этого варианта. Воздействие на окружающую среду при таких условиях будет нулевым, что в свою очередь обеспечивает всему миру куда более светлое будущее, нежели то, которое открывается при постоянной добыче ограниченных подземных ресурсов.
Наконец, следует уделить отдельное внимание тому факту, что Солнца представляет наименьшую опасность для самого человека.
Как на самом деле
Теперь перейдем к сути. Под несколько поэтичным названием «солнечная энергия» скрывается на самом деле преобразование радиации в электричество при помощи специально разработанных технологий. Данный процесс обеспечивают фотоэлектрические элементы, которые человечество чрезвычайно активно использует в своих целях, причем достаточно успешно.
Солнечная радиация
Так уж сложилось исторически, что существительное «радиация» вызывает у человека скорее негативные ассоциации, нежели позитивные в связи с теми техногенными катастрофами, которые миру удалось пережить на своем веку. Тем не менее технология использования энергии Солнца на Земле предусматривает работу именно с ней.
По сути, данный вид радиации представляет собой электромагнитное излучение, диапазон которого находится в промежутке от 2,8 до 3,0 мкм.
Столь успешно используемый человечеством солнечный спектр состоит на самом деле из трех видов волн: ультрафиолетовых (примерно 2%), примерно 49% составляют световые волны и, наконец, еще столько же приходится на Солнечная энергия имеет небольшое количество других составляющих, однако роль их столь незначительна, что особого воздействия на жизнь Земли они не имеют.
Количество солнечной энергии, попадающей на Землю
Теперь, когда состав используемого на благо человечества спектра определен, следует отметить еще одну важную особенность данного ресурса. Использование солнечной энергии на Земле кажется весьма перспективным еще и потому, что она доступна в довольно большом количестве при практически минимальных затратах на переработку. Общее количество излучаемой звездой энергии чрезвычайно велико, однако до поверхности Земли доходит примерно 47%, что равно семистам квадриллионам киловатт-часов. Для сравнения отметим, что всего один киловатт-час сможет обеспечить десятилетнюю работу лампочки мощностью в сто ватт.
Мощность излучения Солнца и использование энергии на Земле, конечно, зависит от целого ряда факторов: климатических условий, угла падения лучей на поверхность, времени года и географического положения.
Когда и сколько
Несложно догадаться, что суточное количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли, постоянно меняется, поскольку напрямую зависит от положения планеты по отношению к Солнцу и движения самого светила. Давно известен тот факт, что в полдень излучение максимально, в то время как утром и вечером количество достигающих поверхности лучей значительно меньше.
С уверенностью можно говорить о том, что использование энергии Солнца будет наиболее продуктивно в регионах, максимально приближенных к экваториальной полосе, поскольку именно там разница между высшими и низшими показателями минимальна, что говорит о максимальном количестве радиации, достигающей поверхности планеты. К примеру, на территории пустынных африканских участков годовое количество излучения достигает в среднем 2200 киловатт-часов, в то время как на территории Канады или, к примеру, Центральной Европы показатели не превышают 1000 киловатт-часов.
Солнечная энергетика в истории
Если мыслить максимально широко, попытки «приручить» великое светило, согревающее нашу планету, начались еще в глубокой древности во времена язычества, когда каждая стихия была воплощена отдельным божеством. Однако, конечно, тогда об использовании солнечной энергии даже речи быть не могло - в мире царила магия.
Тема использования энергии Солнца на Земле стала активно подниматься только в конце XIV - начале ХХ века. Настоящий прорыв в науке был совершен в 1839 году Александром Эдмоном Беккерелем, которому удалось стать первооткрывателем фотогальванического эффекта. Изучение данной темы значительно усилилось, и уже через 44 года Чарльз Фриттс смог сконструировать первый в истории модуль, в основе которого был позолоченный селен. Такое использование энергии Солнца на Земле давало небольшое количество высвобождаемого электричества - общее количество выработки тогда составило не более 1%. Тем не менее для всего человечества это стало настоящим прорывом, открывшим новые горизонты науки, о которых ранее не приходилось даже мечтать.
Весомый вклад в развитие солнечной энергетики внес в свое время сам Альберт Эйнштейн. В современном мире имя ученого чаще связывают с его знаменитой теорией относительности, однако на самом деле Нобелевской премии он был удостоен именно за изучение
До наших дней технология использования энергии Солнца на Земле переживает то стремительные взлеты, то не менее стремительные падения, однако эта отрасль знаний постоянно пополняется новыми фактами, и можно надеяться, что уже в обозримом будущем перед нами откроется дверь в совершенно новый мир.
Природа против нас
О достоинствах использования энергии Солнца на Земле мы уже говорили. Теперь обратим внимание на недостатки данного метода, которых, к сожалению, не меньше.
Из-за прямой зависимости от географического положения, климатических условий и движения Солнца выработка солнечной энергии в достаточном количестве требует огромных территориальных затрат. Суть заключается в том, что чем больше будет площадь потребления и переработки солнечной радиации, тем большее количество экологически чистой энергии мы получим на выходе. Размещение же таких огромных систем требует большого количества свободной площади, что вызывает определенные затруднения.
Еще одна проблема, касающаяся использования энергии Солнца на Земле, заключается в прямой зависимости от времени суток, поскольку выработка ночью будет нулевой, а в утреннее и вечернее время крайне незначительной.
Дополнительным фактором риска является сама погода - резкие смены условий могут крайне негативно сказаться на работе такого рода системы, поскольку вызывают затруднения в отладке необходимой мощности. В некотором смысле ситуации с резкой сменой количества поглощения и выработки могут быть опасными.
Чисто, но дорого
Использование солнечной энергии на Земле затруднительно на данный момент из-за ее дороговизны. Фотоэлементы, необходимые для осуществления основных процессов, имеют достаточно высокую стоимость. Конечно, положительные стороны использования такого рода ресурса делают его окупаемым, однако с экономической точки зрения на данный момент не приходится говорить о полной окупаемости денежных затрат.
Тем не менее, как показывает тенденция, цена на фотоэлементы постепенно падает, так что со временем данная проблема может быть полностью решена.
Неудобство процесса
Использование Солнца как источника энергии представляет затруднение еще и потому, что данный способ обработки ресурсов довольно трудоемок и неудобен. Потребление и переработка радиации напрямую зависят от чистоты пластин, которую обеспечить довольно проблематично. Кроме того, крайне негативно на процессе сказывается и нагревание элементов, которое можно предотвратить только использованием мощнейших систем охлаждения, что требует дополнительных материальных затрат, причем немалых.
Кроме того, пластины, используемые в гелиоколлекторах, после 30 лет активной работы постепенно приходят в негодность, а о стоимости фотоэлементов говорилось ранее.
Экологический вопрос
Ранее говорилось, что использование такого рода ресурса сможет избавить человечество от достаточно серьезных проблем с окружающей средой в будущем. Источник ресурсов и конечный продукт действительно экологически максимально чисты.
Тем не менее использование энергии Солнца, принцип работы гелиоколлекторов заключается в применении специальных пластин с фотоэлементами, для изготовления которых требуется масса ядовитых веществ: свинца, мышьяка или калия. Само их использование вреда окружающей среде не приносит, однако, учитывая ограниченный срок их эксплуатации, со временем утилизация пластин может стать серьезной проблемой.
Для ограничения негативного воздействия на экологию производители постепенно переходят на тонкопленочные пластины, которые имеют более низкую стоимость и менее пагубно сказываются на окружающей среде.
Способы преобразования радиации в энергию
Фильмы и книги о будущем человечества дают нам почти всегда примерно одинаковую картину данного процесса, которая, по сути, может существенно отличаться от действительности. Существует несколько способов преобразования.
Самым распространенным можно назвать уже описанное ранее задействование фотоэлементов.
В качестве альтернативы человечество активно использует гелиотермальную энергетику, основанную на нагреве специальных поверхностей, который позволяет при должном направлении полученной температуры нагревать воду. Если упростить данный процесс максимально, его можно сравнить с баками, которые используются для летнего душа в домах частного сектора.
Еще одним способом применения излучения для выработки энергии является «солнечный парус», который может действовать только в Такого рода система преобразует радиацию в
Проблема отсутствия выработки в ночное время суток частично решается солнечными аэростатными электростанциями, работа которых продолжается благодаря аккумуляции выделяемой энергии и длительности процесса остывания.
Мы и солнечная энергия
Ресурсы энергии солнца и ветра на Земле используются довольно активно, хотя мы часто и не замечаем этого. Ранее уже упоминалось простонародное нагревание воды в летнем душе. По сути, чаще всего солнечная энергия используется именно для этих целей. Тем не менее есть масса других примеров: почти в каждом магазине осветительной техники можно найти накопительные лампочки, которые могут работать без электрического тока даже ночью благодаря энергии, аккумулированной за день.
Установки на основе фотоэлементов активно используются на всевозможных насосных станциях и вентиляционных системах.
Вчера, сегодня, завтра
Один из важнейших ресурсов для человечества - солнечная энергия, и перспективы ее использования чрезвычайно велики. Данная отрасль активно финансируется, расширяется и совершенствуется. Сейчас солнечная энергетика максимально развита в США, где некоторые регионы используют ее как полноценный альтернативный источник питания. Так же электростанции такого типа работают в Другие же страны давно взяли курс на данный вид получения электроэнергии, что в скором времени, возможно, решит проблему загрязнения окружающей среды.