1598005388-75817e507af1149f1b780e44ae0a31ce (811205), страница 2
Текст из файла (страница 2)
4. Солненная отонительная система е НьиМехико (Баэр) ся, цена ее может стать настолько высокой, что использование ее в качестве источника энергии для отопления вскоре буддт нерентабельным. Каково положение с другими источниками энергии? 1.1. УГОЛЬ Запасы угля до сих пор достаточно велики, особенно в Советском Союзе, США и Китае. Специалисты предполагают, что его количество доходит до 7600 млрд. т, что максимальное использование угля будет достигнуто приблизительно к 2150 г. и что уголь не будет считаться дефицитом вплоть до 2300 г. Уголь был первым источником энергии, использование которого вызвало необходимость охраны окружающей среды.
В 1307 г. в Лондоне все печи для обжига извести, использующие уголь, были запрещены по причине выделения тяжелого дыма. Добыча угля становится все более трудоемкой: 50 лет назад разрабатывались месторождения угля на глубине 350 м, а сегодня средняя глубина залега- !в 1 о АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ Это одна из величайших надежд нашего века, В настоящее время в Америке 5%, в Европе 1% потребности в энергии удовлетворяется с помощью атомных источников. Согласно прогнозам Комиссии по атомной энергии при ООН, 70% мировых потребностей в энергии в 2000 г. будет удовлетворяться атомной энергией. Предполагается, что в 1985 г. атомная энергия будет обеспечивать в США 16,77о энергетических потребностей, во Франции— 50оД, ФРà — 25%, в Великобритании — ?%. Однако существует слишком много нерешенных технических проблем, а теоретические разработки не могут еще внедряться в практику.
Термоядерный реактор, в котором происходят те же процессы, что и на Солнце, изучается с 1952 г., но пока еще сомнительно, что эта проблема будет решена до 2000 г. Трудности и опасность использования атомной энергии хорошо известны из многих дискуссий и средств массовой информации во всех странах. Основная проблема состоит в том, что ученые 77 лет спустя после открытия первых радиоактивных элементов до сих пор не знают, как поступать с радиоактивными отходами и что делать с реакторами после нх амортизации, Если эти проблемы не найдут экономического и экологического разрешения, то цена на атомную энергию будет высокой не только для развивающихся, но и для развитых капиталистических стран.
Будем надеяться, что решение этих неотложных проблем будет найдено, иначе мечта об Атомном веке закончится, не начавшись, и исследования в этой области войдут в историю человечества как самое ошибочное капиталовложение нашей цивилизации. !ли ДРУГИЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ Другие классические виды энергии, такие, как сила воды (5% в 1975 г., приблизительно 2% в !985 г.), природный газ (открытый около 50 лет назад) в настоящее время пригодны в ограниченных количествах.
Опи смогут обеспечить только небольшую часть наших будущих потребностей в энергии. Уже давно специалисты знали о неудовлетворительном состоянии энергетической экономики, но особенно это стало ясно во время нефтяного кризиса !973 г. Так что сейчас можно сказать, что эмбарго на нефть принесло больше пользы, чем тот дешевый поток нефти, который был нам доступен в последние 15 лет.
В самом деле, мы, видимо, должны быть благодарны тому обстоятельству, что повышение цен на нефть стимулировало по- иски новых источников энергии, ие загрязняющих окружающую среду, а также привело к тому, что правительства и частные предприниматели готовы вложить большие средства в исследовательские работы по изысканию альтернативных источников энергии. В настоящее время исследуются энергия ветра, геотермический, биологический газ и другие виды энергии, но самый большой и самый чистый энергетический источник лежит от нас на расстоянии 149 млн.
км. Это Солнце. 2. СОЛНЦЕ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ «Перевозчик» солнечной энергии — излучение. Оно состоит из видимых световых лучей и невидимого ультрафиолетового и инфракрасного излучения (рис. 5). Видимые световые лучи имеют длину волны от 0,4 р до 0,8 р (1р=10 — г м), длина волны ультрафиолетовых лучей меньше 0,4 !г, а инфракрасных — болыпе 0,8 !л.
Примерно 9% солнечного излучения лежит в полосе теплового излучения. Солнце, ярко светящийся газовый шар, состоит в основном из водорода (70%) и гелия (27%). Энергия — это результат термоядерных реакций. При этом Солнце теряет миллионы тонн своей массы каждую секунду. Интенсивность излучения на поверхности Солнца 70 — 80 тыс. кВт/м' при температуре 6000' С, Наша Земля получает небольшую, но значительную часть этой энергии — приблизительно 180 000 млрд. кВт. Это примерно в 18 тыс.
раз больше, чем то количество энергии, которое человечество выработало к сегодняшнему дню на всей Земле. За пределами земной атмосферы поток излучения составляет 1394 Вт/мг, или 2 кал/см' в мин. Эта величина называется солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, огромное количество этого излучения (30 — 40%) рассеивается, и поверхность Земли на уровне моря в ясный день получает 0,855 кВт/ме — 1кВт/ме прямой радиации.
Естественно, что часть (около 50%) рассеянного в атмосфере света достигает поверхности Земли также в виде энергии. Продолжительность солнечного излучения и его интенсивность зависят от времени года, погодных условий и, конечно, от географического положения местности, Около 25% поверхности Земли получает солнечный свет, т.
е. прямое солнечное излучение, в течение всего дня. В большинстве стран продолжительность действия прямого солнечного света и интенсивность излучения измеряются десятками дней. Для технических расчетов пользуются среднегодовыми показателями, из которых выводятся средние величины для каждого часа дня и каждого месяца.
Эти величины определяются отдельно для горизонтальных и различным образом ориентированных вертикальных поверхностей. Пользуясь такими данными, можно получить соответствующие значения эффекта радиации для каждого часа дня. й1 Прй140Е ИЗЛУЧЕНИЕ излучение называется солнечным светом. Его интенсив. ность и и продолжительность имеют решающее значение для солнечнои ин ой инженерии.
Они контролируются постоянными измерениями, в результате которых вычисляется нх средняя величина. В центре Швейцарии (около 400 м над уровнем моря) самая вы сокая величина прямого излучения наблюдается в апреле и в конце сентября. Например, в районе Цюриха (48' с. ш., 400 м над уровнем мо- Волна полосы частот, обычно пригодной для разных видов использовЬния . 20 пэ ь 15 ь к 10 и с Ю О. с ь 05 250 500 1000 1500 2000 2500 длина волны Кривая спектрального иэлунения.
Солнечная энергия — аттестация лИК, май 197б г. (с разрешения ИК вЂ” !ЛЕЗ) 13 ! ! ! ! ! ! ! ! тепловое использование солнечные камеры цэотохимия !2 т ~З Чэотобиология 500 1000 1500 2000 2500 Солнечное спектральное излучение эа пределами околоземной атмошреры Кривая для тела черного цвета ь Солнечная спектральная радиао,ия нв уровне моря, прямые лучи (месса Ьоздухв 1, ясная погода) т А в Л НЦ А 1, ГОДОВАЯ ПРОДОЛЖИтеЛЬИОСТЪ СОЛНечнОЙ РАдИАЦиИ. ч! год Милан Берлин Берн Бостон 2.2.
РАССЕЯННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 2.3. ПОЛНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (ВСЕСТОРОННЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ) 2045 3200 1694 261 1 !702 Т А и Л И Ц А 2. СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДНЕВНОЙ СОЛИЕЧИОЙ РАДНАЦ14И* Ч 8 В 1О 11 12 2 а 4 Месяцы 2.4. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ря) прямое излучение в солнечный день в апреле в полдень составляет 875 Вт!Ма, а 21 декабря 7?5 Вт!Ма. В Англии эти вели- чины соответственно равны 700 и 200 Вт/м'. Рассеянное излучение — результат прохождения солнечных лучей через атмосферу. Оно по-разному распределяется по всему полушарию и во многих отношениях слабее, чем прямое излучение. Тем не менее оно может быть использовано с целью обогревания. Даже в облачный зимний день в Центральной Европе рассеянное излучение дает 50 300 Вт/мт.
Рассеянное излучение не имеет определенной ориентации, оно происходит по всем направлениям, Полное излучение — сумма прямого и рассеяниого излучения — одно из самых важных значений для метеорологических наблюдений, поскольку оно сразу же может использоваться для вычисления энергетического баланса.
В Лондоне (52' с. ш.) максимальная величина дневного полного излучения за месяц для горизонтальной поверхности равна 5 кВт ч/ма (18 М3/мх) в день в июне и соответственно минимальное — 0,42 кВт ч/и' (1,5 М3/м2) в день в декабре. Полное излучение зависит от ориентации исследуемой поверхности относительно поступающей солнечной радиации. Например, в Европе в июне горизонтальная поверхность получает примерно в два раза больше, чем вертикальная, например 18 М3/мт в день против 10 М3/мт в день, но в декабре почта в два раза меньше: горизонтальная поверхность 1,5 М3/м2 в день, вертикальная — 3,5 М3/мя в день.
Исходя из метеорологических данных для определенного района можно определить оптимальную ориеитацию здания и установить оптимальное положение солнечных коллекторов. Она зависит от географического положения и климатических условий. Максимальной величины продолжительность солнечного излучения достигает в пустыне (например, в Сахаре 4000 ч в год) нли высоко в горах. Интенсивность и среднегодовая продолжительность солнечного излучения определяют количество солнечной энергии для данного географического района (табл. 1 †' 7). Бриндизи Ванкувер Вашингтон Вена Гамбург Генуя Гонолулу Грац Женева Зальцбург Инсбрук Копенгаген Лондон Лос-Анджелес Лугано Марсель Абердин Берлин Бсрмннгем Бостон Ванкувер Вашингтон Вена Гамбург Гонолулу Лондон Лос-Анджелес Нью-Йорк Пярт Сидней Торонто Цюрих Чикаго 2 2 1 5 2 4 2 2 7 2 7 5 !О 7 3 2 4 ' 1705 1756 26!5 259! !900 1540 1891 1559 2288 3041 !903 1037 1712 1765 1680 1650 3284 2100 2654 3 3 2 6 3 5 3 2 б 2 7 6 Ю 7 4 3 5 Мюнхен Неаполь Нью-йорк Ницца Париж Псрпнньнн Парт Рим Сахара Сидней Тель-Авив Торонто Тунис Цюрих Чикаго Штуттгарт 6 8 6 9 8 9 8 8 9 ? 10 д 6 7 8 7 !О 5 8 б 10 !О 10 8 7 10 6 !1 !О 6 6 9 7 1! 5 7 5 8 9 8 6 1О б !! 9 б 6 8 7 !О 4 6 4 8 6 8 7 6 9 5 1О 8 9 ь 6 6 8 1906 1730 2396 2677 2775 1840 2560 3000 2491 4000 3000 3500 ! ! ! 5 1 4 1 7 1 7 5 !О 6 2 2 4 Гб Т А Ь Л И Ц А 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
