Реакция термоядерного синтеза легких элементов в глубинах Солнца порождает колоссальную энергию солнечного излучения. Количественно это излучение характеризуется интенсивностью I₀ - это мощность лучистой энергии, приходящей за пределами земной атмосферы в секунду на квадратный метр площадки, перпендикулярной солнечным лучам. Для среднего расстояния от Солнца при движении Земли по эллиптической орбите I₀ = 1,35 кВт/м2 . Суммарная мощность лучистой энергии, поступающей к земной атмосфере, равна примерно 180 млн ГВт (суммарная мощность электростанций России - 215 ГВт). Количество солнечной лучистой энергии, приходящей за год к атмосфере Земли, составляет колоссальную величину 1,57*10¹⁸ кВт·ч. 45% приходящей лучистой энергии приходится на видимый свет (длины волн 0,4...0,75 мкм), 45% - на инфракрасное (тепловое) излучение, 10% - на ультрафиолетовые лучи.

Баланс лучистой энергии Земли представлен на рис. 3.1. Около 28% приходящей от Солнца лучистой энергии отражаются облаками и аэрозолями обратно в космическое пространство. Тепловое (инфракрасное) излучение Земли составляет 114% приходящей от Солнца, из них 42% возвращаются атмосферой, а остальные уходят в космос. По поверхности планеты приходящая энергия перераспределяется морскими течениями и ветрами.

Рис.3.1. Баланс лучистой энергии Земли

Локальные значения лучистой энергии Солнца, приходящей к поверхности литосферы или гидросферы, зависят от ориентации к Солнцу (освещенности), облачности, запыленности воздуха, высоты над уровнем моря, времени года и суток. В средних широтах днем интенсивность солнечного излучения I достигает 800 Вт/м2 летом и 200.350 Вт/м2 зимой, уменьшаясь до нуля с заходом Солнца.

Лучистая энергия Солнца используется биосферой со времен появления жизни на планете. Превращение солнечной энергии в механическую впервые было продемонстрировано на Всемирной выставке в Париже, когда солнечный коллектор приводил в движение паровую машину.

Несмотря на относительно низкую плотность лучистой энергии, солнечная энергетика интенсивно развивается в последние годы. В США введены 8 крупных солнечных электростанций (СЭС) модульного типа общей мощностью около 450 МВт, энергия поступает в энергосистемы штатов. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей в мире достиг 300 МВт в год, из них 40% приходится на долю США. В настоящее время в мире работают более 2 млн гелиоустановок теплоснабжения. Площадь солнечных теплофикационных коллекторов в США составляет 10 млн м2 , в Японии 8 млн м2. Солнечная энергия находит применение в зерносушилках, опреснительных установках, в установках энергоснабжения космических станций и т.д.

Реализуются экзотические проекты. Так, правительство Австралии приняло план строительства "Солнечной башни" с диаметром основания 130 метров и высотой 1 км. У подножия башни раскинется огромная теплица диаметром 7 км. Воздух, нагретый в теплице, будет устремляться в трубу, вращая установленные в ней ветродвигатели. Мощность ВЭС должна составить 200 МВт. Стоимость проекта оценивается в $308 млн.

Автор: Лабейш В.Г.