Введение с. 5-6.

Возрастающее разрушение окружающего мира будет стоять на первом месте среди главных проблем. Многочисленные последствия, как например парниковый эффект или гибель лесов, являются наряду с другими - следствием энергоснабжения. Различные возобновляемые источники энергии делают возможным покрывать наши потребности в энергии меньшим воздействием на окружающую среду.

Это книга для студентов или людей, заинтересованных в технике. Наряду с описанием технологии использования возобновляемых источников энергии, будут представлены расчеты и примеры симуляции процессов. При этом основной вопрос ляжет на технологии с большим потенциалом развития как солнечная энергия, фотоэлементы и ветряная энергия.

Занимаясь тематикой возобновляемой энергии, невозможно, разделять вопросы проблем сегодняшнего энергосбережения и общественной политики. Должен быть найден какой-то компромисс в изложении тематики. Для учебника с основным техническим вопросом существует обязанность нейтрально относиться к технологии. Тем не менее, субъективного влияния автора практически невозможно избежать. Уже сама тема и представление данных является мнением автора.

По этим причинам обоснованно отказываются от разделения технологических аспектов появляющихся проблем и общественной политики. Это скорее относят к цели инженерных наук, чем к следствию использования развитой технологии.

В широких кругах существует мнение, что техника не может вызывать негативных последствий. Только использование определенных технологий ведет к негативным последствиям. Тем не менее человечество безответственно интересуется техническими инновациями только вокруг техники. Часто тяжело оценивать воздействие новых или уже давно известных технологий. Именно поэтому существует обязательство критически оценивать последствия и предостерегать от возможных убытков своевременно в развитии техники. Вокруг этого факта, данная книга попытается указать на факты возможных негативных последствий.

По моему опыту в учебной области большинство людей заняты вопросами возобновляемой энергии, а также занимаются вопросами последствий классических технологий. В большинстве случаев предпочтительным является связывание техники и общественной политики. Поэтому в этой книге будут не только вопросы технологии, но и в первой и одиннадцатой главе также проблемы также проблемы энергетики. При этом делается упор на объективное высказывание с актуальным цифровым материалом. Целью является предоставить факты и аспекты и предоставить собственное мнение читателям и читательницам.

На этом месте я благодарю всех, чьи содержательные и изобразительные стимулы способствовали созданию этой книги.

Особенно мотивировали меня также многочисленные вопросы и дискуссии во время создания книги. Мне показалось, что как раз в вопросах технических проблем затронуты важные темы, которые часто игнорируются, так как ставят под вопрос наш прежний образ действия. Решение может быть трудным, но тем не менее найдено. К тому же, если конструктивные разговоры - первый шаг, я надеюсь, что эта книга внесет свой вклад.

Berlin, im Januar 1998 Volker Quaschning

2. Солнечное излучение с. 50-52

2.1. Введение

Солнце это крупнейший из возобновляемых источников энергии. Тепло земли и притяжение земли, как уже говорилось в предыдущей главе, по сравнению с энергией солнца - незначительны. Солнечное излучение может быть использовано непосредственно от солнечных коллекторов (тепловых) или фотоэлектрических схем. Энергия ветра и воды косвенно в конечном счете могут быть отнесены к солнечной энергии. Так, точное знание солнечной радиации для расчета и симуляции множества регенеративных энергосистем имеет важное значение в главе солнечной радиации. Она включает в себя главным образом вычисления в области фотометрии. Основные фотометрические величины представлены в таблицу 2.1., и в таком случае использование солнечной энергии в основном лучистых физических величин имеет важное значение. Фотометрические величины относятся только к видимой части спектра, в то время как солнечные лучи могут также иметь части ультрафиолетового и инфракрасного диапазона.

Во многих последующих расчетах важны постоянные величины, которые перечислены в приложении.

Таблица 2.1. Важные радиометрические и фотометрические величины [DIN5031]

Радиометрические велочины				Фотометрические величины
Наименовение	Обозначение	Размерность	Наименовение		Обозначение	Размерность
Энергия излучения	Qe	Ws	Количество света		Qv	lm s
Мощность излучения	Φe	W	Световой поток		Φv	lm
Спец. излучение	Me	W/m2	Спец. Световое излучение		Mv	lm/m2
Интенсивность излучения	Ie	W/sr	Сила света		Iv	cd = lm/sr
Плотность	Le	W/( m2 sr)	Яркость		Lv	cd/m2
Сила освещения	Ee	W/ m2	Освещенность		Ev	lx = lm/m2
Освещение	He	Ws/ m2	Экспозиция		Hv	lx s

Единицы измерения: W=Вт; m = метр; s=секунда; sr=стерадиан; lm=люмен; lx=люкс; cd=канделла

2.2. Термоядерный реактор Солнце

Солнце - центр нашей солнечной системы. Считается, что она излучает на текущей яркости уже 5 млрд. лет, и ее дальнейшая жизнь, вероятно, будет с тем же порядком величины. Солнце состоит на 80% из водорода, на 20% из гелия и только на 0,1% из других элементов. Таблица 2.2. несет основную информацию о солнце в сравнении с землей.

Таблица 2.2. параметры Солнца и Земли

	Солнце	Земля	Соотношение
Диаметр	1 391 320 км	12 756 км	1:109
Окружность	4 370 964 км	40 075 км	1:109
Площадь	6,081∙1012 км2	5,101∙108 км2	1:11 897
Объем	1,410∙1018 км23	1,0833∙1012 км3	1:1 297 590
Масса	1,9891∙1030 кг	5,9742∙1024 кг	1:332 946
Плотность	1,409 г/см3	5,516 г/см3	1:0,26
Ускорение свободного падения	274,0 м/с2	9,81 м/с2	1:28
Температура поверхности	5 777 К	288 К	1:367
Температура ядра	15 000 000 К	6 700К	1:2 200

Мощность излучения Солнца исходит из процессов ядерного синтеза. Через различные промежуточные реакции из четырех ядер водорода получается одно ядро гелия, два нейтрона, два позитрона, 2 нейтрино и некоторое количество энергии. Уравнение реакции, показанной на рисунке 2.1. таким образом, гласит:

Рисунок 2.1. слияние четырех ядер водорода в ядро гелия

Если рассмотреть массы атомных компонентов до и после реакции, можно заметить, что общая масса снизилась после реакции. Соответствующие массы частиц могут быть взяты из таблицы 2.3.

Разность масс рассчитывается по следующей формуле:

Таблица 2.3. Различные массы частиц и нуклидов (1 u = 1,660565·10⁻²⁷ кг)

Частицы т.н. нуклиды	Масса	Частицы т.н. нуклиды	Масса
Электрон (e-)	0,00054858 u	Водород (1H)	1,007825032 u
Протон (1p)	1,00727647 u	Гелий (4He)	4,002603250 u
Нейтрон (1n)	1,008664923 u	Альфачастица (4α)	4,0015060883 u

В этом расчете пренебрегали массой нейтрино. Масса одного позитрона соответствует массе электрона. Общая масса всех частиц, образующихся после слияния, таким образом, менее чем сумма всех частиц, участвующих в слиянии перед реакцией. Дефект массы объясняется выделением энергии на величину , согласно выражению