Гелиотехника

Гелиоте́хника (от гелио… и техника), отрасль техники, охватывающая теоретические основы, практические методы и технические средства преобразования энергии солнечной радиации в энергию других видов (например, тепловую, электрическую), удобную для практического использования. Солнечное излучение относится к возобновляемым источникам энергии. Плотность потока солнечного излучения на границе атмосферы достигает 1,4 кВт/м² , однако значительная часть его поглощается земной атмосферой. На уровне моря плотность прямой солнечной радиации редко превышает 1,02 кВт/м² . В гелиотехнических расчётах принимают среднее значение этой величины, равное 0,815 кВт/м² . Попытки использовать энергию солнечного излучения предпринимались ещё в древности, но серьёзного практического применения они не имели. В 1770 г. О. Соссюр построил гелиоустановку типа «горячий ящик» (плоский прямоугольный ящик, обычно застеклённый, герметичный или с вентиляционными отверстиями в стенках, который обращён тепловоспринимающей поверхностью к солнечным лучам). Интерес к гелиотехнике заметно повысился во 2-й половине 19 в.: появились опытные образцы воздушных и паровых солнечных двигателей А. О. Мушо (Франция), Дж. Эриксона (Швеция), А. Эниаса (США). В России в 1890 г. В. К. Цераский провёл серию экспериментов с плавкой различных металлов, помещая их в фокус параболического зеркала. В 1912 г. по предложению Ф. Шумана (Германия) и У. Бойса (Великобритания) вблизи Каира (Египет) была сооружена крупная по тому времени солнечная энергетическая установка мощностью около 45 кВт. В 1930-х гг. разработаны методы инженерного расчёта гелиоустановок, которые всё чаще стали применяться (главным образом в районах с большим числом солнечных дней в году) в качестве источников электроэнергии для подогрева воды, сушки фруктов, грибов, сена и другой сельскохозяйственной продукции, создания микроклимата в теплицах, ангарах, хранилищах и др. Важное значение приобрели работы по прямому преобразованию лучистой энергии Солнца в электрическую в связи с освоением космического пространства (см. Солнечная батарея). С энергетической точки зрения наибольший интерес представляет вопрос о создании крупных гелиоэлектрических станций мощностью от 10 МВт и более.

Широкое распространение получают солнечные нагревательные системы горячего водоснабжения и обогрева закрытых помещений (односемейный жилой дом, санаторий-пансионат сельского типа, полевая животноводческая ферма, полевой стан, столовая и водный бассейн загородного лагеря для детей, теплица, мастерская, душевая-баня и т. п.). Основной потребитель гелиотехники – сельские районы, где её применение для нужд теплоснабжения даёт существенную экономию топливно-энергетических ресурсов. Практическому использованию солнечной энергии препятствуют её сравнительно малая плотность и непостоянство поступления. Из-за этого приходится применять большие поверхности, улавливающие радиацию Солнца, либо устанавливать гелиоконцентраторы, позволяющие повысить плотность потока и получить высокую температуру на приёмной поверхности преобразователя. Непостоянство солнечной энергии заставляет прибегать к аккумулированию энергии (с помощью тепловых, электрических и других аккумуляторов).