Гелиотехника

ГЕЛИОТЕХНИКА (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 году О. Соссюр построил гелиоустановку типа «горячий ящик» (плоский прямоугольный ящик, обычно застеклённый, герметичный или с вентиляционным отверстием в стенках, который обращён тепловоспринимающей поверхностью к солнечным лучам). Интерес к гелиотехнике заметно повысился во 2-й половине 19 века: появились опытные образцы воздушных и паровых солнечных двигателей А. Мушо (Франция), Дж. Эриксона (Швеция), А. Эниаса (США). В России в 1890 году В. К. Цераский провёл серию экспериментов с плавкой различных металлов, помещая их в фокусе параболического зеркала. В 1912 году 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 годах 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 (смотри Солнечная батарея). С энергетической точки зрения наибольший интерес представляет вопрос о создании крупных гелиоэлектрических станций мощностью от 10 МВт и более. В Австралии (близ г. Милдьюра) строится гелиостанция проектной мощностью 200 МВт. Её прототип (мощностью в 50 кВт) сооружён в Испании в 1982.

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, загородные лагеря для детей, теплица, мастерская, душевая-баня и тому подобное). 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).

Лит.: Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: теория и эксперимент. М., 1987; Андреев В. М., Грилихес В. А., Румянцев В. Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.,1989; Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М., 1990; Лаврус В. С. Источники энергии. М., 1997; Лабунцов Д. А. Физические основы энергетики. М., 2000.