Солнечная энергетика

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Достоинства

· Общедоступность и неисчерпаемость источника.

· Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки

· Зависимость от погоды и времени суток.

· Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

· При промышленном производстве -- необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.

· Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).

· Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

· Нагрев атмосферы над электростанцией.

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:

· фотовольтаика — получение электроэнергии с помощью фотоэлементов;

· гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Этот луч солнца используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для электрогенерации по аналогии с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии.

Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется с помощью тепловых машин:

· паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

· двигатель Стирлинга;

· термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

· солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Компания Siemens.

В настоящее время «Сименс» является одним из ключевых участников самого масштабного и сложного европейского проекта в области солнечной энергетики: программы Desertec Industrial Initiative. Его основная задача – обеспечение 15% потребностей Европы в электроэнергии за счет солнечных электростанций. Благодаря тому что «Сименс» обладает опытом и необходимыми технологиями в области создания и управления электростанциями, а также создания системы передач тока с минимальными потерями, концерн играет в Desertec ключевую роль. И эта роль еще более возрастает, если учесть огромное количество решений в области охраны окружающей среды в портфеле «Сименс».

Действующие солнечные парки «Сименс» установлены уже на всех континентах, причем концерн поставляет масштабные установки мощностью более 2 МВт. Технические характеристики оборудования всегда приспособлены к конкретным географическим условиям: в зависимости от солнечной активности в определенной местности используются фотогальванические панели, концентраторы солнечной энергии или промышленные фокусные зеркала с парогенераторами.

В 2009 году «Сименс» открыл новый производственный цех в городе Гёрлитц (Германия), который выпускает турбины, отличающиеся высокой производительностью, надежностью и эксплуатационной гибкостью. Для дальнейшего совершенствования производимого оборудования «Сименс» приобрел компании Solel Solar Systems (израильская компания, производящая оборудование) и Archimede Solar (Испания, разработчик оборудования). За счет этого концерн занял ведущие позиции на рынке и постоянно укрепляет их.

Солнечная энергетика должна обеспечить 15% потребностей Европы в электроэнергии.

Инновационные разработки «Сименс» помогают решать проблему не только производства, но и передачи электроэнергии. Дело в том, что солнечные электростанции, которые находятся, например, в Африке, в идеале должны будут снабжать электроэнергией Европу. А передача тока на такие большие расстояния всегда связана с огромными потерями. Применение технологии передачи HVDC, которую разработал «Сименс», снижает потери до 10% на 3 тыс. км. Специалисты концерна уверены, что эта технология будет пользоваться огромным спросом в Европе, где энергопотребление будет только расти.

Фотоэлектрические элементы на транспортных средствах

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта.

В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши ж/д поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем.

Компания Solatec LLC продаёт тонкоплёночные фотоэлектрические элементы для установки на крышу гибридного автомобиля Toyota Prius. Тонкоплёночные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег автомобиля на 10 %.

Ещё 20 ноября 1980, Стив Птачек совершил полет на самолёте Solar Impulse, питающемся только солнечной энергией. На 2010 г. солнечный пилотируемый самолет продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.

Поиск по сайту: