(067) 468-68-36
(067) 468-68-36
(093) 468-68-36

Прием звонков:

Пн-Пт9:00-18:00
Сб-ВсВыходной

Развитие фотоэнергетики

10/01/2017

Первый солнечный водонагреватель был придуман в 1909 году. Поскольку в послевоенное время цены на газ и электричество были довольно низкими, большим спросом в те времена пользовались нагреватели воды, которые работали на электроэнергии или природном газе. 

Наше Солнце – очень мощный источник энергии. Суммарная мощность теплового потока от солнечных лучей, освещающих на протяжении 22 дней поверхность, равную площади нашей планеты, соответствует потенциалам всего органического топлива, которое скрыто в недрах Земли. Но главная проблема состоит в том, как эту колоссальную энергию задействовать в полезных целях. 

Уже давно придуманы способы получения электрической энергии из солнечного излучения: косвенный и непосредственный. 

Первый способ подразумевает концентрацию лучей для получения достаточной температуры, чтобы вода переходила из жидкой фазы в газообразную, и была задействована в специальных механизмах – генераторах электрического тока. Работа таких систем прекращается при отсутствии солнечных лучей. Значит, в пасмурный день или ночью они не способны функционировать. Поверхность элементов системы, которая принимает солнечную энергию, должна изменяться по мере изменения интенсивности и продолжительности потока солнечной радиации. Согласно расчетам для наиболее жарких и засушливых частей Земли, например, Центральная Австралия, Северная и Западная Америка, чтобы солнечная электростанция производила 1000 МВт энергии, в ее составе должны находиться коллекторы с общей площадью поверхности равной от 13 до 25 квадратных километров. Площадь, которую занимает обычная тепловая электростанция, меньше, но с учетом размера пространства открытого карьера для добычи угля, она ее превзойдет. 

Для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию используется фотоэффект – явления высвобождения из атомов веществ электронов под действием электромагнитных волн, к природе которых относится и свет. Для этого были специально разработаны солнечные батареи, входящие в состав солнечных электростанций. Солнечные батареи изготавливают из специального материала, к примеру – силикона, на поверхности которого возникает разность потенциалов вследствие облучения. А, значит, на них возникает электричество. Основное преимущество таких станций – равная эффективность. К основным недостаткам можно отнести их невысокий КПД, дороговизну и потребность в аккумуляторах для накапливания энергии, поскольку количество производимой ими энергии сильно зависит от освещенности поверхности батарей. 

Был разработан способ преобразования энергии солнца в электричество без использования аккумуляторов. Он состоит в получении энергии за счет разницы температур на поверхности океана и его глубине. Первую станцию такого типа собираются ввести в эксплуатацию в ближайшее время.

По мнению экспертов из США, термоэнергия солнечных лучей является довольно перспективной. Ее производят с использованием рефлекторов, которые концентрируют солнечную энергию и производят нагрев воды. Выпуском тепловых коллекторов также занимается РФ (г. Жуковск, Ковроский механический завод). Производительность изготавливаемых элементов достигает 100000 м³/год.


Если проследить историю развития данной технологии, можно отметить снижение стоимости солнечных батарей. К примеру, затраты на производство 1 кВт*ч энергии, вырабатываемой с помощью батарей, составляли 60 долларов, спустя 10 лет – 1 доллар, а на сегодняшний день – от 20 до 30 центов. Эта тенденция привод к росту спроса на солнечные батареи примерно на 25% ежегодно. Общая мощность тока, которую могут произвести батареи, приобретенные в мире за 1 год, - свыше 40 МВт. В 70-х годах прошлого века в лабораторных условиях удалось добиться показателя КПД солнечных батарей в 18%. На сегодняшний день опытные образцы обладают КПД: 28,5% (кристаллический кремний), 35% (двухслойные пластины из антимода галлия и арсенида галлия). На сегодняшний день придуманы солнечные элементы в виде тонких пластин из полупроводников. Их КПД довольно низкий – всего 16%, но стоимость составляет всего 1/10 часть цены современной батареи.

Наиболее перспективным считается получение электричества на основе энергии солнца для развивающихся стран, особенно их сельских районов. С учетом жизненного цикла фотоэлектрических установок, они являются более выгодными, чем генераторы мощностью до 20 кВт, работающие на дизельном топливе. К примеру, в Индии функционируют около 5 млн дизельных станций с средней мощностью 3,5 кВт. Если решат заменить их все на фотоэлектростанции, нынешний мировой сбыт последних возрастет в 25 раз. 

Энергия солнца перспективная для систем отопления и горячего водоснабжения как в промышленности, так и сельском хозяйстве любой страны. Во многих странах довольно эффективно используют установки солнечного теплоснабжения, в составе которых находятся солнечные коллекторы. Благодаря их использованию в США удается экономить около 1,5 млн тонн топлива. Общая площадь солнечных коллекторов в этой стране составляет примерно 10 млн квадратных метров. В нашем государстве их общая площадь меньше в 100 раз. 

Несмотря на то, что на сегодняшний день затраты на получение гелиотермической электроэнергии в 4 раза меньше, чем от энергии солнечного излучения, считается, что последняя станет фундаментом энергетической системы в недалеком будущем. Пока она имеет один недостаток – невысокую эффективность, но ожидается, что затраты на преобразование солнечной энергии в электрическую могут значительно сократиться. Ученые стремятся разработать и ввести в эксплуатацию элементы с более высоким КПД и уменьшить стоимость 1 кВт*ч производимой ими энергии до 10 центов. 

Солнечным электростанциям не свойственны недостатки, которые характерны для станций других видов. Они не оказывают пагубного влияния на экологию, достаточно мобильны (если это требуется), не нуждаются в постоянном обслуживании, не содержат движущихся элементов. Поэтому, по мнению экспертов, солнечная энергия – квинтэссенция энергетики.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв