Переваги і недоліки сонячної енергетики

03.04.2017

Переваги і недоліки сонячної енергетики

Переваги і недоліки сонячної енергетики

Сонячна енергія — галузь господарства, пов’язана з використанням сонячного випромінювання для отримання енергії. Сонячна енергетика використовує невичерпне джерело енергії, не викликає шкідливих відходів і є екологічно чистою.

Сонячна енергетика грунтується на тому, що потік сонячного випромінювання, що проходить через ділянку площею 1 м. кв. розташований перпендикулярно потоку випромінювання на відстані однієї астрономічної одиниці від Сонця (на вході в атмосферу Землі), дорівнює 1367 Вт/м. кв (сонячна постійна). Через поглинання, при проходженні атмосфери Землі, максимальний потік сонячного випромінювання на рівні моря (на Екваторі) — 1020 Вт/м. кв. Проте слід врахувати, що середньодобове значення потоку сонячного випромінювання через одиничний горизонтальний ділянку як мінімум в три рази менше (за зміни дня і ночі і зміни кута сонця над горизонтом). Взимку в помірних широтах це значення ще в два рази менше.

Відомі наступні способи отримання енергії за рахунок сонячного випромінювання:

1. Отримання електроенергії за допомогою фотоелементів.

2. Перетворення сонячної енергії в електричну з допомогою теплових машин:

а) парові машини (поршневі або турбінні), використовують водяний пар, вуглекислий газ, пропан-бутан, фреони;

б) двигун Стірлінга і т. д.

3. Гелиотермальная енергетика — перетворення сонячної енергії в теплову за рахунок нагрівання поверхні, що поглинає сонячні промені.

4. Сонячні аэростатные електростанції (генерація водяної пари усередині балона аеростата за рахунок нагрівання сонячним випромінюванням поверхні аеростата, покритої селективно-поглинаючим покриттям).

Недоліки сонячної енергетики

Для будівництва сонячних електростанцій потрібні великі площі землі через теоретичні обмеження для фотоелементів першого і другого покоління. Наприклад, для електростанції потужністю 1 ГВт може знадобитися ділянку площею декілька десятків квадратних кілометрів. Будівництво сонячних електростанцій такої потужності може призвести до зміни мікроклімату у прилеглій місцевості, тому встановлюють в основному фотоелектричні станції потужністю 1-2 МВт недалеко від споживача або навіть індивідуальні та мобільні установки.

Фотоелектричні перетворювачі працюють вдень, а також у ранкових і вечірніх сутінках (з меншою ефективністю). При цьому пік електроспоживання припадає саме на вечірні години. Крім цього, вироблена ними електроенергія може різко і несподівано коливатися з-за змін погоди. Для подолання цих недоліків на сонячних електростанціях використовуються ефективні електричні акумулятори. На сьогоднішній день ця проблема вирішується створенням єдиних енергетичних систем, що поєднують різні джерела енергії, які перерозподіляють вироблену і споживану потужність.

Сьогодні ціна сонячних фотоелементів порівняно висока, але з розвитком технології і зростанням цін на викопні енергоносії цей недолік поступово долається.

Поверхня фотопанелей та дзеркал (для тепломашинных ЕС) очищають від пилу та інших забруднень.

Ефективність фотоелектричних елементів падає при їх нагріванні (в основному це стосується систем з концентраторами), тому виникає необхідність в установці систем охолодження, зазвичай водяних. У фотоелектричних перетворювачах третього і четвертого поколінь для охолодження використовують перетворення теплового випромінювання випромінювання найбільш узгоджене з поглинаючим матеріалом фотоелектричного елемента (т. зв. up-conversion), що одночасно підвищує ККД.

Через 30 років експлуатації ефективність фотоелектричних елементів починає знижуватися. Відпрацювавши своє, фотоелементи, хоча і незначна їх частина, містять кадмій, який не можна викидати на смітник. Потрібно додатково розширювати індустрію по їх утилізації.

Екологічні проблеми

При виробництві фотоелементів рівень забруднення не перевищує допустимого рівня для підприємств мікроелектронної промисловості. Застосування кадмію при виробництві деяких типів фотоелементів ставить складне питання їх утилізації. Це питання не має поки з екологічної точки зору прийнятного рішення, але такі елементи мають незначне поширення і сполук кадмію в сучасному виробництві вже знайдена заміна.

Нові види фотоелементів

останнім часом активно розвивається виробництво тонкоплівкових фотоелементів, які містять лише близько 1% кремнію відносно маси підкладки, на яку наносяться тонкі плівки. З-за незначної витрати матеріалів на поглинаючий шар тонкоплівкові кремнієві фотоелементи дешевше у виробництві, але поки мають меншу ефективність і непереборну деградацію характеристик у часі. Крім того, розвивається виробництво тонкоплівкових фотоелементів на інших напівпровідникових матеріалах, зокрема CIS та CIGS.

Сонячна енергія широко використовується як для виробництва електроенергії, так і для нагрівання води. Сонячні колектори виготовляються з доступних матеріалів: сталь, мідь, алюміній і т. д. без застосування дефіцитного і дорогого кремнію. Це дозволяє значно скоротити вартість обладнання і виробленої на ньому енергії. В даний час нагрівання води за допомогою сонця є самим ефективним способом перетворення сонячної енергії.

Короткий опис статті: енергія сонця як альтернативне джерело енергії Переваги і недоліки сонячної енергетики альтернативна енергія Переваги і недоліки сонячної енергетики сонячні батареї, сонячні колектори Енергія сонця

Джерело: Переваги і недоліки енергії сонця

Також ви можете прочитати