Сонячна енергія, Енергія сонця Геліоенергетика Сонячні батареї

19.09.2015

Сонячна енергія

Геліоенергетика (від грецького Helios — сонце) або сонячна енергетика — один з найбільш перспективних видів альтернативної енергетики. Повна кількість сонячної енергії, що надходить на поверхню Землі через тиждень, перевищує енергію всіх світових запасів нафти, газу, вугілля та урану.

Сонячні батареї

Сонячні батареї (або фотоелектричний перетворювач, скорочено ФЕП) служать для отримання електричної енергії від світла сонця. В ясну погоду на землю в середньому падає 100 Ватт світловий енергії на 1кв метр від сонця. В залежності від місцевості ділянки землі сонячна енергія надходить нерівномірно через хмарності в похмуру погоду, є місця, де сонце світить 320-350 днів в році, а є такі місця, де сонця не буває взагалі. Виходячи з цього, перш ніж ставити сонячні батареї з метою видобутку електрики, потрібно розрахувати ефективність застосування даного методу.

Сонячні батареї (ФЕП) застосовуються в умовах небудь гарної освітленості, або неможливості підведення електричних проводів від існуючих електростанцій. Найбільш ефективний тип сонячних батарей виготовляють з монокристалічного кремнію. Ккд таких ФЕП доходить до 24%. Реальні сонячні модулі мають ефективність до 17.5%. Термін експлуатації, розрахований практичним методом понад 25 років. Використання сонячних батарей для опалення поки можна розглядати тільки як доповнення до основного джерела енергії, а також як джерело електроенергії для системи автоматики.

Це цікаво!

Ідея, що сприяє появі сонячних батарей, належить лауреату Нобелівської премії Альберту Ейнштейну. Мало хто знає, що отримав він її не за створення теорії відносності, а за пояснення законів зовнішнього фотоефекту.

Ейнштейн описав, як і в яких кількостях кванти світла «вибивають» з металу електрони. Отримати електричний струм за допомогою фотоефекту вперше вдалося радянським фізикам у 30-ті роки минулого століття. Правда, ККД тодішніх сонячних сірчисто-талиевых елементів ледве дотягував до 1%, тобто в електрику звертався лише 1% падала на елемент енергії, але заділ був покладений. У 1954 році американці Пірсон, Фуллер і Чапін запатентували перший елемент з прийнятним (близько 6%) ККД, до середини 90-х вдалося підняти ККД сонячних елементів до 15, а до початку нового століття — до 20%.

Від теорії до практики!

Сонячні батареї почали використовувати і в Москві! На даху будинку 15 в Леонтіївському провулку (поряд з МХАТом), де живуть сім’ї знаменитих акторів і нащадки радянських політиків, в липні 2007 року були встановлені сонячні батареї. Вдень вони накопичують електрика в акумуляторах, а ввечері висвітлюють двір і сходові майданчики. Є і ще один московський адресу, де встановили сонячні батареї — багатоповерхівки Олімпійського села (51 під’їзд).

«Сонячні будинку»

Використовувати енергію Сонця можна і без перетворення її в електрику. Установки, що збирають, зберігають і передають це тепло, називаються сонячними колекторами. Сонячний колектор — це спеціальний теплообмінник, в якому енергія сонячного випромінювання перетвориться в тепло. Зазвичай це плоска металева панель, в якій є канали для рідини. Поверхню цієї панелі, звернена до Сонця, — чорна, для кращого прогріву. Ця панель встановлюється в корпус, виконаний у вигляді плоскої рами. Для зниження теплових втрат під панеллю встановлюється теплоізоляція, а зверху вона захищена спеціальним склом. Сонце нагріває воду в трубках, гаряча вода накопичується в баку і потім це тепло використовується для нагрівання водопровідної води або опалення. Будинки, обладнані такими системами зазвичай називають «сонячними будинками». Такий будинок коштує трохи дорожче, ніж звичайний, але він дозволяє різко скоротити комунальні платежі — на 50-70%.

У США на цю програму планується до кінця нинішнього десятиліття витратити 6 мільярдів доларів (тільки на енергозбереження у федеральних будівлях тут йде близько 3 мільярдів бюджетних доларів на рік). В результаті Штати свою програму вже перевиконали: тут сонячна технологія вже використовується в 1,5 мільйони будинків. Всі разом вони економлять близько 1 400 МВт.- це приблизно 5 мільйонів тонн не спаленої за рік нафти.

У Росії теж подекуди стоять «сонячні будинку». Наприклад, в Краснодарському краї існує ціла «сонячна село» з сорока будинків.

Системи «концентрованої сонячної енергії»

В системах «концентрованої сонячної енергії» (concentrated solar power, CSP) дзеркала-геліостати, повертаються слідом за Сонцем, направляють промені сонячного світла на ємність з теплоприемником, в якості якого зазвичай виступає вода. Далі все відбувається так само, як на звичайних теплоелектростанціях: вода нагрівається, перетворюється в пару, пара крутить турбіну, турбіна передає обертання на ротор генератора, а той виробляє електрику.

Ідея створення такого параболоїда з’явилася ще в середині 1980-х. Саме знамените її втілення – дев’ять електростанцій, побудованих в Каліфорнійській пустелі. Ці електростанції працюють і донині, виробляючи 354 мегават енергії. Ряд проектів з сонячної енергії запускається і в Європі. Лідером є Німеччина з десятьма працюють сонячними електростанціями.

Перша в Європі комерційна сонячна електростанція, фокусуються сонячні промені, була відкрита в Іспанії, в березні 2007 року. Її енергії вистачить для постачання 6 000 житлових будинків та економії 18 000 тонн вугілля в рік.

У СРСР перша промислова сонячна електростанція була побудована в 1985 році в Криму, вона мала пікову потужність 5 МВт.

Американська компанія Loose lndustries в кінці 1989 року запустила 80-мегаватну сонячно-газову електростанцію. Вдень вона працює від Сонця, а вночі, щоб вода не остигала і електрика не кінчалося, — від газу. За наступні 5 років та ж компанія, тільки в Каліфорнії, побудувала таких електростанцій ще на 480 МВт і довела вартість одного «сонячно-газового» кВт.години до 7-8 центів. Для порівняння: один кВт.годину електрики, що виробляється на АЕС — 15 центів.

Можливо, майже все, про що розповідається у цьому матеріалі, є для вас новим і незнайомим, але, незважаючи на те, що альтернативні відновлювані джерела енергії поки що не отримали широкого поширення в Росії, безсумнівно за ними майбутнє.

Незалежний консультант

Короткий опис статті: сонячна енергія

Джерело: Сонячна енергія, Енергія сонця Геліоенергетика Сонячні батареї

Також ви можете прочитати