Другая энергетика — солнечная энергетика

В последнее
время возрос энтузиазм к солнцу как к неисчерпаемому источнику энергии.
Потенциальные способности энергетики, основанные на использовании конкретного солнечного излучения очень значительны. Ведь солнечное
излучение является экологически незапятнанным и возобновляемым источником
энергии.

Общее
количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше
мирового потенциала ресурсов органического горючего. Внедрение только 0,5 %
этого припаса могло бы на сто процентов покрыть мировую потребность в энергии на
тысячелетия. Технический потенциал солнечной энергии в Рф (2,3 миллиардов. т усл.
горючего в год) примерно в 2 раза выше нынешнего употребления горючего.

Другая энергетика - солнечная энергетика

Понятно
что, за три денька Солнце отправляет на Землю столько энергии, сколько
ее содержится во всех разведанных припасах ископаемых топлив, а за 1 с – 170
миллиардов. Дж. Огромную часть этой энергии рассеивает либо поглощает атмосфера,
в особенности облака, и только третья часть ее добивается земной поверхности. Вся энергия,
испускаемая Солнцем, больше той ее части, которую получает Земля, в 5
млрд раз. Но даже такая «ничтожная» величина в 1600 раз больше энергии,
которую дают все другие источники, вкупе взятые. Солнечная энергия,
падающая на поверхность 1-го озера, эквивалентна мощности большой
электростанции.

К началу XXI
века население земли разработало и освоило ряд принципов преобразования термический
энергии в электронную. Их можно условно поделить на машинные и безмашинные
способы. Последние нередко именуют способом прямого преобразования энергии,
так как в их отсутствует стадия преобразования термический энергии в
механическую работу.

Посреди
машинных преобразователей более всераспространены паро- и газотурбинные
установки, работающие на всех наземных термических и атомных
электрических станциях.

Принципная
схема замкнутой газотурбинной установки смотрится так. Солнечная радиация,
собранная концентратором на поверхности солнечного котла, нагревает рабочее
тело – инертный газ до температур порядка 1200 – 1500 градусов Кельвина и под
давлением, создаваемым компрессором, подает жаркий газ на лопатки газовой
турбины, которая приводит в действие электрогенератор переменного тока.
Отработавший в турбине газ поступает поначалу в генератор, где подогревает
рабочий газ после компрессора. Тем он упрощает работу основного
нагревателя – солнечного котла. Потом газ охлаждается в холодильнике –
излучателе.

Другая энергетика - солнечная энергетика

В
энергоустановке с паротурбинным преобразователем собранная концентратором
солнечная энергия нагревает в солнечном котле рабочую жидкость, переходящую в
насыщенный, а потом и в перегретый пар, который расширяется в турбине,
соединенной с электрогенератором. После конденсации в холодильнике – излучателе
отработавшего в турбине пара его конденсат, сжимаемый насосом, вновь поступает
в котел. Так как подвод и отвод тепла в этой установке осуществляются
изотермически, средние температуры подвода и отвода оказываются выше, чем в
газотурбинной установке, а удельные площади излучателя и концентратора могут
оказаться меньше. У схожей установки, работающей на органическом рабочем
теле, коэффициент полезного деяния составляет 15 – 20 процентов при
сравнимо низких температурах подвода тепла – всего 600 – 650 градусов
Кельвина.

Более
симпатичной мыслью относительно преобразования солнечной энергии по
воззрению профессионалов является внедрение без машинных преобразователей:
термоэлектрических, термоэмиссионных и фотоэлектрических, конкретно
модифицирующих энергию солнечного излучения в электронный ток.

На
нынешний денек всераспространенными является фотоэлектрические элементы.

Другая энергетика - солнечная энергетика
Солнечные батареи в Кавказском Муниципальном Заповеднике

Явление
фотоэффекта в первый раз следил Эдмон Беккерель в 1839г. Это случайное открытие
оставалось незамеченным прямо до 1873г., когда Уиллоуби Смит нашел
схожий эффект при облучении светом селеновой пластинки. И хотя его 1-ые
опыты были далековато неидеальны, они знаменовали собой начало истории
полупроводниковых солнечных частей. В поисках новых источников энергии в
лаборатории Белла был придуман кремниевый солнечный элемент, который стал
предшественником современных солнечных фото преобразователей. Только сначала
50-х годов 20-го века солнечный элемент достигнул относительно высочайшей степени
совершенства.

Разглядим
фотоэлектрический способ преобразования энергии. В солнечных батареях
употребляется явление наружного фотоэффекта, проявляющегося на p-n переходе в
полупроводнике при освещении его светом. Делают p-n переход методом введения в
монокристаллический полупроводниковый материал примесь с обратным
знаком проводимости. При попадании на p-n переход солнечного излучения
происходит возбуждение электронов валентной зоны и появляется электронный ток
во наружной цепи. Ток будет зависеть от интенсивности света и размера
элемента, под которым предполагается площадь его поверхности. Элемент размером
100*100 мм в 100 раз превосходит элемент размером 10*10 мм и, как следует, он
при той же освещенности выдаст ток в 100 раз больший. Батареи можно составлять
в хоть какой хотимой композиции. Простейшей батареей является цепочка из
поочередно включенных частей. Можно также соединить параллельно
цепочки, получив так называемое последовательно-параллельное соединение.

Принципиальным
моментом работы солнечных частей является их температурный режим. При
нагреве элемента на один градус выше 25 градусов Цельсия он теряет в напряжении
0,002 В, т.е. 0,4 %/градус. В броский солнечный денек элементы греются до
60-70 градусов Цельсия теряя 0,07-0,09 В каждый. Это и является
основной предпосылкой понижения КПД солнечных частей, приводя к падению
напряжения, генерируемого элементом.

Другая энергетика - солнечная энергетика
Солнечная башня в Калифорнии

Коэффициент
полезного деяния современных солнечных батарей колеблется в границах 10
– 16 %. Это означает, что элемент размером 100*100 мм при стандартных критериях
может генерировать 1-1,6 Вт.

К примеру,
электрическая станция на солнечных батареях поблизости экватора с дневной выработкой 500
МВт•ч (приблизительно столько энергии производит достаточно большая ГЭС) при КПД 10% востребовала бы действенной поверхности около 500000 м2. Ясно, что такое
неограниченное количество солнечных полупроводниковых частей может окупиться только
тогда, когда их создание будет вправду недорого. Эффективность
солнечных электрических станций в других зонах Земли была бы мала из-за неуравновешенных
атмосферных критерий, относительно слабенькой интенсивности солнечной радиации,
которую тут даже в солнечные деньки посильнее поглощает атмосфера, также
колебаний, обусловленных чередованием денька и ночи.

На
нынешний денек проходят работы, пока не в пользу солнечных электрических станций:
сейчас эти сооружения все еще относятся к более сложным и самым
дорогостоящим техническим способам использования гелиоэнергии.

Крупномасштабное
внедрение солнечной энергии тянет за собой циклопическое повышение
потребности в материалах, а как следует, и в трудовых ресурсах для добычи
сырья, его обогащения, получения материалов, изготовка гелиостатов,
коллекторов, другой аппаратуры и их перевозки.

Нужны
новые варианты и технологии дозволяющие из той солнечной энергии, которая
попадает на земную поверхность получать наибольший КПД, также нужно
достигнуть дешевизны материалов и облегчения производства гелиостатов. Пока не
найдено никаких отрицательных свойств этих станций. Работы в этой области
энергетики ведутся по всему миру.

Другая энергетика - солнечная энергетика
Беспилотный самолёт Helios c фотоэлементами на крыльях
Источник: http://www.physicedu.ru/phy-270.html
Фото с веб-сайта: http://ru.wikipedia.org/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *