+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Виды и типы: схемы солнечных электростанций. Подробно.
Категория: Поддержка по альтернативной энергии
Опубликовано 26.05.2016 00:53
Автор: Abramova Olesya

ТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ:

• Автономная электростанция (постоянный ток)

• Автономная электростанция (220/380В)

• Сетевая электростанция (220/380В)

• Гибридная электростанция (220/380В)

 


 

Солнечная электростанция – специальная инженерная конструкция, которая служит для преобразовании солнечной радиации в электрическую энергию (постоянный или переменный ток). Самый распространенный тип солнечных электростанций основан на плоских фотоэлектрических модулях монокристаллического или поликристаллического вида, которые обеспечивают преобразование солнечной радиации в постоянный ток (DC). В зависимости от применяемой схемы, постоянный ток может инвертироваться в переменный (AC) или стабилизироваться для заряда аккумуляторных батарей.

Ниже подробно описаны принципы работы и схемы солнечных электростанций, которые на сегодняшний день успешно применяются и обеспечивают наибольшую эффективность работы.


 

Содержание

Автономная солнечная электростанция
(постоянный ток, DC)

Принцип действия: солнечная радиация преобразуется в постоянный электрический ток при помощи солнечных панелей, которые подключаются к контроллерам заряда аккумуляторов. Электрическая энергия накапливается в аккумуляторах в дневное время суток, когда Солнце активно, после чего может использоваться в любое время для питания потребителей постоянного тока.

Схема электростанции автономного типа постоянного тока

схема автономного типа солнечной электростанции

Контроллер заряда на базе ШИМ-контроллера (PWM-тип) обеспечивает заряд аккумуляторов свинцово-кислотного типа AGM VRLA, GEL VRLA или FLA типов.

В случае применения продвинутых солнечных контроллеров заряда, таких как BlueSolar MPPT, возможен заряд аккумуляторов более высокого класса: OPzV (свинцово-кислотные необслуживаемые элементы), OPzS (свинцово-сурьмянистые малообслуживаемые), NiCd (никель-кадмиевые необслуживаемые или малообслуживание) или LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Назначение: данный вид солнечной электростанции устанавливают в тех случаях, когда требуется организовать автономное уличное освещение или обеспечить электропитанием любые другие потребители постоянного тока: охранные системы, оперативные цепи постоянного тока, телекоммуникационные установки (радиосвязь, спутниковая связь, интернет и т. д.).

Эффективность работы: очень высокая, 97-98%

Составляющие: Солнечные панели, контроллер заряда, аккумулятор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: невозможна.


 

Автономная солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток в периоды солнечной активности, который поступает к контроллеру MPPT. Контроллер заряда аккумуляторов производит коррекцию (стабилизацию) постоянного тока для заряда аккумуляторов и производит качественный многостадийный заряда батарей различных типов: AGM, GEL, OpzS, OpzV, NiCd или высокотехнологичных литиевых аккумуляторов (Li-ion). Когда аккумуляторный банк полностью заряжен, излишек электрической энергии поступает на вход инвертора напряжения DC/AC, к выходу которого подключаются потребители переменного тока (AC).

В периоды отсутствия солнечной активности (вечер, ночь и раннее утро), электроэнергия для потребителей переменного тока черпается из аккумуляторных батарей (DC) и преобразовывается в переменную (AC) при помощи инвертора напряжения.

Современные функции инверторов позволяют очень гибко настраивать схему работы солнечной электростанции, особенно это востребовано для частных домов и коттеджей.

Схема электростанции автономного типа переменного тока

схема автономного вида солнечной электростанции переменного тока

Схема сетевой электростанции автономного типа переменного тока

схема автономного вида солнечной электростанции переменного тока с сетевым подключением

Режим I. Автономное электроснабжение. Данная схема может применяться, когда нет сети переменного тока. Вся накопленная за световой день электроэнергия в аккумуляторах используется в вечернее и ночное время для питания потребителей переменного тока. Правильный расчет мощности солнечных панелей (PV-массива) и достаточная энергоемкость аккумуляторов позволяют обеспечить полную автономность объекта.

Режим II. Смешанное электроснабжение. Этот вид электростанций требует наличия сети переменного тока, которая используется при разряде аккумуляторов, чтобы не происходило прекращения подачи электроснабжения дома. Достоинство данного типа в том, что нет необходимости устанавливать больше массивы солнечный батарей и блоки аккумуляторов, т. к. всегда есть возможность получить недостаток электроэнергии от сети.

Режим III. Резервное электроснабжение. В данном случае схема солнечной электростанции предполагает настройку инвертора таким образом, что аккумуляторный банк остается всегда заряженным на 100%. Лишь небольшое количество произведенной солнечной электроэнергии тратится на поддержание полного заряда аккумуляторов, остальной объем преобразуется в переменный ток и используется для питания активных потребителей, излишек отдается в сеть согласно условиям «зелёного» тарифа.

Назначение: описанные выше типы солнечных электростанций востребованы для частных домов и коттеджей, где полностью отсутствует сеть или когда сеть отличается низким качеством. Также данные схемы нередко применимы для коммерческого применения: небольшие производственные участки, системы телекоммуникаций и любые другие области, где требуется создать надежную систему резервного питания с возможностью существенной экономии потрбленной электроэнергии. Стоит отметить, что некоторые режимы работы возможны только в инверторами MultiPlus, Quattro и Symo Hybrid, которые поддерживают тонкую настройку и передачу избытка электроэнергии по «зелёному» тарифу.

Эффективность работы: высокая, до 90-93% при прямом и инвертируемом режимах.

Составляющие: солнечные панели, MPPT-контроллер, аккумуляторный банк, гибридный инвертор, реже – дизельный генератор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.


 

Сетевая солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: вырабатываемый постоянный ток (DC) солнечными батареями поступает на вход солнечного инвертора, который производит преобразование постоянного в переменный ток (DC/AC). Выход от солнечного инвертора подключен к сети переменного тока и потребителям электроэнергии.

Данная схема отличается своей простотой, однако конструкция имеет несколько особенностей. Так, электростанция работает только когда доступна электрическая сеть переменного тока, а также напряжение в сети должно находиться в рабочем диапазоне инвертора.

Схема сетевой солнечной электростанции переменного тока

сетевой тип солнечной электростанции и ее схема

Назначение: данный вид очень востребован для домов, дач, коттеджей, где предлагаются выгодные условия «зелёного» тарифа. В дневное время, когда потребление электроэнергии, как правило, на минимальном уровне, произведенная энергия передаётся в сеть по уловиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время, когда в доме работает основная часть потребителей, энергия поступает из сети. Таким образом, данный вид солнечной электростанции позволяет существенно экономить на расходах за оплату электроэнергии, а если установлен достаточный массив солнечных батарей, домохозяйство будет получать прибыль за положительную разницу произведенной и затраченной электроэнергии по итогам месяца.

Эффективность работы: очень высокая, до 97%.

Составляющие: солнечные панели, солнечный PV-инвертор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа:

поддерживается.


 

Гибридная солнечная электростанция
(переменный ток, AC)

Принцип действия: солнечными батареи (DC) подключены к сетевому солнечного инвертору (DC/AC). Сеть переменного тока подключается на вход гибридного инвертора (DC/AC), также к гибридному инвертору подключены аккумуляторные батареи. Выход сетевого солнечного инвертора и гибридного инвертора объединены через распределительный щит и обеспечивают электропитанием потребителей переменного тока.

Применение гибридного инвертора с зарядным устройством в данном типе солнечной электростанции обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ: электростанция работает даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока, а также в условиях нестабильной сети. Пользователю доступно несколько режимов работы, которые могут гибко настраиваться по желанию и в соответствии с временем года.

Схема гибридной сетевой электростанции переменного тока

Схема гибридной сетевой солнечной электростанции переменного тока

Режим I. Автономная электростанция.

Сгенерированная электроэнергия накапливается в аккумуляторах: сетевой инвертор подает переменное напряжение на выход гибридного инвертора, который производит заряд аккумуляторов. Избыток используется потребителями или отдается в сеть переменного тока по условиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время электропитание обеспечивается гибридным инвертором от аккумуляторов.

Для автономного электроснабжения требуется устанавливать достаточную мощность солнечных батарей, чтобы сгенерированной электроэнергии хватало на достаточной заряд аккумуляторов, а их емкости было достаточно, чтобы покрыть потребности потребителей.

В случае применения гибридного инвертора Quattro с двумя входами, ко второму подключается дизельгенератор, которым система управляет автоматически в соответствии с заданными настройками. Например, при достижении установленного порогового значения разряда аккумуляторов, дизельгенератор будет заведен автоматически.

Режим II. Смешанное электроснабжение. В данном случае допускается незначительный разряд аккумуляторов или полный, после чего электропитание будет переключено на сеть переменного тока. Солнечный инвертор продолжает работу в любых случаях и дополняет мощность системы, а также продолжает заряжать аккумуляторы. Избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Режим III. Резервное электроснабжение. В этом случае схема настроена таким образом, что аккумуляторы задействованы только при отсутствии электрической сети (авария, плановое отключение, веерные отключения и т. д.). Солнечный инвертор генерирует электроэнергию и обеспечивает потребителей, избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Назначение: подобные электростанции востребованы для домов, коттеджей, офисов, отелей, гостиниц, баз отдыха и т. д., где требуется создать систему гарантированного электропитания, а также снизить зависимость или полностью отказаться от общей сети электроснабжения.

Эффективность работы: очень высокая, до 97%.

Составляющие: Солнечные панели, солнечный PV-инвертор, гибридный инвертор, аккумуляторный банк, реже – дизельный генератор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.

Схемы с выделенными группами потребителей

Проектирование солнечной электростанции на этапе строительства — правильный шаг, который позволяет создать удобную схему распределения электроэнергии. Очень важно предусмотреть группы потребителей с разным приоритетом, данная опция позволяет сбалансировать систему резервного питания. Например, первая группа – охватывает электрические приборы с максимальным приоритетом, которые должны работать даже при пропадании напряжения в сети: освещение, системы охраны, отопления, связи и т. д. Вторая группа – приборы второстепенной важности, которые требуют корректного завершения работы, при пропадании напряжения в сети их можно отключить вручную или при помощи дистанционного управления. А третья группа – потребители с низким приоритетом, без которых можно обойтись во время отключения электроэнергии.

Таким образом, вне зависимости от типа солнечной электростанции, правильная схема обеспечивает существенное повышение комфорта в условиях аварийного отключения сети.

Дизельный генератор в схеме солнечной электростанции

Дизельный генератор – важный элемент резервного или автономного электроснабжения. Во-первых, дизельгенератор обеспечивает очень длительное резервное питание при наличии дополнительного бака с топливом. Во-вторых, генератор может покрывать большие потребности в электрической мощности. В-третьих, современные системы обеспечивают интеллектуальное управление генератором. Такие инверторы как Quattro, поддерживают два входа переменного тока и могут самостоятельно запускать генератор, когда аккумуляторы разряжаются до определенного пользователем уровня. Данная возможность позволяет избежать глубокого разряда аккумуляторов, а также исключить вероятность полного отключения электроснабжения.

Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций

Солнечная энергетика. Солнечная электростанция. Принцип работы современных солнечных электростанций. Первые опыты использования солнечной энергии. Башенные и модульные электростанции

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.

Солнечная электростанция

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Принцип работы современных солнечных электростанций

Принцип работы современных солнечных электростанций (СЭС) основан на сборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал и отражении солнечных лучей на приемники, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло. Эта тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии с помощью паровой турбины или теплового двигателя, который приводит в действие генератор.

Рис.1. Принцип действия солнечной электростанции

Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Производство электроэнергии из солнечной энергии — тема очень актуальная и интересная для многих государств в сегодняшнее время. Малые солнечные электростанции могут обеспечить электроэнергией дома, предприятия, общественные здания и сохранят богатство глубинных недр земли. Большие солнечные энергетические системы способны вырабатывать неограниченное число электроэнергии и способствовать развитию электроэнергетической отрасли в мировом масштабе.

Фотоэлектрические элементы, названные в ученой среде как солнечные элементы, являются устройствами из полупроводниковых материалов и служат для выработки электричества. Фотоэлектрические элементы бывают разных размеров, объемов и форм. Их чаще всего объединяют между собой в фотоэлектрические модули, а модули — соединяют в фотоэлектрические батареи.

Фотоэлектрические (PV) элементы, фотомодули и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Понятие фотогальваники или выработки тока из солнечной энергии, можно в буквальном смысле охарактеризовать, как свет и электричество.

Впервые это понятие упоминалось примерно в 1890 году, как «photovoltaic» — фотоэлектрический (фотогальванический) и имело две составляющие: фото, происходит от греческого слова свет и напряжения, связанного с именем пионера Алессандро Вольта в области электричества. Фотоэлектрические материалы и устройства преобразующие энергию света в электрическую энергию, были открыты известным французским физиком Эдмоном Беккерелем еще в 1839 году.

Беккерель смог открыть процесс использования солнечного света для получения электрического тока при помощи твердого материала. Но потребовалось, чтобы прошло больше полувека, чтобы ученые по-настоящему смогли понять этот процесс и узнать, что фотоэлектрический или фотогальванический эффект вызывают только определенные материалы способные преобразовывать энергию света в электрическую энергию на атомном уровне.

Сегодня фотоэлектрические системы стали важной частью нашей повседневной жизни. Мини солнечные электростанции применяются для обеспечения питания у мелких приборов и приспособлений используемых в быту, таких как, калькуляторы, наручные часы или зарядное устройство для сотового телефона. Более сложные — применяются для спутников связи, водяных насосов, уличного освещения, работы бытовых приборов и машин в некоторых домах и на рабочих местах. Многие дороги и дорожные знаки, также теперь работает с помощью фотоэлектрических элементов или модулей.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”.

Энергия солнца может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Наземные солнечные электростанции следует строить в районах расположенных как можно ближе к экватору с большим количеством солнечных дней. В настоящее время солнечную энергию экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонных потребителей типа спортивно-оздоровительных учреждений, баз отдыха, дачных поселков, а также для обогрева открытых и закрытых плавательных бассейнов.

Первые опыты использования солнечной энергии

В 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик А. Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650 С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1866 г. француз А. Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8* 3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м 2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке. В 1885г. Была предложена схема солнечной установки с плоским коллектором для подачи воды, причем он был смонтирован на крыше пристройки к дому.

Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника.

В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000 С.

Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество

Солнце — гигантское светило, имеющее диаметр 1392 тыс. км. Его масса (2*10 30 кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли, а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1% азота. Средняя плотность вещества Солнца равна 1400 кг/м3. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Солнечную энергию люди используют с древнейших времен. Еще в 212г. н.э. с помощью концентрированных солнечных лучей зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде Приблизительно в то же время греческий ученый Архимед при защите родного города поджег паруса римского флота.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской или минерализированной воды, для сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т.п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы.

Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и ее последовательного преобразования в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы солнечных электростанций (СЭС) требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления.

Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя (рабочего тела).

Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны.
На поверхность самых больших пустынь мира общей площадью 20 млн.км 2 (площадь Сахары 7 млн. км 2 ) за год поступает около 5*10 16 кВт*ч солнечной энергии. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.

Башенные и модульные электростанции

В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции (СЭС) башенного типа и солнечные электростанции (СЭС) распределенного (модульного) типа.

Идея, лежащая в основе работы солнечных электростанций башенного типа, была высказана более 350 лет назад, однако строительство СЭС этого типа началось только в 1965г., а в 80-х годах был построен ряд мощных солнечных электростанций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.

В башенных солнечных электростанциях (СЭС) используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550 С, воздух и другие газы — до 1000 С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100 С, жидкометаллические теплоносители — до 800 С.

Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанциях мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га.
Башенные СЭС мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250м.

В СЭС распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. Самая крупная СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.

При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны чем башенные. В солнечных электростанциях (СЭС) модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.

В соответствии с прогнозом в будущем СЭС займут площадь 13 млн.км2 на суше и 18 млн.км2 в океане.



Солнечная энергия

Солнечная энергия

В мире всё меньше традиционных источников энергии. Запасы нефти, газа, угля истощаются и всё идёт к тому, что рано или поздно они закончатся. Если к этому времени не найти альтернативных источников энергии, то человечество ждёт катастрофа. Поэтому во всех развитых странах ведутся исследования по открытию и разработке новых источников энергии. В первую очередь – это солнечная энергия. С древних времён эта энергию использовалась людьми для освещения жилища, сушки продуктов, одежды и т. п. Солнечная энергетика сегодня является одним из наиболее перспективных источников альтернативной энергии. В настоящее время уже есть достаточно много конструкций, позволяющих преобразовывать энергию солнца в электрическую или тепловую. Отрасль постепенно растёт и развивается, но, как и везде, есть свои проблемы. Обо всём этом речь пойдёт в настоящем материале.

 

Содержание статьи

Солнце как альтернативный источник энергии

Энергия солнца является одним из самых доступных возобновляемых источников на Земле. Использование солнечной энергии в народном хозяйстве положительно сказывается на состоянии окружающей среды, поскольку для её получения не требуется бурить скважины или разрабатывать шахты. К тому же, этот вид энергии свободный и не стоит ничего. Естественно, что требуются затраты на покупку и монтаж оборудования.

Проблема в том, что солнце – это прерывистый источник энергии. Так, что требуется накопление энергии и использование её в связке с другими энергетическими источниками. Основная проблема на сегодняшний день заключается в том, что современное оборудование имеет низкую эффективность преобразования энергии солнца в электрическую и тепловую. Поэтому все разработки направлены на то, чтобы увеличить КПД таких систем и снизить их стоимость.

Вот он – возобновляемый источник энергии

Вот он – возобновляемый источник энергии



Кстати, очень много ресурсов на планете представляют собой производные от солнечной энергии. К примеру, ветер, который является ещё одним возобновляемым источников, не дул бы без солнца. Испарение воды и накопление её в реках также происходит под действием солнца. А вода, как известно, используется гидроэнергетике. Биотоплива также не было бы без солнца. Поэтому, помимо прямого источника энергии, солнце влияет на другие сферы энергетики.

Солнце отправляет к поверхности нашей планеты радиацию. Из широкого спектра излучения поверхности Земли достигают 3 типа волн:

  • Световые. В спектре излучения их примерно 49 процентов;
  • Инфракрасные. Их доля также 49 процентов. Благодаря этим волнам наша планета нагревается;
  • Ультрафиолетовые. В спектре солнечного излучения их примерно 2 процента. Они невидимы для нашего глаза.

Вернуться к содержанию
 

Экскурс в историю

Как развивалась солнечная энергетика до наших дней? Об использовании солнца в своей деятельности человек думал с древних времён. Всем известна легенда, согласно которой Архимед сжёг флот неприятеля у своего города Сиракузы. Он использовал для этого зажигательные зеркала. Несколько тысяч лет назад на Ближнем востоке дворцы правителей отапливали водой, которая нагревалась солнцем. В некоторых странах выпариваем морской воды на солнце получали соль. Учёные часто проводили опыты с нагревательными аппаратами, работающими от солнечной энергии.

Первые модели таких нагревателей были выпущены в XVII─XVII веках. В частности, исследователь Н. Соссюр представил свою версию водонагревателя. Он представляет собой ящик из дерева, накрытый стеклянной крышкой. Вода в этом устройстве подогревалась до 88 градусов Цельсия. В 1774 году А. Лавуазье использовал линзы для концентрации тепла от солнца. И также появились линзы, позволяющие локально расплавить чугун за несколько секунд.

Батареи, преобразующие энергию солнца в механическую, создали французские учёные. В конце XIX века исследователь О. Мушо разработал инсолятор, фокусирующий лучи с помощью линзы на паровом котле. Этот котёл использовался для работы печатной машины. В США в то время удалось создать агрегат, работающий от солнца, мощностью в 15 «лошадей».

Инсолятор О. Мушо

Инсолятор О. Мушо



Долгое время инсоляторы выпускались по схеме, использующей энергию солнца для превращения воды в пар. И преобразованная энергия использовалась для совершения какой-либо работы. Первое устройство, преобразующее солнечную энергию в электрическую, было создано в 1953 году в США. Оно стало прообразом современных солнечных батарей. Фотоэлектрический эффект, на котором основана их работа, был открыт ещё в 70-е годы XIX столетия.

В тридцатые годы прошлого столетия академик СССР А. Ф. Иоффе предложил использовать полупроводниковые фотоэлементы для преобразования энергии солнца. КПД батарей в то время был менее 1%. Прошло много лет до того, как были разработаны фотоэлементы, имеющие КПД на уровне 10─15 процентов. Затем американцы построили солнечные батареи современного типа.

Для получения большей мощности солнечных систем низкий КПД компенсируется увеличенной площадью фотоэлементов. Но это не выход, поскольку кремниевые полупроводники в фотоэлементах довольно дорогие. При увеличении КПД возрастает стоимость материалов. Это является главным препятствием для массового использования солнечных батарей. Но по мере истощения ресурсов их использование будет всё более выгодным. Кроме того, исследования по увеличению КПД фотоэлементов не прекращаются.

Фотоэлемент для солнечной батареи

Фотоэлемент для солнечной батареи

Стоит сказать, что батареи на основе полупроводников достаточно долговечны и не требуют квалификации для ухода за ними. Поэтому их чаще всего используют в быту. Есть также целые солнечные электростанции. Как правило, они создаются в странах с большим числом солнечных дней в году. Это Израиль, Саудовская Аравия, юг США, Индия, Испания. Сейчас есть и совсем фантастические проекты. Например, солнечные электростанции вне атмосферы. Там солнечный свет ещё не потерял энергию. То есть, излучение предлагается улавливать на орбите и затем переводить в микроволны. Затем в таком виде энергия будет отправляться на Землю.

Вернуться к содержанию
 

Преобразование солнечной энергии

Прежде всего, стоит сказать о том, в чём можно выразить и оценить солнечную энергию.

 

Как можно оценить величину солнечной энергии?

Специалисты используют для оценки такую величину, как солнечная постоянная. Она равна 1367 ватт. Именно столько энергии солнца приходится на квадратный метр планеты. В атмосфере теряется примерно четверть. Максимальное значение на экваторе – 1020 ватт на квадратный метр. С учётом дня и ночи, изменения угла падения лучей, эту величину следует уменьшить ещё в три раза.

Распределение солнечного излучения на карте планеты

Распределение солнечного излучения на карте планеты



Версии об источниках солнечной энергии высказывались самые разные. На данный момент специалисты утверждают, что энергии высвобождается в результате превращения четырёх атомов h3 в ядро He. Процесс протекает с выделением существенного количества энергии. Для сравнения представьте, что энергия превращения 1 грамма h3 сопоставима с той, что выделяется при сжигании 15 тонн углеводородов.
Вернуться к содержанию
 

Способы преобразования

Поскольку наука на сегодняшний день не имеет устройств, работающих на энергии солнца в чистом виде, её требуется преобразовать в другой тип. Для этого были созданы такие устройства, как солнечные батареи и коллектор. Батареи преобразуют солнечную энергию в электрическую. А коллектор вырабатывает тепловую энергию. Есть также модели, совмещающие эти два вида. Они называются гибридными.

Солнечная батарея

Солнечная батарея


Солнечный коллектор

Солнечный коллектор


Гибридная солнечная панель

Гибридная солнечная панель


Основные способы преобразования энергии солнца представлены ниже:
  • фотоэлектрический;
  • гелиотермальный;
  • термовоздушный;
  • солнечные аэростатные электростанции.

Первый способ самый распространённый. Здесь используются фотоэлектрические панели, которые под воздействием солнца вырабатывают электрическую энергию. В большинстве случаев их делают из кремния. Толщина таких панелей составляет десятые доли миллиметра. Такие панели объединяются в фотоэлектрические модули (батареи) и устанавливаются на солнце. Чаще всего их ставят на крышах домов. В принципе, ничто не мешает разместить их на земле. Нужно, только чтобы вокруг них не было крупных предметов, других зданий и деревьев, которые могут отбрасывать тень.

Кроме фотоэлементов, для получения электрической энергии применяются тонкопленочные или гибкие солнечные панели. Их преимуществом является малая толщина, а недостатком – сниженный КПД. Такие модели часто используются в портативных зарядках для различных гаджетов.

Гибкая солнечная панель

Гибкая солнечная панель



Термовоздушный способ преобразования подразумевает получение энергию потока воздуха. Этот поток направляется на турбогенератор. В аэростатных электростанциях под действием солнечной энергии в аэростатном баллоне генерируется водяной пар. Поверхность аэростата покрывается специальным покрытием, поглощающим солнечные лучи. Такие электростанции способны работать в пасмурную погоду и в тёмное время суток благодаря запасу пара в аэростате.

Гелиотремальная энергетика основана на нагреве поверхности энергоносителя в специальном коллекторе. Например, это может быть нагрев воды для системы отопления дома. В качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но и воздух. Он может нагреваться в коллекторе и подаваться в систему вентиляции дома.

Все эти системы стоят достаточно дорого, но их освоение и совершенствование постепенно продолжается.

Вернуться к содержанию
 

Преимущества и недостатки солнечной энергии

Преимущества

  • Бесплатно. Одно из главных преимуществ энергии солнца – это отсутствие платы за неё. Солнечные панели делаются с использованием кремния, запасов которого достаточно много;
  • Нет побочного действия. Процесс преобразования энергии происходит без шума, вредных выбросов и отходов, воздействия на окружающую среду. Этого нельзя сказать о тепловой, гидро и атомной энергетике. Все традиционные источники в той или иной мере наносят вред ОС;
  • Безопасность и надёжность. Оборудование долговечное (служит до 30 лет). После 20─25 лет использования фотоэлементы выдают до 80 процентов от своего номинала;
  • Рециркуляция. Солнечные панели полностью перерабатываются и могут быть снова использованы в производстве;
  • Простота обслуживания. Оборудование довольно просто разворачивается и работает в автономном режиме;
  • Хорошо адаптированы для использования в частных домах;
  • Эстетика. Можно установить на крыше или фасаде здания не в ущерб внешнему виду;
  • Хорошо интегрируются в качестве вспомогательных систем энергоснабжения.

Вернуться к содержанию
 

Недостатки

  • Эффективность зависит от времени суток и погоды. Нерентабельно использовать в высоких широтах;
  • Требуется аккумулировать преобразованную энергию;
  • Первоначальные вложения высокие. Особенно это ощутимо для обычных людей при покупке оборудования для частного дома;
  • Периодически нужно делать очистку панелей от загрязнения;
  • Для размещения требуется большая площадь;
  • Некоторые фотоэлементы имеют в своём составе Pb, Cd, мышьяк, что усложняет и переработку.

Вернуться к содержанию
 

Сферы применения солнечной энергии

Направлений использования довольно много. Ниже рассматриваются самые востребованные и распространённые.

 

Энергоснабжение частного дома

Совсем недавно такие системы были чем-то из фантастических фильмов. Но сейчас у многие можно встретить комплекты солнечных модулей на крыше или фасаде дома. КПД таких систем пока не превышает 10─15 процентов. Напряжение 12 или 24 вольта. Но для частного дома или дачи этого вполне достаточно.

Здесь стоит сказать, что современные панели вырабатывают электричество даже в сумерках и пасмурную погоду. Заряда аккумуляторных батарей хватает на тёмное время суток. Кроме того, солнечные панели подключаются как вспомогательные, и при необходимости их подменяет основная энергетическая система.
Вернуться к содержанию
 

Солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения

Здесь энергия солнца преобразуется в тепловую. Наверное, у многих на дачном участке есть душ с металлическим баком наверху. Он нагревается от солнца и можно мытья нагретой водой. Это простейший вариант такого коллектора.

Но современные системы работают значительно эффективнее. В них есть поглощающий элемент, который передаёт тепловую энергию теплоносителю. Есть варианты с водой и воздухом в качестве теплоносителя.

Солнечные панели


Коллекторы чаще всего работают в составе систем горячего водоснабжения частных домов. Нагретый в них теплоноситель попадает в накопитель (бойлер), где нагревает воду. Схема практически такая же, как у электрического бойлера. Только электричество в этом случае не расходуется.

Компактные системы с коллектором могут обеспечить бесплатный нагрев воды в доме для семьи на 3─5 человек. Речь идёт об осенне-зимнем периоде. Зимой эффективность подобных систем значительно снижается. Параллельно с установкой таких систем проводятся работы по улучшению изоляции. Если зимы в вашем регионе не суровые, то коллектор вполне может использоваться и зимой.

Вернуться к содержанию
 

Портативные источники энергии

Этот вид устройств предназначен для получения электрической энергии при отсутствии электрических сетей. Такие переносные аккумуляторы с возможностью зарядки от солнечной панели популярны среди туристов, дачников и т. п. Об этих устройствах можно прочитать в статьях:

Вернуться к содержанию
 

Концентраторы

Этот вид устройств можно назвать экзотикой. Их можно встретить у туристов в составе походных кухонь. Они концентрируют свет параболическим зеркалом на ёмкости с теплоносителем.
Вернуться к содержанию
 

Транспорт

Это пока также экзотическая сфера применения. Но уже сейчас проводятся гоночные соревнования в Австралии на солнечных карах. Однако в последнее время конструкторам удалось нарастить скорость таких транспортных средств до 80 км/час. И также проводятся испытания самолёта на солнечных батареях с облётом планеты.
Вернуться к содержанию
 

Развитие солнечной энергетики в разных странах и её перспективы

Альтернативные виды энергетики, к которым относится солнечная, быстрее всего развивается в технологически развитых странах. Это США, Испания, Саудовская Аравия, Израиль и другие страны, где большое количество солнечных дней в году. Солнечная энергетика также развивается в России и странах СНГ. Правда, темпы у нас значительно медленнее из-за климатических условий и меньших доходов населения.

Солнечные модули

На территории бывшего СССР климат для солнечных установок больше всего подходит климат на Украине и республиках Средней Азии. Однако здесь пока больше разговоров о развитии, чем реальных дел. То есть, раскрыть потенциал использования солнечной энергии здесь пока не удалось. Если говорить о доле солнечной энергии на рынке России и стран СНГ, то она не превышает 1 процента. В планах значится строительство нескольких солнечных электростанций. Поэтому ситуация ещё может исправиться.

В России наблюдается постепенное развитие и уклон делается на развитие солнечной энергетики в регионах Дальнего Востока. Солнечные электростанции строятся в удалённых населённых пунктах Якутии. Это позволяет экономить на завозимом топливе. Строятся электростанции и в южной части страны. Например, в Липецкой области.

Все эти данные позволяют сделать вывод о том, что многие страны мира пытаются максимально внедрить у себя использование солнечной энергии. Это актуально потому, что энергопотребление постоянно растёт, а ресурсы ограничены. К тому же, традиционная сфера энергетики сильно загрязняет окружающую среду. Поэтому альтернативная энергетика – это будущее. И энергия солнца является одним из ключевых её направлений.


Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Автономная солнечная электростанция для Дома

Ваша собственная автономная энергосистема

Автономная солнечная электростанция от NEOSUN – это готовая и легко масштабируемая система мощностью от 5кВт до 30кВт, гарантирующая стабильное энергоснабжение 365 дней в году, именно в том месте, где Вы хотите иметь свой дом и независимо от наличия городской электросети.

Когда живешь далеко от городской сети (или работа этой сети не стабильна), особенно важно уделить внимание выбору системы хранения энергии.

Продвинутые литий-ионные аккумуляторы NEOSUN Home ESS в привлекательном белом корпусе, разработаны специально для установки в домашних условиях. Передовые технологии и встроенная в каждый модуль батареи BMS, обеспечивают срок службы аккумуляторов в 20 лет и более. Это гарантирует бесперебойное энергоснабжение во время аварийных отключений энергии, стихийных бедствий и даже Зомби апокалипсиса.

Особенности:

Современные Li-ion Аккумуляторы

Интегрированная в каждый модуль BMS, обеспечивает глубину разряда батареи в 90% (DoD) и срок службы более 6000 циклов. Это означает более 20 лет беспрерывной работы аккумуляторов.

Привлекательный дизайн

Система легко масштабируется в соответствии с конкретными потребностями и позволяет работать параллельно до 6 аккумуляторных блоков, что обеспечивает максимальную мощность от 5кВт до 30 кВт.

Работает 24 часа 365 дней в году

NEOSUN Home ESS — это полностью автоматизированная система, которая легко устанавливается и совершенно не требует обслуживания, что гарантирует независимое и бесперебойное энергоснабжение.

Умная система управления

Интеллектуальная система автоматически определяет оптимальный источник питания (внешняя или городская сеть, солнечная батарея или аккумуляторы), чтобы максимально использовать солнечную энергию.

Солнечная энергетика — Википедия

Карта солнечного излучения

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемые источники энергии[1] и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования[2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой или солью для последующего использования нагретой воды для отопления, горячего водоснабжения или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP — Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч света. Этот луч используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости..

Земные условия

Карта солнечного излучения — Европа

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 π раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Возможная выработка энергии уменьшается из-за глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

Достоинства и недостатки

Достоинства

  • Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
  • 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[3].
  • Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.
  • При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.
  • Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  • Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
  • Нагрев атмосферы над электростанцией.
  • Необходимость использования больших площадей[3].
  • Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.[3].

Солнечная электроэнергетика

Годовая выработка электроэнергии в мире на СЭС
Год Энергия ГВт·ч Годовой прирост Доля от всей
2004 2,6 0,01 %
2005 3,7 42 % 0,02 %
2006 5,0 35 % 0,03 %
2007 6,8 36 % 0,03 %
2008 11,4 68 % 0,06 %
2009 19,3 69 % 0,10 %
2010 31,4 63 % 0,15 %
2011 60,6 93 % 0,27 %
2012 96,7 60 % 0,43 %
2013 134,5 39 % 0,58 %
2014 185,9 38 % 0,79 %
2015 253,0 36 % 1,05 %
2016 301,0 33 % 1,3 %
Источник — BP Statistical Review of World Energy, 2015, 2017[4][5][6]
Power of solar energy by country.jpg Solar capacity.jpg

В 1985 году все установленные мощности мира составляли 0,021 ГВт.

В 2005 году Производство фотоэлементов в мире составляло 1,656 ГВт.

На начало 2010 года общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составляла лишь около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии[7].

В 2012 году общая мощность мировых гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив 100 ГВт.

Крупнейшие производители фотоэлементов в 2012 году[8]:

  1. Yingli — 2300 МВт
  2. Флаг США First Solar — 1800 МВт
  3. Trina Solar — 1600 МВт
  4. Флаг Канады Canadian Solar — 1550 МВт
  5. Suntech — 1500 МВт
  6. Флаг Японии Sharp — 1050 МВт
  7. Jinko Solar — 900 МВт
  8. Флаг США SunPower — 850 МВт
  9. REC Group — 750 МВт
  10. Флаг Республики Корея Hanwha SolarOne — 750 МВт

В 2013 году глобально было установлено 39 ГВт фотоэлектрических мощностей. В результате общая мощность фотоэлектрических установок на начало 2014 года оценивалась в 139 ГВт[9].

Лидером по установленной мощности является Евросоюз[10], среди отдельных стран — Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер — Германия.

В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии[11].

В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических установок[12].

В декабре 2011 года на Украине завершено строительство последней, пятой, 20-мегаваттной очереди солнечного парка в Перово, в результате чего его суммарная установленная мощность возросла до 100 МВт[13]. Солнечный парк Перово в составе пяти очередей стал крупнейшим парком в мире по показателям установленной мощности. За ним следуют канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Замыкает мировую пятерку крупнейших фотоэлектрических парков — 80-мегаваттная электростанция Охотниково в Сакском районе Крыма.

В 2018 г. Саудовская Аравия заявила о намерении построить крупнейшую в мире солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт[14].

Рабочие места

В середине 2011 года в фотоэлектрической промышленности Германии было занято более 100 тысяч человек. В солнечной энергетике США работали 93,5 тысяч человек[15].

Перспективы солнечной электроэнергетики

В мире ежегодный прирост энергетики за последние пять лет составлял в среднем около 50 %[16]. Полученная на основе солнечного излучения энергия гипотетически сможет к 2050 году обеспечить 20—25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20—25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно[7].

Перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек. Так, СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии, по сравнению с газовыми электростанциями. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей[17].

Тем не менее, по прогнозам, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным[18].

Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость не линейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей[19].

Освещение зданий

Флаг Республики Корея

С помощью солнечного света можно освещать помещения в дневное время суток. Для этого применяются световые колодцы. Простейший вариант светового колодца — отверстие в потолке юрты. Световые фонари применяются для освещения помещений, не имеющих окон: подземные гаражи, станции метро, промышленные здания, склады, тюрьмы, и т. д. Световой колодец диаметром 300 мм способен освещать площадь 8 м². Один колодец позволяет в европейских условиях предотвратить ежегодный выброс в атмосферу до 7,4 тонн СО2. Световые колодцы с оптоволокном разработаны в 2004 году в США. В верхней части такого колодца применяются параболические коллекторы. Применение солнечных колодцев позволяет сократить потребление электроэнергии, в зимнее время — сократить дефицит солнечного света у людей, находящихся в здании[20].

Солнечная термальная энергетика

Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—$0,12 за кВт·ч. Департамент Энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—$0,05 к 2015—2020 г.

В 2007 году в Алжире началось строительство гибридных электростанций. В дневное время суток электроэнергия производится параболическими концентраторами, а ночью из природного газа.

На начало 2010 года общая мировая мощность солнечной термальной энергетики (концентраторных солнечных станций) достигла одного гигаватта[7]. К 2020 году страны Евросоюза планируют построить 26,3 ГВт солнечных термальных мощностей[21].

Солнечная кухня

Флаг Республики Корея Солнечная жаровня

Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства простейшей «солнечной кухни» составляет $3—$7.

Традиционные очаги для приготовления пищи имеют термическую эффективность около 10 %. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова. Использование дров для приготовления пищи приводит к массированной вырубке лесов и вреду для здоровья. Например, в Индии от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу более 68 млн тонн СО2. В Уганде среднее домохозяйство ежемесячно потребляет 440 кг дров. Домохозяйки при приготовлении пищи вдыхают большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения в 2006 году в 19 странах южнее Сахары, Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерло 800 тысяч детей и 500 тысяч женщин.

Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн тонн в 2008—2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы.

Использование солнечной энергии в химическом производстве

Солнечная энергия может применяться в различных химических процессах. Например:

  • Израильский Weizmann Institute of Science в 2005 году испытал технологию получения неокисленного цинка в солнечной башне. Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры 1200 °С на вершине солнечной башни. В результате процесса получался чистый цинк. Далее цинк можно герметично упаковать и транспортировать к местам производства электроэнергии. На месте цинк помещается в воду, в результате химической реакции получается водород и оксид цинка. Оксид цинка можно ещё раз поместить в солнечную башню и получить чистый цинк. Технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research.
  • Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов. Площадь зеркал установки составляет 93 м². В фокусе концентратора температура достигает 2200°С. Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С. За световой день 6,5 часов (6,5 кВт·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород 94,9 литров воды. Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10,4 кг в день).

Водород может использоваться для производства электроэнергии, или в качестве топлива на транспорте.

Солнечный транспорт

Флаг Республики Корея Беспилотный самолёт NASA Pathfinder Helios с фотоэлементами на крыльях

Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т. д.

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 железнодорожных 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 %.

В 1981 году летчик Paul Beattie MacCready совершил полет на самолёте Solar Challenger[en], питающемся только солнечной энергией, преодолев расстояние в 258 километров со скоростью 48 км/час[22]. В 2010 году солнечный пилотируемый самолет Solar Impulse 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.

См. также

Источники

  1. Калифорнийская электростанция «Million Solar Roofs» суммарной мощностью 3 ГВт 15.12.2005
  2. ↑ Геополитика солнца. Частный Корреспондент. chaskor.ru (22 ноября 2008). Архивировано 22 августа 2011 года.
  3. 1 2 3 Лапаева Ольга Федоровна. Трансформация энергетического сектора экономики при переходе к энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии (рус.) // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2010. — Вып. 13 (119).
  4. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Renewables section, BP (June 2015).
  5. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Electricity section, BP (June 2015).
  6. ↑ Статистическое обозрение Всемирной энергетической организации 2017 года, BP (June 2017).
  7. 1 2 3 BFM.RU Солнечные технологии обеспечат четверть электричества.
  8. ↑ Graph of the Day: World’s top ten solar PV suppliers. 15 April 2013// RE neweconomy
  9. ↑ http://www.ren21.net/Portals/0/documents/Resources/GSR/2014/GSR2014_full%20report_low%20res.pdf
  10. Геро Рютер, Андрей Гурков. Мировая солнечная энергетика: переломный год. Deutsche Welle (29 мая 2013). Проверено 15 июня 2013. Архивировано 19 июня 2013 года.
  11. Paul Gipe Spain Generated 3 % of its Electricity from Solar in 2010 28 Январь 2011 г
  12. Paul Gipe Italy Passes 7,000 MW of Total Installed Solar PV 22 Июль 2011 г.
  13. ↑ Activ Solar построила в Крыму крупнейшую солнечную электростанцию в мире
  14. ↑ Deutsche Welle 30.03.2018 Саудовская Аравия заменит нефть солнечными батареями
  15. Stephen Lacey Green Jobs Are Real: German and American Solar Industry Both Employ More People Than U.S. Steel Production 17 Июнь 2011 г.
  16. Дмитрий Никитин. Трудный путь к солнцу: согреет ли Россию солнечная энергетика. РБК (17 июня 2013). Проверено 15 июня 2013. Архивировано 19 июня 2013 года.
  17. Кассандра Суит (перевёл Алексей Невельский). Гигантская солнечная электростанция в Калифорнии убивает птиц.. Гелиотермальная станция стоимостью $2,2 млрд может стать последним таким проектом: она нагревает воздух до 540 градусов по Цельсию, регуляторы и биологи считают это причиной смерти десятков птиц (рус.). Ведомости, перевод из The Wall Street Journal (13 февраля 2014). Проверено 6 июня 2016.
  18. ↑ Органическое топливо — на свалку истории? // Наука и жизнь. — 2018. — № 3. — С. 65.
  19. David Szondy. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. (англ.). gizmag.com (25 July 2014). Проверено 6 июня 2016.
  20. ↑ BBC News — Alfredo Moser: Bottle light inventor proud to be poor
  21. Tildy Bayar Solar Thermal Holds Steady in Europe 15 Октябрь 2012 г.
  22. ↑ Britannica Book of the Year 2008: «MacCready, Paul Beattie», page 140

Ссылки

Литература

  • Д. Мак-Вейг Применение солнечной энергии. — М.: Энергоиздат, 1981. — Тираж 5 600 экз. — 210 с.
  • Умаров Г. Я.; Ершов А. А. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1974. — 64 с.
  • Алексеев В. В.; Чекарев К. В. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1991. — 64 с.
⛭

Отрасли промышленности

Подбор солнечной электростанции

Для автоматического подбора станции, необходимо выбрать нужные приборы из предложенных выпадающих списков. Для правильного учёта каждого выбираемого прибора, его строка должна быть заполнена вся, то есть выбраны и мощность прибора, и время его работы (или частота использования). Также требуется указать регион установки станции, выбрав из выпадающего списка ближайший город.

При выборе нужных приборов из предложенных, рассчитывается
их мощность и среднее ежедневное потребление энергии
Мощность,
Вт
Потребление,
Вт·ч в день

Освещение при помощи светодиодных ламп:

… 10 Вт суммарной мощности 20 Вт суммарной мощности 30 Вт суммарной мощности 40 Вт суммарной мощности 50 Вт суммарной мощности 60 Вт суммарной мощности 70 Вт суммарной мощности 80 Вт суммарной мощности 90 Вт суммарной мощности 100 Вт суммарной мощности 110 Вт суммарной мощности 120 Вт суммарной мощности 130 Вт суммарной мощности 140 Вт суммарной мощности 150 Вт суммарной мощности 160 Вт суммарной мощности 170 Вт суммарной мощности 180 Вт суммарной мощности 190 Вт суммарной мощности 200 Вт суммарной мощности 210 Вт суммарной мощности 220 Вт суммарной мощности 230 Вт суммарной мощности 240 Вт суммарной мощности 250 Вт суммарной мощности

Помещений:

… одно два три четыре пять шесть семь восемь девять десять

Время работы:

… 1 час 2 часа 3 часа 4 часа 5 часов 6 часов 7 часов 8 часов 9 часов 10 часов 11 часов 12 часов 13 часов 14 часов 15 часов 16 часов 17 часов 18 часов 19 часов 20 часов 21 час 22 часа 23 часа 24 часа



Компьютер с монитором, ноутбук или планшет:

… Средняя мощность 5 Вт (планшет) Средняя мощность 15 Вт (ноутбук) Средняя мощность 20 Вт (ноутбук) Средняя мощность 25 Вт (ноутбук) Средняя мощность 30 Вт (ноутбук) Средняя мощность 35 Вт (ноутбук) Средняя мощность 40 Вт (ноутбук) Средняя мощность 50 Вт (компьютер) Средняя мощность 60 Вт (компьютер) Средняя мощность 70 Вт (компьютер) Средняя мощность 80 Вт (компьютер) Средняя мощность 90 Вт (компьютер) Средняя мощность 100 Вт (компьютер) Средняя мощность 110 Вт (компьютер) Средняя мощность 120 Вт (компьютер) Средняя мощность 130 Вт (компьютер) Средняя мощность 140 Вт (компьютер) Средняя мощность 150 Вт (компьютер)

Количество:

… 1 шт. 2 шт. 3 шт. 4 шт. 5 шт.

Время работы:

… 30 минут 1 час 2 часа 3 часа 4 часа 5 часов 6 часов 7 часов 8 часов 9 часов 10 часов 11 часов 12 часов



Холодильник, при круглосуточной работе:

… Двухкамерный, объёмом до 120 литров, класс энергопотребления A Двухкамерный, объёмом до 170 литров, класс энергопотребления A Двухкамерный, объёмом до 220 литров, класс энергопотребления A Двухкамерный, объёмом до 270 литров, класс энергопотребления A Двухкамерный, объёмом до 400 литров, класс энергопотребления A Двухкамерный, объёмом до 120 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 170 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 220 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 270 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 400 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 600 литров, класс энергопотребления A+ Двухкамерный, объёмом до 250 литров, класс энергопотребления A++ Двухкамерный, объёмом до 300 литров, класс энергопотребления A++ Двухкамерный, объёмом до 400 литров, класс энергопотребления A++ Двухкамерный, объёмом до 600 литров, класс энергопотребления A++ Холодильник без морозильной камеры, объём до 300 литров, класс A+ Холодильник без морозильной камеры, объём до 400 литров, класс A+ Холодильник без морозильной камеры, объём до 300 литров, класс A++ Холодильник без морозильной камеры, объём до 400 литров, класс A++



Насос для водоснабжения:

… Малыш, мощностью 185 Вт (770 ВА) Малыш, мощностью 245 Вт (820 ВА) Погружной, мощностью 400 Вт Погружной, мощностью 500 Вт Погружной, мощностью 600 Вт Погружной, мощностью 700 Вт Погружной, мощностью 800 Вт Погружной, мощностью 900 Вт Погружной, мощностью 1000 Вт Погружной, мощностью 1100 Вт Погружной, мощностью 1200 Вт Погружной, мощностью 1300 Вт Погружной, мощностью 1400 Вт Погружной, мощностью 1500 Вт Погружной, мощностью 1600 Вт Погружной, мощностью 1700 Вт Погружной, мощностью 1800 Вт Погружной, мощностью 1900 Вт Погружной, мощностью 2000 Вт Погружной, мощностью 2100 Вт Погружной, мощностью 2200 Вт

Количество:

… 1 шт. 2 шт. 3 шт. 4 шт. 5 шт.

Время работы:

… 15 минут 30 минут 45 минут 1 час 1,5 часа 2 часа 3 часа 4 часа 5 часов



Электрочайник:

… мощностью 700 Вт мощностью 800 Вт мощностью 900 Вт мощностью 1000 Вт мощностью 1100 Вт мощностью 1200 Вт мощностью 1300 Вт мощностью 1400 Вт мощностью 1500 Вт мощностью 1600 Вт мощностью 1700 Вт мощностью 1800 Вт мощностью 1900 Вт мощностью 2000 Вт мощностью 2200 Вт мощностью 2400 Вт мощностью 3000 Вт

Объём воды:

… 0,5 литра 0,6 литра 0,7 литра 1 литр 1,2 литра 1,3 литра 1,5 литра 1,6 литра 1,7 литра 1,8 литра 1,9 литра 2 литра 2,2 литра

Кипячений в день:

… одно два три четыре пять шесть семь восемь девять десять



Стиральная машина:

… Полуавтоматическая, мощностью 350 Вт Автоматическая, мощностью 1400 Вт Автоматическая, мощностью 1500 Вт Автоматическая, мощностью 1600 Вт Автоматическая, мощностью 1700 Вт Автоматическая, мощностью 1800 Вт Автоматическая, мощностью 1900 Вт Автоматическая, мощностью 2000 Вт Автоматическая, мощностью 2100 Вт Автоматическая, мощностью 2200 Вт Автоматическая, мощностью 2300 Вт Автоматическая, мощностью 2400 Вт Автоматическая, мощностью 2500 Вт

Частота стирок:

… раз в день раз в два дня раз в три дня



Дополнительный прибор:

… Бетономешалка Дрель электрическая Зарядное устройство Колонки компьютерные Кофеварка Лобзик электрический Мойка высокого давления Насос дренажный Насосы циркуляционные Паяльник Перфоратор Пила торцовочная Пила цепная Пила циркулярная Плитка электрическая Принтер струйный Принтер лазерный Пылесос Рубанок электрический Телевизор Газонокосилка (триммер) Утюг УШМ (болгарка)

Мощность:

… 1 Вт 2 Вт 3 Вт 4 Вт 5 Вт 6 Вт 7 Вт 8 Вт 9 Вт 10 Вт 11 Вт 12 Вт 13 Вт 14 Вт 15 Вт 16 Вт 17 Вт 18 Вт 19 Вт 20 Вт 25 Вт 30 Вт 35 Вт 40 Вт 45 Вт 50 Вт 60 Вт 70 Вт 80 Вт 90 Вт 100 Вт 125 Вт 150 Вт 175 Вт 200 Вт 225 Вт 250 Вт 275 Вт 300 Вт 325 Вт 350 Вт 375 Вт 400 Вт 425 Вт 450 Вт 475 Вт 500 Вт 550 Вт 600 Вт 650 Вт 700 Вт 750 Вт 800 Вт 850 Вт 900 Вт 950 Вт 1000 Вт 1100 Вт 1200 Вт 1300 Вт 1400 Вт 1500 Вт 1600 Вт 1700 Вт 1800 Вт 1900 Вт 2000 Вт 2100 Вт 2200 Вт 2300 Вт 2400 Вт 2500 Вт 2600 Вт 2800 Вт 3000 Вт 3200 Вт

Время работы:

… 5 минут в день 10 минут в день 15 минут в день 20 минут в день 25 минут в день 30 минут в день 40 минут в день 50 минут в день 1 час в день 1,5 часа в день 2 часа в день 2,5 часа в день 3 часа в день 4 часа в день 5 часов в день 6 часов в день 7 часов в день 8 часов в день 9 часов в день 10 часов в день 11 часов в день 12 часов в день 13 часов в день 14 часов в день 15 часов в день 16 часов в день 17 часов в день 18 часов в день 19 часов в день 20 часов в день 21 час в день 22 часа в день 23 часа в день 24 часа в день



 
Наименьшая номинальная рекомендуемая мощность инвертора, Вт:  
Мощность подходящего инвертора из предлагаемого модельного ряда, Вт:
 
Суммарное потребление энергии выбранными приборами, Вт·ч в день:  

Ориентация ФЭ модулей по сторонам света:
На Юг (для достижения наилучшей энергоотдачи) На Юго-юго-восток (отклонение на восток на 22,5°) На Юго-юго-запад (отклонение на запад на 22,5°) На Юго-восток (отклонение на восток на 45°) На Юго-запад (отклонение на запад на 45°) На Востоко-юго-восток (отклонение на восток на 67,5°) На Западо-юго-запад (отклонение на запад на 67,5°) На Восток На Запад
Угол наклона ФЭ модулей (будет рассчитан): *
Повысить выработку энергии зимой (зимний угол) Повысить выработку энергии летом (летний угол) Для наибольшей выработки за год (средний угол)

Для точного подбора станции к выбранным приборам, нужно указывать ближайший к месту установки город:

Выбрать город… Ангарск Архангельск Астрахань Барнаул Белгород Бийск Благовещенск Братск Брянск Великий Новгород Владивосток Владимир Волгоград Волжский Вологда Воронеж Дзержинск Екатеринбург Зеленоград Иваново Ижевск Иркутск Йошкар-Ола Казань Калининград Калуга Кемерово Киров Комсомольск-на-Амуре Кострома Краснодар Красноярск Курган Курск Липецк Магнитогорск Москва Мурманск Набережные Челны Нальчик Нижневартовск Нижнекамск Нижний Новгород Нижний Тагил Новокузнецк Новороссийск Новосибирск Омск Оренбург Орёл Орск Пенза Пермь Петрозаводск Прокопьевск Псков Ростов на дону Рыбинск Рязань Самара Санкт-Петербург Саранск Саратов Смоленск Сочи Ставрополь Старый Оскол Стерлитамак Сургут Сыктывкар Таганрог Тамбов Тверь Тольятти Томск Тула Тюмень Улан-Уде Ульяновск Уфа Хабаровск Чебоксары Челябинск Череповец Чита Шахты Якутск Ярославль

* При круглогодичном использовании электростанции, лучше устанавливать ФЭ модули под «зимним» углом наклона, что уменьшает вероятность налипания снега на поверхности модулей, и существенно повышает выработку энергии зимой. Значение угла (зимнего, летнего, среднего) зависит от географической широты местности, и рассчитывается автоматически.

О подборе солнечной электростанции для автономного электроснабжения

Обратите внимание, что на сайтах некоторых организаций, предлагающих продажу и установку солнечных электростанций, максимальное количество энергии, которое можно использовать для питания электроприборов, просто указано в виде произведения установленной мощности ФЭ модулей на 6 или 8 часов в день. То есть, Вам обещают до 6–8 киловатт-часов электроэнергии в день с каждой 1000 Ватт установленных модулей, да ещё с ранней весны до поздней осени. Данное утверждение является лживым. Не верьте жуликам! Как производится правильный расчёт

При автоматическом подборе электростанций на нашем сайте, количество ФЭ модулей подбирается с учётом целого множества объективных факторов, влияющих на среднюю мощность энергоотдачи станций. Правильный расчёт позволяет добиться около 100% запаса по энергоотдаче станций в самом «солнечном» месяце в году относительно среднего ежедневного потребления выбранных в таблице приборов. Это необходимо для компенсации недостатка мощности станций в межсезонье, из-за снижения продолжительности солнечного сияния.

В холодное время года, когда продолжительность светового дня снижается, средняя ежедневная энергоотдача станций должна соответствовать ежедневному энергопотреблению на расчётном уровне. Мы постарались выбрать наиболее разумный подход к выбору электростанций, чтобы улучшить их энергетические возможности осенью, зимой и весной. Тем не менее, зимой может потребоваться дополнительная энергия, источником которой может стать жидкотопливный генератор.

Также следует понимать, что даже наш прогноз ежедневного использования электроэнергии может быть несколько оптимистичным. То есть, далеко не всегда солнечная энергия может быть Вами востребована полностью. Объясняется это тем, что для хранения электроэнергии, вырабатываемой ФЭ модулями, используются аккумуляторные батареи (АКБ) ограниченной ёмкости. Как правило, ёмкость АКБ в электростанции не позволяет накопить энергию, выработанную ФЭ модулями на много дней вперёд. Срок полной автономии электростанции – если полностью отключить ФЭ модули – составит более 4 дней, но это когда АКБ почти новые. По истечению срока комфортного использования АКБ (по мере их старения), этот срок может снизиться вдвое. А солнечная энергия не поступает равными долями каждые 2–4 дня.

В пасмурную и дождливую погоду мощность работы ФЭ модулей может снижаться в течение дня более чем в 10 раз по сравнению со значением их номинальной указанной мощности. А та энергия, что поступает от ФЭ модулей в ясные дни, восполняет собой недостаток энергии, недополученной в пасмурные дни — ФЭ модули выдают в течение ясного дня значительно больше энергии, относительно «средней» расчётной. Получается, что чем больше период автономии электростанции, тем лучше. Ведь пасмурная погода может установиться надолго, особенно в осенние месяцы. А перед этим могут идти ясные дни, причем, один за другим, когда желательно накопить как можно больше энергии в АКБ.

Но если оснастить станцию слишком большим количеством АКБ, то она получится значительно дороже. Следует учитывать и то, что АКБ изготавливают с применением большого количества свинца, а добыча и переработка свинцовой руды является вредным для экологии промышленным процессом. Вкладывать деньги в приобретение большего количества ФЭ модулей куда приятнее и перспективнее, чем в покупку лишних дорогостоящих АКБ. Ведь солнечные ФЭ модули — это и есть источник энергии для Вашей солнечной станции!

При создании автономных солнечных электростанций, приходится выбирать определённое минимальное соотношение между ёмкостью АКБ и мощностью ФЭ модулей, что мы и постарались реализовать, предлагая готовые решения на нашем сайте. При этом, количество солнечных ФЭ модулей в каждой из предложенных станций может быть увеличено в будущем, для пропорционального увеличения энергоотдачи.

Зачастую, для максимального использования расчётной электроэнергии, многим владельцам солнечных электростанций приходится подстраиваться под погоду, увеличивая энергопотребление в ясные дни (пользуясь в эти дни наиболее мощными приборами). Об этом следует помнить.

В пасмурные дни, если они продолжаются более трёх дней подряд, можно отказаться от использования некоторых видов мощных приборов, либо пользоваться дополнительно жидкотопливным генератором. В некоторых случаях, питание мощных нагрузок можно осуществлять генератором напрямую, используя его отдельно от электростанции. Например, запустив генератор, можно отдельно от электростанции кратковременно включить мощный и энергозатратный насос водоснабжения, чтобы накачать воды в бак, не растрачивая энергию, накопленную в АКБ. В этом случае, использование генератора «напрямую» — для питания нагрузки высокой мощности — может быть экономически оправдано. Генератор достаточно эффективен только в том случае, если работает кратковременно, и на уровне мощности, близком к номинальному значению его мощности.

Для начальной подзарядки глубоко разряженных АКБ можно дополнительно использовать и сам генератор. В этом случае, можно сразу выбрать для солнечной электростанции инвертор со встроенным зарядным устройством, либо приобрести — в дальнейшем — зарядное устройство АКБ от источника напряжения 220 В (генератора).

Сам генератор может быть приобретён Вами дополнительно, если почувствуете, что эксплуатация солнечной станции недостаточно комфортна, когда пасмурная погода устанавливается на много дней подряд, и при этом нет возможности приспособиться и экономно расходовать энергию за счёт периодического отказа от использования мощных видов бытовых приборов. Специалистами компании «Солнечная Энергоимперия» может быть изначально произведена установка генератора и настройка его для работы совместно с солнечной электростанцией.

Ежедневное потребление энергии различными бытовыми приборами Вы можете оценить на нашем сайте — при помощи удобного калькулятора на данной странице сверху. И, после этого, подобрать себе наиболее подходящую солнечную электростанцию автоматически.

Солнечная электростанция — Что такое Солнечная электростанция Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. 
Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов:
1. СЭС башенного типа — основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации.
В центре станции стоит башня высотой 18 — 24 метров (в зависимости от мощности и других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой.
Этот резервуар покрашен в черный цвет для поглощения теплового излучения.
Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни.
По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.
Гелиостат — зеркало площадью в несколько м2, закрепленное на опоре и подключенное к общей системе позиционирования.
В зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве.
Основная и самая трудная задача — это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар.
В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700оС.
Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций (ТЭС), поэтому для получения энергии используются стандартные турбины.
Фактически на таких СЭС можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности.

2. СЭС тарельчатого типа — использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции.
Станция состоит из отдельных модулей.
Модуль состоит из опоры, на которую крепится конструкция приемника и отражателя.
Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца.
Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме.
Диаметры этих зеркал достигают Ø2 метров, а количество зеркал — нескольких 10ков метров (в зависимости от мощности модуля).
Станции могут состоять как из 1 модуля (автономные), так и из нескольких 10ков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи, в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных фотобатарей различной мощности и выходных параметров.
Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.).
Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями.
Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого поселка.

СЭС, использующие параболические концентраторы, нагревают теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.
Конструкция СЭС: на специальные фермы устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло).
Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдает теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

Комбинированные СЭС- дополнительно имеют теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления.

В 2017 г. на Алтае введена в эксплуатацию первая в РФ СЭС, изготовленной по гетероструктурной технологии (HJT) . 
Изготовленные по такой технологии солнечные панели объединяют в себе преимущества аморфной (тонкопленочной) и кристаллической технологий, сочетая высокий КПД, высокую износостойкость и эффективность в улавливании рассеянного и отраженного света. 
Даже в облачный день или в зимнее время панели смогут ловить световую энергию, а в жаркий день — не будут терять производительность из-за перегрева пластин.
Это позволило добиться КПД более 20%.

В промышленных масштабах производство по HJT было запущено в конце 2016 г.  компанией HEVEL в г. Новочебоксарске.
Хевел — СП РОСНАНО и Реновы, созданное в 2009 г. с целью интеграции решений в солнечной энергетике. 
Хевел  — строит СЭС под ключ: производит панели, устанавливает их, и эксплуатирует СЭС.

На 2017 г. Минэнерго РФ установило, что стоимость 1 квт установленной мощности СЭС будет компенсироваться инвесторам будет компенсироваться инвестиции в :
— солнечную энергетику, исходя из цены 109,5 тыс. руб/кВт установленной мощности,
— ветровую — 103 тыс. руб/кВт,
— гидроэнергетику — 163 тыс. руб/кВт.
Нужно при этом учитывать коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ) в РФ:
— солнечный — до 10%;
— ветровой — до 20%%
— гидроэнергетика — до 40%.
То есть ГЭС, при прочих равных, будет вырабатывать в 4 раза больше э/энергии, чем СЭС такой же мощности.

Силовые установки двигателя

  • Домой
  • морской
  • энергии
    • На пути к 100% возобновляемой энергии
    • Исследуйте решения
    • Работать и поддерживать
    • Решения по отраслям
    • Выучить больше
      • Технические сравнения
      • Ссылки
        • Независимые производители электроэнергии
        • Горное дело и цемент
        • Нефтяной газ
          • Tornio Manga LNG Terminal, Торнио, Финляндия
        • Другие промышленные
        • коммунальные услуги
          • Alteo Group, Венгрия
          • Станция Антилопы, Техас, США
          • Арун, Суматра, Индонезия
          • Centrica, Великобритания
          • ДРЕВАГ, Германия
          • Станция генерации Эклутна Палмер, Аляска, США
          • Калум 5, Гвинейская Республика
          • Kiisa ERPP I & II
          • Кипеву II-III, Кения
          • Крафтверке Майнц-Висбаден АГ
          • Макухари, Япония
          • Маркетт Энерджи Центр, США
          • Станция Пирсолл, Техас, США
          • Песанггаран, Бали
          • Port Westward Unit 2, Портленд, штат Орегон, США
          • Восточный Тимор, Индонезия
          • Woodland 3 Generation Station, Модесто, Калифорния, США
          • Пуэнт Монье, Маврикий
          • Pivot Power, Великобритания
          • Бенндейл, Миссисипи, США
          • AGL Energy Limited, Австралия Электростанция Barker Inlet, Австралия
          • Грасиоза, Азорские острова, Португалия
          • Бремен, Германия
      • Электростанция селектор
      • Загрузки
      • Записи вебинара
  • Служба поддержки
  • Около
  • Карьера
  • инвесторы
  • СМИ
.

Электростанции на жидком топливе

  • Домой
  • морской
  • энергии
    • На пути к 100% возобновляемой энергии
    • Исследуйте решения
    • Работать и поддерживать
    • Решения по отраслям
    • Выучить больше
      • Технические сравнения
      • Ссылки
        • Независимые производители электроэнергии
        • Горное дело и цемент
        • Нефтяной газ
          • Tornio Manga LNG Terminal, Торнио, Финляндия
        • Другие промышленные
        • коммунальные услуги
          • Alteo Group, Венгрия
          • Станция Антилопы, Техас, США
          • Арун, Суматра, Индонезия
          • Centrica, Великобритания
          • ДРЕВАГ, Германия
          • Станция генерации Эклутна Палмер, Аляска, США
          • Калум 5, Гвинейская Республика
          • Kiisa ERPP I & II
          • Кипеву II-III, Кения
          • Крафтверке Майнц-Висбаден АГ
          • Макухари, Япония
          • Маркетт Энерджи Центр, США
          • Станция Пирсолл, Техас, США
          • Песанггаран, Бали
          • Port Westward Unit 2, Портленд, штат Орегон, США
          • Восточный Тимор, Индонезия
          • Woodland 3 Generation Station, Модесто, Калифорния, США
          • Пуэнт Монье, Маврикий
          • Pivot Power, Великобритания
          • Бенндейл, Миссисипи, США
          • AGL Energy Limited, Австралия Электростанция Barker Inlet, Австралия
          • Грасиоза, Азорские острова, Португалия
          • Бремен, Германия
      • Электростанция селектор
      • Загрузки
      • Записи вебинара
  • Служба поддержки
  • Около
  • Карьера
  • инвесторы
  • СМИ
  • устойчивость
.
Влияние ультрафиолетового света на растения (черный свет для сорняков?)

how ultraviolet light affects plants how ultraviolet light affects plants Растения, как и люди, являются живыми организмами.

И так же, как и нам, им нужны питательные вещества и подходящие условия для процветания. В то время как растениям, очевидно, нужна вода, чтобы выжить, свет является их основным источником энергии.

Естественный свет, которым мы наслаждаемся здесь на земле, исходит от солнца, пылающей массы огня, которая производит достаточно энергии, чтобы поддерживать все формы жизни на этой планете. Свет от солнца состоит из пакетов энергии, называемых фотонами; именно эту энергию растения используют для производства пищи.

Свет от солнца состоит из волн различной длины. Растения используют большую часть этого спектра, некоторые цвета гораздо больше, чем другие, но они не используют ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Означает ли это, что ультрафиолетовое излучение никак не влияет на растения?

Совсем наоборот. Изменяющиеся уровни ультрафиолетового света приводят к определенным характеристикам сельскохозяйственных культур. К сожалению, большинство из них отрицательные.

Сначала мы расскажем о воздействии ультрафиолетового излучения на растения в целом , а затем рассмотрим влияние ультрафиолетового излучения на каннабис конкретно.

Как УФ-свет влияет на растения?

Прежде чем мы перейдем к воздействию ультрафиолета на растения, давайте кратко поговорим о том, что именно подразумевается под ультрафиолетовым светом.

Что такое УФ-свет?

what is uv light what is uv light

Ультрафиолетовый свет невидим невооруженным глазом и является самой короткой длиной волны в спектре, лежащей в диапазоне от 100 до 400 нм (нанометров). Прежде чем ультрафиолетовый свет достигнет поверхности Земли, большая часть его поглощается стратосферой.

Земная атмосфера хорошо приспособлена для поглощения всего ультрафиолетового излучения, но ультрафиолетового света и ультрафиолетового излучения все еще достигает поверхности земли. К счастью, этот свет не слишком вреден на тех уровнях, которые достигают нас.

Это ультрафиолетовый свет, который наиболее вреден для жизни. К счастью, только 7-9% из них способны достичь биосферы.

По этой причине при нормальных условиях ультрафиолетовое излучение не оказывает существенного влияния на рост растений. Точные эффекты ультрафиолета были оценены, однако, в лабораторных условиях.

Воздействие ультрафиолетового света на микробы

microbe under ultraviolet light microbe under ultraviolet light

Микроскопические организмы, такие как бактерии, играют важную роль в жизни растений, как хороших, так и плохих. Некоторые бактерии, такие как те, которые вызывают увядание и ржавчину, могут вызывать заболевания у растений. Другие, такие как азотфиксирующие бактерии, могут играть жизненно важную роль в росте и восстановлении повреждений.

Ультрафиолетовый свет вреден для этих микробов и может привести к их смерти. Многие ученые пытались использовать ультрафиолетовый свет для уничтожения патогенных микроорганизмов.

Проблема всегда одна и та же: , в то время как ультрафиолетовый свет убивает микробы, он также уничтожает полезные и симбиотические микробы , которые играют активную роль в здоровом росте растения.

Когда ультрафиолетовый свет убивает эти организмы, это вызывает изменения в составе материалов, которые необходимы растению для производства пищи. Например, ультрафиолетовое излучение может вызывать задержку у растений, — если оно убивает азотфиксирующие бактерии, поскольку уменьшает количество полезного азота.

Ультрафиолетовый свет вызывает повреждение ДНК

dna damage dna damage

Было широко задокументировано, что ультрафиолетовое излучение очень вредно для жизненных форм, особенно их ДНК, липидов и белков. Когда ДНК повреждена, генетический материал замедляется и приводит либо к мутации, либо к апоптозу клетки, когда клетка поглощает себя, чтобы защитить себя от повреждения.

повреждение ДНК, однако, не всегда может быть отрицательным; Мутации в растениях — это эволюционные силы, которые приводят к большему разнообразию и часто более сильным организмам, более подходящим для выживания.

Например, растения могут использовать синий свет и УФ-А для продвижения к контролируемому апоптозу. Это гарантирует, что питательные вещества не будут потрачены впустую, а органы, которые состарились, будут уничтожены, что позволит сформировать новые органы.

Ультрафиолетовый свет ведет к устойчивым к ультрафиолетовому излучению культурам

crops under sun crops under sun

В условиях, когда мир приближается к возможному климатическому кризису, многие исследователи начали беспокоиться о воздействии ультрафиолетового света на сельскохозяйственные культуры. Учитывая, насколько тонким стал озоновый слой, весьма вероятно, что в ближайшем будущем большее количество разрушающего ДНК ультрафиолетового излучения проникнет через атмосферу на поверхность Земли.

Это не обязательно должно быть плохой новостью, хотя. В контролируемых лабораторных экспериментах исследователи обнаружили, что культуры, которые подвергались большему воздействию ультрафиолета, фактически начали производить молекулы, чтобы блокировать его.

Это означает, что этих культур способны выживать в более суровых климатических условиях и более сухих регионах. Кроме того, растения использовали ультрафиолетовое излучение, чтобы обуздать плесень и другие заболевания, которые гноились в почве.

Это новое исследование может иметь решающее значение в будущем, так как глобальное потепление повышает температуру, озоновый слой еще больше истощается, и больше света проникает на поверхность Земли.

И не только растения стали более устойчивыми к вредному свету и микробам в этих экспериментах, они также изменили свою форму: они стали короче и толще, что помогает уменьшить потери воды.

В то время как ультрафиолетовое излучение, как правило, вредно для растений, его все же можно использовать для достижения положительного эффекта. Окончательный такой эффект приходит в выращивании конопли.

Ультрафиолетовый свет для выращивания марихуаны

growing marijuana growing marijuana

Ультрафиолетовый свет вызывает образование смолы, а вместе с ней ТГК и КБР для защиты растения марихуаны от вредных ультрафиолетовых лучей.Таким образом, добавление ультрафиолетового света в светодиодные растущие огни приводит к увеличению ТГК в полученных зародышах.

Нет сомнений в том, что по своей сути ультрафиолетовое излучение вредно для растений. Но, нанося вред растениям, он фактически заставляет их развивать защитные механизмы, которые делают их сильнее в будущем.

С сорняками это приводит к увеличению THC и CBD. По этой причине, кормление растений марихуаны низкими уровнями дополнительного ультрафиолетового света действительно поможет им и в целом приведет к улучшению урожая, как в случае с каннабисом.

Нужны ли растениям ультрафиолетовый свет?

Нет, растения не нуждаются в ультрафиолетовом свете. Это на самом деле причиняет им вред. Но причиняя вред, он заставляет растения защищать себя, что может положительно сказаться на наших потребностях.

Каннабис — лучший пример. Ультрафиолетовое излучение заставляет его создавать больше смолы, чтобы защитить себя, что означает более высокие уровни THC и CBD. По этой причине многие производители марихуаны надеются добавить ультрафиолетовый свет в последние несколько недель роста, когда он оказывает наибольшее влияние на конечный продукт.

Но как лучше всего дать вашим растениям ультрафиолетовый свет?

Как обеспечить UVA / UVB-подсветку для растений

fluorescent uv light for plants fluorescent uv light for plants

В наши дни многие светодиодные растущие светильники оснащены УФ-диодами, но имеют только УФ-излучение. Это потому, что светодиодные диоды UV-B невероятно дороги и включены только в очень дорогие светильники.

Существует распространенное мнение, что только УФ-В свет полезен для производства ТГК и КБД, но это основано на плохо проведенном исследовании, которое фактически не доказало это.Black Dog LED провели собственное исследование и обнаружили, что УФ-свет также увеличивает производство ТГК и КБД.

По этой причине любой светодиодный фонарь с ультрафиолетовыми диодами будет прекрасно работать, чтобы дать вашим растениям ультрафиолетовый свет.

Тем не менее, я знаю, что некоторые люди будут настаивать на том, что их растения нуждаются в ультрафиолетовом свете. Но использование светодиодов не способ сделать это.

UVB LED Grow Light: стоит ли оно того?

Краткий ответ: нет.

Как упомянуто выше, диоды UVB чрезвычайно дороги.

Светильники, которые включают в себя ультрафиолетовый свет, делают это, прикрепляя люминесцентную лампу UVB к своему светильнику. По сути, это светодиоды с дополнительной лампой UVB.

И вы платите за это дополнение. На рынке есть только два таких источника света: Amare Solar Eclipse 500, который стоит 1075 долларов, и California Lightworks SolarSystem 1100 с UVB, который стоит 1799 долларов.

Лично я нахожу это немного бесполезным, и это никогда не стоит увеличения стоимости.

Тогда есть Cirrus UVB бар.Это единственный прибор, который использует настоящие диоды UVB. И он использует только эти диоды. Это чистый ультрафиолетовый светодиодный свет, что означает, что он работает только как дополнительное освещение.

Проблема: стоит 499 долларов. Для дополнительного света!

Честно говоря, выгоды от добавления ультрафиолетового света не стоят нескольких сотен (не говоря уже о 1000 долларов) долларов.

Единственный способ добавить UVB имеет финансовый смысл — это получить обычную люминесцентную лампу T5 и установить в нее люминесцентную лампу T5 UVB.

Эти лампы стоят лишь немного дороже, чем стандартные люминесцентные лампы, и в дополнение к УФ-В они излучают ультрафиолетовый свет.

Вот хороший вариант в двух разных размерах (это всего лишь лампы накаливания; для них вы можете получить любой стандартный люминесцентный светильник T5, как этот).

Как черный свет влияет на рост растений?

black light bulb black light bulb

Многие люди спрашивают меня о черных и рептилий огнях. Они хотят знать, могут ли они использоваться для подачи ультрафиолетового света на их растения.

Черные огни излучают только ультрафиолетовый свет, поэтому они воздействуют на растения так же, как и любой другой источник ультрафиолетового света (о чем говорилось выше). Однако они являются довольно слабым источником.

Ниже приведены ответы на самые распространенные вопросы, которые я получаю.

Могут ли растения расти под черным светом?

Нет, большинство растений не могут расти под черным светом, если черный свет является единственным источником света. Если присутствует другой свет, они могут расти под черным светом, предполагая, что он не слишком сильный или близко к растениям.Тем не менее, сам черный свет не способствует росту.

Черные огни помогают растениям расти?

Черные огни не помогают растениям расти. Они могут помочь способами, описанными выше, как в увеличении производства THC и CBD в каннабисе, но они не способствуют росту вообще.

Черный свет для выращивания сорняков?

Хотя черный свет, как уже упоминалось, будет стимулировать производство ТГК и КБР, сам по себе он не будет травить. Вы можете использовать его в качестве дополнительного освещения, но ваше растение конопли не будет расти без реального света или солнечного света.

Нужен ли черный свет в моей комнате для выращивания?

Нет, вам не нужен черный свет в вашей комнате для выращивания. Если вы выращиваете марихуану, добавление ультрафиолетового света может повысить выработку ТГК и КБД, но это не является необходимым для растений. Если вы добавите ультрафиолетовое излучение, было бы лучше использовать растущую лампу, подобную лампам AgroMax, указанным выше, так как они излучают как UVA, так и UVB.

Чтобы увеличить производство ТГК и КБР, вы бы добавляли ультрафиолетовое излучение только во время определенной части цикла выращивания (см. Следующий вопрос).

Следует ли использовать черный свет во время цветения?

Если вы добавляете черный свет в свой рост в целях увеличения производства КБД и ТГК, то вы захотите использовать этот свет только в течение последних нескольких недель цветущей стадии роста.

будут работать лампы рептилий для растений

огни рептилий будут работать так же, как работают черные огни или другие ультрафиолетовые лампы. Они не помогут растению расти, но активируют свои защитные механизмы, что приводит, например, к производству трихом в марихуане.

Основное различие между лампами рептилий и черными лампами состоит в том, что большинство ламп рептилий испускает свет UV-B (есть также лампы рептилий UVA, но рептилии нуждаются в UVB больше), в то время как черные огни испускают свет UV-A.

Теперь ваша очередь. У вас есть дополнительные вопросы, касающиеся ультрафиолетового света для растений или специально для марихуаны? Если это так, пожалуйста, спросите их в комментариях ниже, и я буду рад добавить их в эту статью.

Источники:
.

Играть Power Up! | НАСА Климат Кидс

Играть Power Up!


Screenshot of Power Up game.

Играть Power Up!

Захватывайте чистую энергию ветра и солнца, чтобы производить достаточно электричества, чтобы управлять городом. Перемещайте свою ветряную турбину вверх и вниз, чтобы держать ее при сильных, самых быстрых ветрах. Держите ваши солнечные панели под ярким солнечным светом и под дождем. Посмотри, сможешь ли ты осветить весь город. Выиграйте платиновую награду за чистую энергию!

Cartoon medals for Bronze, silver, Gold, and Platinum Awards.

Откуда приходит наше электричество?

Как и город в игре, электричество — это в основном та энергия, которую мы используем в наших домах.Откуда наше электричество? Сколько нашей электроэнергии поступает из чистых источников, таких как ветер и солнце?

Photo of smokestacks belching black smoke into sky, with two big cartoon footprints on top, labeled big, ugly carbon footprints.

Большая часть электроэнергии, которая питает наши дома в США, производится на электростанциях, которые сжигают уголь или нефть. Эти виды топлива сжигаются для нагрева воды и производства пара. Пар превращается в похожую на ветряную мельницу машину, называемую турбиной. Турбина является частью машины, называемой генератором, который преобразует энергию вращающейся турбины в электричество.

Проблема в том, что при сжигании топлива, такого как уголь и нефть, образуется углекислый газ и другие загрязнители.Углекислый газ является мощным парниковым газом, который способствует глобальному потеплению.

Можем ли мы производить электричество, не производя больше углекислого газа и не усугубляя глобальное потепление?

Да, мы можем!

Лучшие вещи чистые, бесплатные и возобновляемые

Cartoon lump of coal with happy face, saying Whew! Saved!

Земля получает достаточно энергии от Солнца каждый час, чтобы питать каждый свет, прибор и телевизор на планете в течение целого года! Если бы мы могли просто захватить крошечную часть этой энергии и преобразовать ее в электричество, нам бы никогда не пришлось сжигать еще один кусок угля.

Кроме того, есть энергия, которая будет захвачена ветром.

У нас есть технологии! Мы можем производить электричество из солнечного света и ветра, не создавая углекислого газа. Мы можем сделать чистую энергию.

Для производства электричества из солнечного света мы используем солнечные панели, покрытые «фотоэлектрическими элементами». Эти ячейки представляют собой маленькие вафли размером с печенье, изготовленные из материалов, подобных тем, которые используются в компьютерных чипах. Возможно, вы видели солнечные батареи на крышах некоторых домов, помогающие производить электричество для этой семьи.

Для производства электричества от ветра мы используем ветряные турбины. Они работают аналогично турбинам, используемым на электростанциях, работающих на ископаемом топливе, за исключением того, что эти турбины вращаются ветром, а не паром из воды, нагреваемой горящим материалом.

Сколько электроэнергии, поступающей в ваш дом, было произведено с использованием чистых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца? Попросите своих родителей или учителя помочь вам узнать.

Узнайте, что делают некоторые люди, чтобы получить больше энергии от Солнца.Прочитайте о зеленой карьере, которая может принести вам медали, такие как бронзовые, серебряные, золотые и платиновые награды за игру «Power Up!»

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *