Опрос

Выгодно ли использовать солнечные батареи в быту (например, установить их на крыше коттеджа)?:

Автономные электростанции на солнечных батареях

Сегодня российские власти все больше внимания уделяют развитию возобновляемых энергоисточников и, в частности, гелиопроектам. И, несмотря на то, что лидерами в этой области по-прежнему остаются страны Европы, солнечные электростанции возводятся во многих регионах РФ. Например, совсем недавно в Дагестане была запущена гелиостанция проектной мощностью 5МВт. На текущий момент это самая крупная солнечная станция в России. Альтернативная энергетика востребована и в соседней Украине, особенно в Крыму.

солнечная электростанция

Преимущества гелиостанций

Преимущества подобных объектов неоспоримы. Не говоря уже об общедоступности и неисчерпаемости такой энергии, ее использование не наносит никакого вреда окружающей среде (в отличие от той же нефти, атомных или угольных ресурсов).

Электростанции на солнечных батареях отличаются:

  • автономностью, так как не требуют подключений к внешним энергоисточникам;
  • экономичностью, поскольку средства затрачиваются только на возведение объекта;
  • длительным рабочим ресурсом (не менее 25 лет);
  • простотой обслуживания, которое сводится главным образом к периодической очистке отражающих поверхностей от загрязнений;
  • стабильностью энергоснабжения, так как в силу их специфики отсутствуют скачки напряжения.

При этом строительство солнечных электростанций можно вести даже в труднодоступных и удаленных областях, главное условие – наличие достаточного количество солнечного света. А поскольку такие станции зависимы от погодных условий, то они обязательно должны иметь специальные накопители для аккумуляции энергии.

На сегодняшний день все крупные солнечные электростанции сосредоточены в жарких, южных регионах планеты. Однако в последнее время все больше гелиоустановок появляется и в других областях, например, недавно был полностью завершен проект по электрификации Тибета при помощи солнечных батарей.

Принципы работы

Все автономные солнечные электростанции подразделяются на фототермические и фотоэлектрические.

Фототермические

Это наиболее простой тип солнечных станций. В этом случае теплоноситель (антифриз или вода) нагревается в системе светопоглощающих трубок до нужной температуры и далее используется для ГВС или отопления. При этом часть полученной энергии накапливается в специальных тепловых или химических аккумуляторах. Чаще всего подобная схема реализуется в мини солнечных электростанциях, предназначенных для жизнеобеспечения одного или нескольких домов.

Фотоэлектрический

Станции этого типа напрямую преобразуют энергию солнца в электроток. Их главные элементы – солнечные батареи на основе полупроводниковых материалов (чаще всего – кремния). Их принцип работы основан на возникновении тока на границе двух полупроводников разной проводимости под действием УФ-лучей. Эффективность кремниевых станций в среднем достигает 20%, однако уже разработаны фотоэлементы с гораздо большей производительностью (порядка 40%).

одна из солнечных электростанций

Виды солнечных станций

Сегодня в мире используются различные типы гелиостанций, каждый из которых обладает своей спецификой.

Башенный

Их принцип действия основан на получении разогретого водяного пара при помощи солнечных лучей. В центре станции располагается башня высотой порядка 20м, а на ее вершине помещается резервуар с водой, покрытый светопоглощающей краской. Кроме того, внутри сооружения находится насосное оборудование, доставляющее пар на внешний турбогенератор. Вокруг башни по концентрическим окружностям устанавливаются зеркальные гелиостаты, направляющие лучи на резервуар. Все гелиостаты включаются в общую систему позиционирования. Такие солнечные электростанции имеют КПД порядка 20%, главный же недостаток – трудоемкость позиционирования зеркал и их очистка.

Тарельчатый

Основной элемент такой станции – объединенная конструкция отражателя и приемника энергии. Отражатель представляет собой тарелкообразное зеркало, размещенное на несущей ферме. На некотором удалении от центра зеркала находится энергоприемник, в котором и концентрируются солнечные лучи. Количество таких отражающих концентраторов, их диаметр и радиус кривизны варьируются в зависимости от требуемой мощности.

Параболический

Принцип работы таких гелиостанций основан на нагреве теплоносителя до температуры, позволяющей использовать его в турбогенераторе. На несущей ферме размещается параболическое зеркало значительной длины. В его фокусе устанавливается особая трубка с теплоносителем (как правило, это – масло). Теплоноситель разогревается до нужных параметров и отдает накопленную энергию воде, которая испаряется и вращает турбогенераторы.

Солнечные электростанции этого типа могут снабжаться и дополнительным оборудованием, например, двигателем Стирлинга. Он размещается в фокусе установки и значительно повышают производительность всей системы.

На фотобатареях

Эти станции состоят из большого количества фотоэлектрических модулей (на базе полупроводников) и широко используются для энергообеспечения коттеджей, пансионатов, торговых центров, промышленных зданий и т.д. Схема соединения таких блоков, а также их количество и габариты зависят от требуемой мощности.

Аэростатный

Аэростатные солнечные электростанции, по сути, являются самыми энергоэффективными, они поглощают до 97% солнечных лучей. При этом они очень компактны и мобильны. Их основной элемент – большой баллон аэростата, покрытый фотоэлектрическим слоем и заполненный водяным паром. Он поднимается высоко в атмосферу (в некоторых проекта – выше облаков) и поглощает лучевую энергию практически в любых условиях. На земле же находятся насосное оборудование и турбины. Разогретый в шаре пар по гибким паропроводам поступает на турбины. На выходе из турбины он конденсируется, а образовавшаяся вода насосами подается обратно в аэростат. Распыляемая внутри баллона вода испаряется при контакте с перегретым паром внутри шара и цикл повторяется.

Комбинированный

Комбинированные солнечные электростанции совмещают в себе несколько вышеперечисленных конструкций. Особенно часто объединяют фотоэлектрические установки с системами, производящими горячую воду.

Также широко распространены и станции, использующие несколько природных энергоисточников. Например, солнечно-ветровые модули. Такое сочетание позволяет наиболее полно реализовывать потенциал альтернативной энергии вне зависимости от погодных условий. Особенно актуальны такие конструкции для труднодоступных, удаленных регионов.

Комментарии

Отправить комментарий

CAPTCHA
Проверка, что вы человек, а не спам-бот.
Image CAPTCHA
Напишите буквы и числа, которые вы видите на картинке.

калькулятор

Система Orphus