Энергия солнца

Солнце — источник энергии очень большой мощности. 22 дня солнечного сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем запасам органического топлива на Земле. Проблема в том, как использовать солнечную энергию в производственных и бытовых целях.
Впервые солнечные батареи применили при освоении Космоса в 1957 году. Они были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы. Основным элементом для производства батарей является кремний. Вторым вариантом применения солнечного излучения является использование его по прямому назначению — использование его для нагрева воды, отопления помещений.

На практике солнечная радиация может быть преобразована в электроэнергию непосредственно или косвенно.

Косвенное преобразование может быть осуществлено путем концентрации радиации с помощью следящих зеркал для превращения воды в пар и последующего использования пара для генерирования электричества обычными способами. Такая система может работать только при прямом освещении солнечными лучами. ?з этого следует, что производство энергии будет периодическим и что воспринимающая поверхность, предназначенная для получения заданного количества энергии, должна изменяться в зависимости от интенсивности и продолжительности инсоляции рассматриваемой поверхности. Подсчитано, что для жарких сухих районов, таких, как Западная Америка, Северная Америка или Центральная Австралия, электростанция для производства 1 тыс. МВт при ожидаемой эффективности преобразования потребует суммарной площади коллекторов, равной 13-25 км2. Это больше, чем площадь, занимаемая обыкновенной электростанцией, но меньше, чем площадь, занимаемая станцией и открытым карьером для добычи потребляемого ею угля.

Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую может быть осуществлено с использованием фотоэлектрического эффекта. Элементы, изготовленные из специального полупроводникового материала, например силикона, при прямом солнечном облучении обнаруживают разность в вольтаже на поверхности, т. е. наличие электрического тока. Преимущество этой системы — в равной эффективности независимо от того, используется ли она в малых элементах — для электроснабжения камеры или в крупных комплексах — для больших зданий. В то же время они дороги, малоэффективны и нуждаются в системе аккумуляторов (обычно батарей) для обеспечения непрерывного энергоснабжения ночью и в пасмурные дни.

Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970г. 1 кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долл., в 1980 г — 1 долл., сейчас — 20-30 центов). Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25 % в год, ежегодный объем их продажи превышает (по мощности) 40 МВт. КПД солнечных батарей достигавший в середине 70-х годов в лабораторных условиях 18% составляет в настоящее время 28,5 % для элементов из кристаллического кремния и 35 % — из двухслойных пластин из арсенида галлия и антимода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (толщиной 1-2 мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16 % даже в лабораторных условиях), стоимость очень мала (не более 10% от стоимости современных солнечных батарей).

Добавить комментарий