Солнечная энергия. Потенциал, оценка ресурса, барьеры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечный потенциал

Годовое поступление солнечной энергии варьируется от 900-1000 кВт·ч/м2 на севере региона Балтийского моря до, к примеру, 1077 кВт·ч/м2 на территории Центральной Европы (Богемия) и до 1600 кВт·ч/м2 в Средиземноморском и Черноморском регионах на горизонтальной поверхности. На юге на наклонной поверхности показатель годового поступления солнечной энергии выше на 20%.

Оценка ресурса

Доступная солнечная энергия изменяется в течение дня из-за относительного движения Солнца и в зависимости от облачности. В полдень при ясной погоде энергетическая освещенность, создаваемая Солнцем, может достигать 1000 Вт/м2, тогда как в условиях плотной облачности она может упасть до 100 Вт/м2 и ниже, даже в полдень. Количество солнечной энергии меняется вместе с углом наклона установки и ориентацией ее поверхности, снижаясь по мере удаления от южного направления.

Фотоэлементы заводского производства в продаже имеют определенную номинальную мощность, выраженную в ваттах пиковой мощности (Втп). Это показатель их максимальной мощности в стандартных условиях испытаний, когда солнечная радиация близка к своему максимальному значению в 1000 Вт/м2, а температура поверхности фотоэлемента 25°C. На практике же фотоэлементам редко приходится работать в таких условиях. Приблизительно мощность (P) фотоэлектрической системы оценивается по формуле:

P (кВт·ч/день) = Pp (кВт) * I (кВт·ч/м2 в день) * P, где:

Pp - номинальная мощность в кВт, эквивалентная КПД, умноженному на площадь в м2, I - экспозиция солнечного излучения на поверхности, в кВт·ч/м2 в день PR - коэффициент производительности системы.

Среднесуточное значение солнечной освещенности (I) в Европе в кВт·ч/м2 в день (наклон к югу, угол наклона к горизонту 30 градусов) приводится в таблице.

Типичные коэффициенты производительности:

• 0,8 для систем, соединенных с сетью;
• 0,5 - 0,7 для гибридных систем;
• 0,2 - 0,3 для автономных систем, используемых круглый год.

В условиях Европы поступающая солнечная энергия в большинстве случаев превосходит энергопотребление здания. К примеру, типичный многоквартирный жилой дом в Чехии получает 1077 кВт·ч/м2, тогда как каждый его этаж потребляет примерно 150 кВт·ч/м2 для отопления и еще 25-50 кВт·ч/м2 для освещения и приготовления пищи, что в целом равняется 875 - 1000 кВт·ч/м2 для пятиэтажного дома (этажи измерены в м2 горизонтальной поверхности). Поступающей в течение года солнечной энергии в целом достаточно, но полезный ресурс ограничен колебаниями солнечной энергии и емкостью аккумулирования. Корректную оценку доли полезного солнечного тепла можно сделать с учетом разных тепловых нагрузок.

Ограничения встроенных систем обычно состоят в том, что солнечное отопление может покрыть лишь 60-80% потребности в горячей воде и 25-50% отопления. Зависит это от местоположения дома и от типа системы. В Северной Европе ограничения составляют соответственно 70% и 30% для горячего водоснабжения и отопления помещений.

Анализ и опыт применения солнечных систем центрального отопления показывают, что они могут покрывать 5% потребления без аккумулирования, 10% с 12-часовым хранением, и около 80% -- с сезонным. Эти данные основаны на системах районного отопления жилого сектора, где средние теплопотери составляют 20%. Солнечные системы отопления без аккумулирования тепла, являются, безусловно, самым дешевым решением.

Солнечное отопление может обеспечивать около 30% потребности промышленных предприятий, которые используют тепло ниже 100 оС, если потребление тепла на них является стабильным. В зависимости от времени года и температуры, солнечная энергия может обеспечить 100% потребности на сушку продукции.

Солнечный нагрев плавательных бассейнов может почти полностью обеспечить тепловую нагрузку закрытых и 100% для открытых бассейнов в летний период.

Таким образом, подсчет потенциала солнечного отопления - это, главным образом, вопрос оценки потребности в низкотемпературном тепле.

Барьеры

В большинстве своем установки солнечного нагрева хорошо разработаны, и если встречаются трудности на пути их освоения, то они вызваны скорее отсутствием определенных материалов или технологий в данном месте, чем отсутствием технологий как таковых. Следовательно, основными барьерами, помимо экономических, являются:

• недостаток информации о существующих технологиях, их оптимальных решениях и интеграции в отопительные системы;
• нехватка квалифицированных кадров для производства и установки.

Иногда препятствием является нехватка солнечной энергии. Что касается активных систем солнечного отопления, практически всегда можно найти такое место для установки коллектора, откуда можно взять энергию солнечного света. В случае пассивной солнечной энергии, которая, как правило, проникает сквозь обычные окна, соседство с домами или деревьями может привести к серьезному сокращению поступающей энергии.

Даже после резкого снижения цены, фотоэлементы в настоящее время стоят 5 долларов США за 1 Втп. Электроэнергия от фотоэлементов стоит сегодня 0,5 - 1 доллар/кВт·ч, то есть дороже, чем от других возобновляемых источников. В будущем, по мере более широкого их применения, стоимость фотоэлементов должна уменьшиться. Несмотря на свою высокую стоимость, фотоэлектрическая энергия может оказаться дешевле других источников в отдаленных регионах, отрезанных от электросетей, или там, где производство электроэнергии другими способами (например, на дизель-генераторах) затруднено либо недопустимо по экологическим причинам (например, в горных местностях).

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Контроллер высокой мощности с КПД более 90% 31.05.2009 Компания Texas Instruments объявила о выпуске высокоэффективного контроллера для устройств с питанием через Ethernet (РоЕ), потребляющих электроэнергию мощностью 13 или 26 Вт. Например, контроллер подходит для IP-телефонов, точек беспроводного доступа и камер видеонаблюдения. Новый интегрированный контроллер TPS23754 отвечает всем требованиям стандарта IEEE 802.3at (предварительная версия 4.0), поддерживает топологии DC/DC-преобразователей, позволяющие достичь КПД преобразования энергии более 90%. Благодаря применению этих топологий уменьшается теплоотдача и повышается надежность системы. Новое однокристальное РоЕ-решение производиться по технологическим процессам, допускающим броски напряжения до 100 В, что позволяет разрабатывать надежные в эксплуатации устройства мощностью 13 или 26 Вт. TI предоставляет образцы контроллера TPS23754, а также TPS23756, который поддерживает входные напряжения, не превышающие 12 В. При его применении разработчики РоЕ-устройств могут использовать широко распространенные недорогие 12 В сетевые адаптеры. Также будет выпускаться контроллер TPS23757, который будет поддерживать устройства мощности 13 Вт и меньше, требующие топологий DC/DC-преобразования с более высоким коэффициентом полезного действия.

Другие интересные новости:

▪ Новая формула соли

▪ MEMS микрофоны от Akustica: новое слово в обработке звука

▪ Микробы распознают буквы

▪ Полноцветная ЦПМ промышленного класса Xerox Versant 2100 Press

▪ Роботы-собаки Ghost Robotics для охраны границы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Лучше быть первым в деревне, чем вторым в городе (в Риме). Крылатое выражение

▪ статья Какие природные катастрофы уносят больше всего человеческих жизней? Подробный ответ

▪ статья Санитарно-бытовое и лечебно-профилактическое обеспечение работников

▪ статья Электронные пускорегулирующие аппараты с питанием от низковольтных источников. Классификация. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья ЧМ радиомикрофон на двух транзисторах, 65,8...74 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025