Энергетические установки на солнечной энергии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Использование солнечной энергии сегодня сводится в основном к производству низкопотенциального солнечного тепла с помощью простейших плоских солнечных коллекторов. Например, в США в 1990 г. из 3,6 млн. ГДж энергии, произведенной за счет солнечной радиации, 3,5 млн. ГДж представляет собой низкопотенциальное тепло, использованное для горячего водоснабжения, подогрева воды в плавательных бассейнах и, в меньшей степени, для отопления. В Израиле в соответствии с законом, требующим, чтобы каждый дом был снабжен солнечной водонагревательной установкой, установлено около 800 000 солнечных коллекторов, которые производят около 15 млн. ГДж энергии и обеспечивают 70% населения горячей водой.

В современных плоских солнечных коллекторах абсорбер чаще всего имеет слой селективного покрытия с коэффициентом поглощения для солнечной радиации 0,94 - 0,96 и коэффициентом излучения при температуре абсорбера 0,09 - 0,12. Во вновь строящихся домах делаются попытки совместить коллекторы с элементами крыши дома, что облегчает и удешевляет установку. Комплектная водонагревательная установка включает кроме коллекторов теплоизолированный бак - аккумулятор, в который встраивается резервный электрический нагреватель, необходимая арматура и автоматика. Коллектор обычно устанавливается неподвижно под углом к горизонту примерно равным широте местности. На индивидуальный дом с площадью около 100 м2 обычно устанавливается 1-2 коллектора, с площадью абсорбера 1-1,5 м2 каждый и бак-аккумулятор емкостью около 150 л. Такая установка на западном рынке сегодня стоит около 500 долл. США/м2 площади коллектора.

Теплопроизводительность такой установки существенно зависит от инсоляции, температуры окружающего воздуха и , других климатических параметров. В зависимости от широты местности и климатических условий годовой приход солнечной энергии на 1 м2 поверхности изменяется очень сильно. Для широт около 30° он может составлять 8-10 ГДж/(м2 год), тогда как для широт 50- 60° - падает до 2-4 Гдж/(м2 год).

Коэффициент полезного действия солнечного коллектора определяется его оптическими характеристиками, качеством тепловой изоляции, инсоляцией и температурами теплоносителя и окружающего воздуха. В большинстве существующих установок средний годовой эксплуатационный КПД коллектора оказывается на уровне 40-50%. Это означает, что для широт около 30° 1 м2 коллектора можно получить в год 3-5 ГДж тепла с температурой 60-70°С. Стоимость этого тепла при таких показателях и сроке жизни установки в 30 лет оказывается на уровне 3-4 долл/ГДж, что делает эти установки привлекательными для потребителей. Для более высоких широт солнечные водонагреватели оказываются более предпочтительными как сезонные.

Наряду с коллекторами, для использования солнечного тепла для отопления домов применяются пассивные методы, основанные на оптимизации архитектурно-планировочных решений. Кроме того, представляют интерес разработки так называемой прозрачной изоляции для стен домов, селективных пленок для окон и др.

Электроэнергию за счет использования солнечной энергии можно получить либо в теплосиловых установках, в которых тепло от сгорания топлива заменяется потоком концентрированного солнечного излучения, либо в установках прямого преобразования энергии, основанных на применении полупроводниковых фотоэлектропреобразователей (ФЭП).

Интересный проект разработан в Австралии. Олимпийский комитет решил сделать Игры "зелеными", для чего, в частности в Олимпийском комплексе сооружена солнечная ТЭЦ с термодинамическим циклом преобразования. В основу проекта положены линейные концентраторы, изготавливаемые из плоских или слабо искривленных зеркал и концентрирующие солнечное излучение (степень концентрации 10-15) на ресивере из вакуумированных труб, внутри которых расположена тонкостенная трубка-абсорбер, снабженная тепловоспринимающим ребром и покрытая весьма совершенным селективным покрытием. От абсорбера тепло передается тепловыми трубками к парогенератору, где производится водяной пар. Перегрев пара до температуры 330°C осуществляется путем сжигания некоторого количества природного газа. Тепло после турбины используется для обогрева Олимпийского бассейна и других объектов.

Еще одну разновидность представляет собой СЭС с параболоидным концентратором (ПК), следящим за солнцем по двум осям. Параболоидный концентратор является теоретически наилучшим концентрирующим устройством, позволяющим обеспечить концентрацию в несколько тысяч солнц, а значит и очень высокие температуры нагрева. Однако ПК, в отличие от башенных и СЭС с ПЦК, из конструктивных соображений не позволяют иметь большие единичные мощности в одном модуле. Поэтому область, применения СЭС с ПК - сравнительно малые, не превышающие нескольких десятков киловатт, большей частью автономные, установки. В этом случае такие установки должны конкурировать не с крупными ТЭС, а с дизельными установками малой и средней мощности, которые производят электроэнергию по стоимости в 2-3 раза более высокой.

В модульном исполнении в фокусе ПК чаще всего размещается непосредственно двигатель, преобразующий тепло в механическую, а затем и электрическую энергию. До недавнего времени для этой цели применялся только двигатель Стирлинга, сегодня рассматривается и газовая турбина.

В последнее время в мире повысился интерес к установкам, непосредственно преобразующим солнечную радиацию в электроэнергию с помощью ФЭП. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой фото-электрическими установками (ФЭУ), сегодня в несколько раз выше, чем СЭС с тепловым циклом. Тем не менее, ФЭУ активно внедряются как в развитых, так и в развивающихся странах. При этом можно проследить две противоположные тенденции.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Ремонт биологических часов 22.02.2017 Один из главных регуляторов наших биологических часов - это гормон мелатонин: за два часа до сна уровень мелатонина начинает расти, и мы начинаем чувствовать сонливость, а при пробуждении, наоборот, его уровень падает. Время, когда уровень гормона сохраняется высоким, называют биологической ночью, и она, очевидно, должна совпадать с ночью астрономической. Но мы уже давно не ложимся спать с вечерними сумерками и не встаем с рассветом: многие из нас идут в постель сильно за полночь, и просыпаются вовсе не с первыми лучами солнца, а потом клюют носом весь день. Дневная сонливость связана с тем, что уровень мелатонина сохраняется повышенным - гормональные часы сбиваются с ритма, оставаясь в режиме биологической ночи большую часть дня. И проблема здесь не только в том, что нам хочется спать: из-за сбитых внутренних часов организм испытывает постоянную нехватку сна, а нехватка сна, как мы сейчас уже знаем, плохо влияет на обмен веществ и повышает вероятность таких болезней, как диабет, ожирение и сопутствующие им сердечно-сосудистые расстройства. Можно ли вернуть биологическим часам прежние настройки? Ученые из Колорадского университета в Боулдере рассказывали, как это можно сделать: оказалось, что достаточно провести на природе неделю, чтобы мелатониновый ритм пришел в норму. Правда, у недельного отдыха на природе есть одно жесткое условие: с собой нельзя брать никаких электронных устройств и никаких источников искусственного освещения. Именно солнечный свет, которого на природе люди видели в четыре раза больше, чем в обычной жизни, смог привести в порядок их суточные ритмы. Дело не только в количестве солнечного света, но и в том, что днем свет был, а ночью никакого света, кроме света от пламени костра, не было. При этом сглаживались индивидуальные различия в суточных циклах между разными людьми. Среди нас есть "жаворонки", которые любят просыпаться рано, и "совы", которые любят поздно засыпать, но неделя в походе превращала "сов" в "жаворонков". Разумеется, сдвиги в мелатониновом цикле происходили у всех, но у "сов" они были самыми заметными. Изменения были не только в уровне гормона - после пребывания на природе у людей исчезла дневная сонливость. Впоследствии оказалось, что неделя - это даже слишком много, хватит двух дней. Кеннет Райт и его коллеги повторили эксперимент с четырнадцатью молодыми людьми в возрасте от 20 до 30 лет - девятеро из них отправились за город на выходные, пятеро остались в городе. Всего через два дня на природе суточные колебания мелатонина приблизились на один час к своей норме. Если сравнивать с недельным (точнее, шестидневным) походом, то двухдневные изменения составляли 69% от гормональных изменений, которые происходят за шесть дней. Проще говоря, за двое суток без искусственного света и без гаджетов биологические часы приходили в норму более чем наполовину.

Другие интересные новости:

▪ Опасность электронного мусора

▪ 80-терабайтные жесткие диски

▪ Умная одежда, отслеживающая позы и движения

▪ Электронная книга Xiaomi InkPalm Plus

▪ Texas Instruments TLV9x - новое семейство ОУ общего назначения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Иллюзии из-за особенностей строения глаза. Энциклопедия зрительных иллюзий

▪ статья Каков возраст Земли? Подробный ответ

▪ статья Работа с контрольно-кассовым аппаратом. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Переключатель гирлянд на однопереходном транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой высококачественный стереоприемник FM диапазона 70-110 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026