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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Медный магнетизм для памяти атомарного уровня 20.11.2018 Исследователя из компании IBM - Кристофер Люц (Christopher Lutz) и Кай Ян (Kai Yang) рассказали об уникальном опыте изучения магнетизма атома меди. В традиционном понимании медь не является магнитным материалом, но при определенных условиях ее атомы могут демонстрировать намагниченность. Главное из этих условий - это изоляция атома меди от других атомов меди. Провести подобный эксперимент ученым помог сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), щуп которого позволяет не только "увидеть" элементарную частицу размером с один атом, но и переместить ее из одного места в другое. После изучения изолированного атома меди выяснилось, что магнитная ориентация ядра связана с магнитной ориентацией находящегося вне ядра электрона. Эта связь позволяет считать или записать данные, меняя ориентацию магнитного поля ядра атома меди с помощью поданного на щуп СТМ напряжения. Медь для новой памяти была выбрана по причине лучшей проводимости тока, чем железо. Интересно отметить, что у предложенного метода записи данных в виде смены ориентации магнитного поля атома меди есть еще одно преимущество перед, скажем, обычной магниторезистивной памятью. Так, если ячейка MRAM хранит данные в виде намагниченности в двух возможных направлениях, то атом меди имеет четыре устойчивых квантовых состояния направления магнитного поля. Проще говоря, ячейка памяти из атома меди может хранить четыре бита данных.

Другие интересные новости:

▪ Регуляторы напряжения с низким падением напряжения (0,4 В)

▪ Литий-ионный аккумулятор с водой вместо электролита

▪ Низкопрофильный WLan адаптер от ELECOM

▪ Мкроконтроллеры AVR-DВ с тремя операционными усилителями

▪ Найдена ближайшая к нам черная дыра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Программа-максимум. Программа-минимум. Крылатое выражение

▪ статья К какому семейству принадлежат черви? Подробный ответ

▪ статья Мальстрем. Чудо природы

▪ статья Электронный метроном. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощный прерыватель переменного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026