Развитие солнечной энергетики. Использование энергии Солнца в гелиоустановках. Часть 3

Сентябрь 12, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор

«Солнечный дом» является современным уровнем культуры жилья. Его распространение и эффективность зависят во много от простой истины – от экономного отношения к произведенной энергии. Он должен иметь современную вентиляционную технику, надежную теплоизоляцию, кондиционеры, то есть не должен выбрасывать «на ветер» тепло. Опыт показывает, что лишь за счет экономии тепла можно снизить расходы электроэнергии в несколько раз.

Развитие солнечной энергетики. Использование энергии Солнца в гелиоустановках. Часть 3

Границы солнечной энергетики расширяются, сегодня она уже может обеспечить энергией не только дома, но и заводы. Примером является «Solar-1» в Калифорнии, металлургический завод под Ташкентом, СЭС-5 экспериментальные в Крыму. Это гелиоустановки башенного вида с котлом, находящимся высоко над землей, и большим количеством плоских и параболических зеркал (гелиостатов), размещенных у подножия. Зеркала должны быть подвижными, следить за дневным перемещением Солнца при помощи механической системы, регулируемой компьютером, что усложняет установку и отражается на стоимости производимой энергии. Пар, вырабатываемый котлом, приводит в действие электрогенератор, аналогично тепловым станциям.

Солнечные электростанции, мощность которых 0,1-10 МВт имеются в большинстве стран с «хорошим» солнцем (Франция, США, Япония, Италия) и успешно работают сегодня. Создаются проекты более мощных СЭС (до 100 МВт). Основное препятствие их распространению – высокая себестоимость электричества, в 6-8 раз больше, чем на ТЭС. Есть тенденция к снижению (за счет использования более простых гелиостатов, легких ленточных панелей, более эффективных полупроводников), но пока наземные СЭС не конкурируют экономически с ТЭС. Второй вопрос – соображения экологического порядка. Солнечные молодые станции гораздо «чище» тепловых и сове место в энергетике они, конечно, найдут. Когда СЭС, находящаяся в пустыне, будет обеспечивать энергией сразу несколько стран, то улучшение международного климата и прогресс науки будут стремиться их внедрять. И все-таки наземные СЭС вряд ли смогут решить полностью вопрос «большой энергетики» в индустрии современного мира, как это делают крупные АЭС и ТЭС мощностью около 10 ГВт. Такие мощные СЭС были бы очень громоздки, для их создания необходимо отчуждать огромные территории в пустынях, а энергию пришлось бы передавать на слишком большие расстояния. При этом существенно снижается экологическая «чистота» и тепловой нагрев нашей планеты (что изначально считалось основными достоинствами солнечной энергетики) не устраняется. Чтобы выполнить предназначенное, необходимо выносить СЭС в космос.

Космические солнечные станции

Идею космической солнечной электростанции (СКЭС) предложил американский ученый П.Е. Глезер в 1968 году. Она состояла из трех элементов, которые за прошедшие 30 лет не изменились: размещение солнечных батарей на искусственном спутнике, которые будут преобразовывать радиацию в электрический ток; выбор геостационарной экваториальной орбиты, обеспечивающей постоянную освещенность панелей в течение всего года и «зависание» станции над конкретным местом на Земле; преобразование тока в СВЧ-излучение и дальнейшая его передача направленным пучком на приемную антенну на Земле.

Достоинства СКЭС: повышение плотности потока радиации Солнца, рассеивание фонового тепла в космос (нет опасности перегрева Земли), нет контакта с природой на нашей планете. Но сразу видны и большие сложности. Наряду с чисто технической задачей, связанной с КПД фотоприемников и необходимостью установки в космическом пространстве многокилометровых солнечных панелей, остается нерешенной вопрос сжатия пучка излучения, который должен на расстоянии 36 тыс. км (таков радиус геостационарной орбиты) в поперечном размере не превышать 10 км (максимальный размер наземной антенны). Угол расходимости пучка не должен быть более 1'. Несмотря на то, что идея кажется заманчивой и простой, такие трудности не могли быть преодолены, и осуществление «истинно солнечной энергетики» перешла в XXI в, где она оказалась одной из самых важных проблем в науке.

Существует несколько видов преобразователей энергии Солнца: машинные (с паровыми и газовыми турбинами), прямые (без механической работы) – на базе разных фото- и термоэлементов, но сегодня, по-видимому, можно отдать приоритет полупроводниковым солнечным батареям, которые давно успешно работают в космосе. Это полупроводники из кремния с добавками лития и алюминия, в которых происходит преобразование солнечной радиации в электричество. Они достаточно эффективны (КПД 15%), надежны и сравнительно недороги.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий