Солнечная энергия

Принцип работы и разновидность солнечных электростанций

Функциональность солнечных электростанций зависит от их конструкции. Есть несколько видов СЭС. По функциональности они разделяются на две группы:

  • устройства, превращающие солнечные потоки сначала в тепловую энергию, а затем в электрическую;
  • станции, напрямую преобразующие радиацию светила в электрический ток.

СЭС бывают разного строения.

Башенная установка

Конструкция представляет собой сложную систему. Ее название говорит само за себя. Схема предполагает наличие специальной башни, вверху которой расположен водяной котел черного цвета.

Башня содержит группу насосов, качающих жидкость в резервуар. Рядом с высотным сооружением по кругу находятся наземные гелиостаты – опорные сферические зеркала. Они отслеживают перемещение солнца и направляют отраженный световой поток на емкость. Полученный в котле пар подается в турбины, которые вырабатывают электричество. Затем охлажденная жидкость возвращается в котел. Такой тип электростанции задействует стандартные турбокомпрессоры с высоким показателем КПД и мощности, что очень выгодно в промышленных масштабах.

Тарельчатый тип

Этот вид СЭС функционально напоминает предыдущую конструкцию, но имеет другую схему строения. Система состоит из высотных солнечных модулей с приемником и круглым зеркальным отражателем, напоминающим тарелку. Мощность модуля определяет количество используемых зеркал. Тарельчатая установка может работать от сети или автономно.

Солнечные электростанции с батарейными установками

Конструкции состоят из солнечных батарей, обеспечивают энергией разные объекты инфраструктуры. Они могут устанавливаться в разных частях здания или на специально отведенных территориях, так как легко поддаются монтажу. Основу системы составляют отдельные модули разной мощности, которые состоят из полупроводниковых материалов. Фотоэлектрические элементы способны преобразовывать в ток любые солнечные лучи – прямые или рассеянные.

С применением параболоцилиндрического концентратора

Это вид СЭС идентичен станциям башенного типа. Они нагревают теплоноситель так, как это нужно турбогенератору. Большую роль играет длинное зеркало параболоцилиндрической формы со специальной трубкой, которая перемещает масло или незамерзающую жидкость. Нагреваясь до нужной температуры, теплоноситель превращает воду в пар, который используется турбиной.

Как работает

С двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга

Такие СЭС достигают высокой концентрации теплового излучения. Система улавливания светила осуществляется по двум координатам. Солнечный свет фокусируется в одном месте небольшой площади. Зеркальная конструкция оборудована тепловой машиной – двигателем Стирлинга с применением солнечных модулей. Она работает по принципу периодического нагрева-охлаждения рабочего тела, извлекая энергию путем изменения его объема. Рабочим телом может быть газ или жидкость.

Есть несколько вариантов двигателей Стирлинга, работающих по разным циклам. Функциональность машины зависит от особенностей ее конструкции. Цикличность задается диаметром поршня-вытеснителя, который влияет на радиус кругового движения регенератора.

Космического типа

СЭС аэростатного типа являются нововведением. Они работают при помощи специальных комплектов модулей, расположенных на орбитальных станциях вне нашей планеты. Устройства улавливают большое количество солнечной энергии, поэтому мощны и эффективны.

Комбинированные конструкции

Такой вид СЭС – это совокупность разных источников энергии с установкой солнечных батарей. Они могут включать несколько разновидностей солнечных электростанций или дополнительную установку теплообменных конструкций для образования раскаленной жидкости, которая впоследствии может применяться в разных целях.

С вакуумным механизмом

Солнечно-вакуумные электростанции функционируют на искусственно созданной энергии путем различия температур воздуха возле нагретой солнцем земли и на возвышенности. Конструкцию системы составляет башня с электрогенератором и закрытая стеклом прилегающая территория.

Достоинства и недостатки СЭС

Достоинства солнечных электростанций. (Достоинства СЭС)

  • Общедоступность и неисчерпаемость источника.
  • Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки солнечных электростанций. (Недостатки СЭС)

  • Зависимость от погоды и времени суток.
  • Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
  • При промышленном производстве – необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
  • Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  • Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
  • Нагрев атмосферы над электростанцией.

Преимущества солнечной энергии

Не требует подключения к центральной энергосети.

Установив солнечную электростанцию вы становитесь абсолютно независимы от внешних источников электричества. Вам даже не нужно подключаться к электросетям.

Теперь вам не нужно, копить на взятку чиновнику и оббивать пороги электросбытовой компании в поисках лишнего киловатта электроэнергии.

  • Вы много платите за электричество?
  • Нет не очень?
  • А сколько это в год?
  • А за десять лет?
  • А за двадцать лет?

Преимущество солнечной электростанции в том, что вы платите только за ее приобретение, а дальше солнце будет работать на вас АБСОЛЮТНО БЕСПЛАТНО.

У поставщика электричества могут быть плановые отключения, неполадки и обрывы линии или повышения тарифов — вас это не касается! Вы сами устанавливаете правила на своем участке.

Возможность коллективного подключения.

Безусловно — стоимость станции это серьезное вложение. Солнечную станцию можно приобрести на несколько участков или домов. Скажем вы решили подключить не один а четыре дома. Цена при этом увеличится на 30-60%, но вы заплатите лишь 25% от этой суммы. Подключите систему совместно со своими соседями.

Солнечная электростанция (СЭС) будет служить вам около 25 лет. Причем она не выйдет из строя ежесекундно. Просто со временем могут ухудшится некоторые показатели. При этом не нужно менять всю станцию. Можно, например, докупить новый модуль к уже существующим за значительно меньшие деньги или дополнить станцию новым аккумулятором.

Нет всплесков и отключений энергии.

Вам когда-нибудь случалось переписывать все заново, после того, как от перепада напряжения завис ваш компьютер. Не стоит уже и говорить о том, что от электрических всплесков могут перегореть или воспламениться бытовые приборы, находящиеся в ждущем режиме.

С солнечной электростанцией такого не бывает. Это источник высококачественного напряжения в доме.

Существуют и другие альтернативы центральной сети энергопотребления: дизельный генератор, ветряная станция. Но согласитесь, что жить под грохот дизеля и запах солярки на террасе или ощущая постоянную вибрацию и гул ветряка это не то о чем вы мечтали.

Солнечные коллекторы открытого типа

Конструкция открытых солнечных коллекторов выполнена в виде системы трубок, незащищенных от внешних воздействий. Внутри этой системы циркулирует теплоноситель, который нагревается непосредственно от солнечных лучей. Трубки фиксируются на несущей панели в виде змейки или с параллельной укладкой рядов и выходят к патрубку. Трубки могут заполняться водой, газом, воздухом или антифризом.

Отсутствие изоляции на трубках системы не позволяет сохранять полученную солнечную энергию, поэтому такие системы имеют очень низкий КПД. Их основное использование приходится на нагревание воды в бассейнах и душах в летнее время. Чаще всего коллекторами открытого типа пользуются жители теплых и солнечных регионов, где температура воздуха и нагреваемой воды не имеет существенных перепадов. Наибольшая эффективность работы была отмечена в солнечную погоду при отсутствии ветра.

Как работает солнечная энергия?

Создание солнечной энергии на самом деле является хорошим планом для экономии вашего электричества. Кроме того, использование собственной солнечной энергии также дает вам дополнительные преимущества жизни за пределами сети на лучших условиях. Когда это больше не является частью национальной электросети, чувство независимости также добавляется к пониманию правильного использования электричества.

Солнечные энергетические элементы используют скорость энергии фотонов в солнечном свете, чтобы генерировать электрический ток с помощью солнечного элемента. Созданный в ядре Солнца фотону требуется около миллиона лет, чтобы достичь поверхности Земли. Освещая нашу прекрасную планету годами, эта сила бесконечна, неисчерпаема и является источником самой чистой энергии.

Процесс преобразования солнечного света в электрическую энергию — это то, как генерируется солнечная энергия. Солнечная энергия может храниться или использоваться напрямую, в зависимости от процесса преобразования или качества используемого оборудования. Начиная с самого начала, вы должны знать, что для этого используются три типа клеток: монокристаллические, аморфные поликристаллические и кремниевые.

Наиболее популярными являются те, которые сделаны из кремния и будут рассмотрены в нашей статье. Солнечный свет состоит из крошечных фотонов, которые излучают солнце. Когда кремний в солнечном элементе достигается фотонами, он передает свою энергию электронам, которые их окружают, что отделяет их от атомов.

Солнечный элемент высвобождает электроны, а затем преобразует их в электрический ток. Это, в свою очередь, создает нестабильность в ячейке, которая структурирует ее в нисходящем или нисходящем направлении, заставляя электроны течь в правильном направлении. Внутренняя организация кремния здесь структурно узкая.

Поскольку кремний является полупроводником, обычно в эту структуру включаются два разных вещества (фосфор и бор) для создания двух типов зарядов. Это помогает с движением электронов, которые оставляют дыры в их начальной щели. Результатом является создание двух типов электронов, называемых типом p (положительным) и типом n (отрицательным).

Когда два типа поддерживаются рядом, электроны в новой структуре прыгают в пустую щель другой структуры. Это приводит к тому, что обе структуры загружаются положительно и, соответственно, отрицательно.

Короче говоря, ячейки преобразуют солнечный свет в постоянный ток в течение дня, инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток, а электрическая панель обеспечивает электричество, необходимое для всего дома.

Существует множество невероятных способов использовать чистую и возобновляемую энергию, а использование солнечной энергии легко и удобно даже для любителей. Сначала выберите ваше местоположение, оборудование, бюджет и процесс. Некоторые из этих методов перечислены в следующих идеях.

Как выгодно применять

Учитывая свойство панелей работать лишь в солнечную погоду, необходимо детально изучить рынок солнечных батарей, а именно материал из которого их изготавливают. Поликристаллические панели способны прекрасно генерировать не только прямой солнечный свет, но и рассеянные лучи. А требуемые для действия установок, солнечного излучения облака уже не являются преградой. С целью получения большей эффективности, даже в пасмурную погоду следует выбирать поликристаллические кремниевые батареи.

Выпадение осадков, в частности снега, в определенном смысле, вовсе не минус. Когда падает снег, объемы отраженных лучей увеличиваются. И если в панелях присутствуют кремниевые фотоэлементы, возрастает количество накопленной энергии. При установке панелей следует иметь в виду и снежный вопрос, возникает потребность частого очищения панелей от снега.

Однако время и прогресс не стоят на месте и возможно в ближайшем будущем силой мысли будут разработаны батареи, без всяческих недостатков и минусов. И человечество уверенными шагами пойдет в направлении сохранения природы, атмосферы и планеты.

Солнечная энергетика - Евгений КацСолнечная энергетика — Евгений Кац

Где купить

Гелиосистемы в целом и их составные элементы, являются специфическим товаром, для приобретения который лучше всего обратиться в организацию, которая специализируется на реализации товаров в этой отрасли энергетики.

Оптимальный вариант, в этом случае, это найти дилера компании, производящей гелиосистемы, и заключить договор поставки.

При невозможности сделать это, и при желании снизить затраты на приобретение оборудования, можно обратиться к сети интернет, где присутствует достаточно большое количество предложений о продаже гелиоустановок, как полной комплектации, так и их отдельных элементов.

Солнечные батареи — какие перспективы у «зеленой» энергии?

В наше время, когда экология переживает далеко не самые лучшие времена, человечество всерьез озаботилось поисками источников энергии, которые не загубят экосистему окончательно и не закончатся сами через несколько десятков лет. Люди резко обратили свой взгляд с нефти и угля на Солнце, ветер и волны.По всему миру начинают строиться электростанции, которые используют эти «чистые» ресурсы, но их все еще мало и они не могут полностью обеспечить население и индустрию энергией.

будущее электроэнергии за солнцем

Будущее «зеленой» энергии

Один из самых перспективных вариантов развития экологически чистой энергетики – солнечная. Суть ее в получении энергии прямо от Солнца, свет которого в достаточном количестве поступает на Землю. Изначально энергия поступала от нашей звезды на поверхность планеты, где превращалась в тепло либо в органику с помощью растений. Именно растительные останки, такие, как нефть, газ, уголь или торф и использовались человечеством в его целях.

Прямое же преобразование солнечного света позволит провести процесс по другому, более короткому циклу. Это уменьшит потери энергии и его длительность. Кроме того, в ближайшие пять миллиардов лет поток света не пропадет, а, следовательно, этот источник энергии можно считать практически вечным. Еще один плюс использования Солнца – от него нет отходов. Никакие радиоактивные полураспавшиеся материалы не нужно захоранивать под землей, на дне или в космосе.

Плюсы и минусы солнечной электроэнергии

— Малая степень загрязнения окружающей среды;

— Малое время накопления энергии (в лучшем случае половину всего времени света нет);

— Высокая стоимость оборудования;

— Сложность создания и использования;

— Зависимость от погодных условий.

По расчетам ученых, уже через двадцать – тридцать лет большая часть энергии на Земле будет добываться из света.

Принцип применения солнечной энергии

Получать энергию из солнечного света можно двумя путями – через тепло или напрямую.

Первый способ гораздо проще. Для этого необходимо направить лучи на какой–либо объект, который, будет нагреваться, собирать тепло и проводить его далее по циклу. Как пример можно взять систему приготовления пищи с помощью Солнца.

преобразование солнечной энергии в тепло

Для этого устанавливается специальная система зеркал, которые собирают свет и направляют его на посуду, нагревая ее. Конечно, высоких температур таким образом достичь не удастся, но для разогревания чего–либо такая система вполне подходит.

преобразование солнечной энергии в электричество

Второй же способ подразумевает наличие специального элемента, преобразующего энергию квантов света напрямую в электричество. Это гораздо дороже, но и эффективность таких приборов на порядок выше. В настоящий момент такие системы используются для создания солнечных батарей – плоских панелей, преобразующих свет. Они применяются достаточно часто, в основном, как дополнительный источник энергии. В европейских странах создаются целые «фермы», состоящие из таких панелей с большой площадью, заменяющих другие электростанции.

накопители «зеленой» энергии

Преимущество таких панелей в том, что их можно располагать на любой горизонтальной поверхности – крышах, лужайках или, скажем, кепках

Отдельное внимание стоит уделить использованию таких систем в космонавтике, где из-за невозможности обеспечить аппараты топливом солнечные батареи занимают основное место в выработке энергии

Солнце – неисчерпаемый и мощный источник энергии, который отличается доступность и чистотой. Именно поэтому передовые разработки в области экологически чистой энергетики ведутся именно в области переработки света.

Безграничное применение солнечных батарей

Преимущества использования

  1. Главным плюсом преобразователей света в электрическую энергию можно считать то обстоятельство, что для их эксплуатации не требуется специальных знаний – станция 10 кВт работает в автоматическом режиме.
  2. Кроме того, несомненным достоинствам следует считать неисчерпаемость источника энергии для работы станции. Расчеты ученых свидетельствуют: Солнце будет излучать около 5 млрд лет.
  3. Долговечность и надежность работы электростанции на солнечных батареях объясняются тем, что эти батареи практически не изнашиваются и крайне редко выходят из строя, так как не содержат движущихся частей. Аккумуляторы солнечной энергии служат не менее 26 лет (некоторые источники свидетельствуют о полувековом сроке службы аккумуляторов), что подтверждают не только расчеты, но многолетняя практика использования.

  4. Еще один немаловажный плюс мощность установки можно изменять, увеличивая или уменьшая количество батарей в схеме.
  5. Электрическая энергия от таких электростанций мощностью 10 кВт достается владельцу совершенно бесплатно (не считая единовременной суммы, потраченной на приобретение самой станции) и является экологически чистой.
  6. Подключение не требует больших временных затрат.
  7. Если СЭС работает параллельно с традиционным электроснабжением, она может выступать в роли источника бесперебойного питания, и это тоже несомненный «плюс» в пользу установки 10 кВт.

Зеркальные концентраторы

Кроме низкотемпературных систем, использующих солнечную радиацию естественной плотности, в конце прошлого века были созданы установки, где для достижения высоких температур. В них плотность излучения повышается в сотни и тысячи раз. Происходит это за счёт гелиоконцентраторов, состоящих из зеркал и линз, фокусирующих солнечные лучи. Несложные концентраторы используют для нагрева воды, а самые мощные применяются в солнечных печах для плавки и термической обработки некоторых материалов, например оксидов кремния и циркония. Одна из наиболее крупных печей, мощностью свыше 1 МВт, была построена в начале 1970-х годов в Фон-Роме-Одейо (Франция). Концентрация солнечных лучей осуществляется и для получения высоких температур в термодинамических солнечных электростанциях.

Плоские солнечные коллекторы закрытого типа

Конструкция плоского коллектора представляет собой алюминиевый каркас со специальным поглощающим слоем и прозрачным покрытием. Также сюда входит трубопровод и утеплитель.

В качестве абсорбирующего слоя используется зачерненная листовая медь с отличной теплопроводностью, идеально подходящей для создания гелиосистем. Абсорбер поглощает энергию солнечного излучения и передает ее теплоносителю, который циркулирует по примыкающему трубопроводу.

Наружная часть панели имеет защиту в виде прозрачного покрытия, для изготовления которого использовалось закаленное стекло, устойчивое к механическим повреждениям. Это позволяет создать надежную защиту от града. Полоса пропускания такого стекла составляет 0,4-1,8 мкм, что достаточно для максимально солнечного излучения. Внутренняя сторона панели имеет хороший теплоизоляционный слой.

Закрытые плоские панели имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • Простая конструкция.
  • Высокая эффективность при использовании в теплых регионах.
  • Наличие приспособления для изменения угла наклона панели, позволяющее выбрать оптимальное расположение конструкции.
  • Самостоятельная очистка от инея и снега.
  • Приемлемая стоимость.
  • Долгий срок эксплуатации, качественные изделия могут прослужить до полувека.

Если использование системы было включено в проект здания, то в этом случае можно получить большую выгоду.

Из недостатков внимание привлекает следующее:

  • Высокие потери тепла.
  • Достаточно большая масса конструкции.
  • Высокая парусность наклонно расположенных панелей.
  • Низкая производительность при температурных изменениях до 40 градусов.

Область использования плоских закрытых панелей для отопления дома с помощью солнечных батарей достаточно широкая:

  • Летом системы полностью удовлетворяют потребности в горячей воде.
  • Между отопительными сезонами они способны заменить газовые приборы отопления и электрические обогреватели.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Минусы энергетических напитков

Несмотря на явные преимущества, недостатки также следует принимать во внимание. От этого зависит, насколько положительным будет влияние энергетиков на состояние здоровья

  • Энергетики разрешается употреблять только в строгом соответствии с дозировкой. Максимально допустимая доза в сутки – это две банки. В противном случае отмечаются риски относительно повышения артериального давления, уровня сахара в крови.
  • Витамины никогда не заменят мультивитаминный комплекс, позволяющий поддерживать хорошее состояние здоровья и активность.
  • Людям, страдающим от сердечных заболеваний, высокого или низкого артериального давления, нежелательно употреблять энергетики.
  • Энергетически напитки открывают путь к имеющимся резервам организм, но при этом используется только энергия человека. Таким образом, происходит преждевременное использование энергетических ресурсов. Рано или поздно могут развиваться такие побочные эффекты, как усталость, бессонница, повышенная нервозность, депрессия.
  • Кофеин, являющийся основным компонентом, приводит к истощению нервной системы.
  • Энергетики, которые сочетают в себе кофеин и глюкозу, вредны даже для молодых людей.
  • Многие напитки содержат в себе избыточное количество витамина В, поэтому отмечаются риски нарушения сердцебиения, выраженный тремор в руках и ногах.
  • Почитатели спортзалов должны помнить о том, что после занятий энергетики пить нельзя, так как кофеин обладает мочегонным свойством и может привести к излишней потере жидкости.

Учитывая подобные недостатки, крайне важно четко понимать, насколько опасны энергетические напитки. При передозировке зачастую проявляются тахикардия, психомоторное возбуждение, вспыльчивость или депрессия

Энергетические напитки официально запрещены во Франции, Норвегии, Дании. В этих трех странах энергетики продаются только в аптеках и рассматриваются в качестве лекарств.

Видео описание

На видео показано, как выбрать инвертор для частного дома: На общую стоимость солнечных батарей для частного дома влияют и преобразователи. В зависимости от формы сигнала напряжения на выходе существует несколько видов их видов, которые различаются применением и стоимостью:

  • С синусоидальным сигналом. Создают ток высокого качества, что сказывается на их стоимости. От них работают крупные бытовые приборы: холодильники, котлы, кондиционеры.
  • Прямоугольным. К этим недорогим инверторам подключают осветительные приборы. Большинство домашних бытовых приборов с ними несовместимы.
  • Псевдосинусоидальным. Их преимуществом является возможность подключения практически всей домашней техники. Но качество сигнала снижено по сравнению с первым видом, поэтому они стоят дешевле.


Ребристая форма инвертору нужна для максимально эффективного охлаждения Источник superfb.site

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий