Фотоэлектрические солнечные электростанции

Одним из перспективных способов получения электрической энергии является использование солнечной энергии, потому что ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам. Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. Они бывают двух видов:

1.Фотоэлектрические непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора ( рис.2.9 – 2.10 ).

2. Термодинамические преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций.

Такие способы получения электроэнергии являются наиболее безопасным для окружающей среды. Главной задачей на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы увеличить их КПД.

Рис. 2.9. Солнечные батареи

Рис. 2.10. Солнечная фотоэлектрическая электростанция

Главным элементом фотоэлектрических станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток. Этот метод позволяет получить 120 Вт энергии с квадратного метра солнечных элементов!

Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД. В настоящее время КПД фотоэлектрических преобразователей составляет от 12 до 15 %.

Солнечные электростанции на основе ФЭП могут иметь фиксированный или следящий фотоприемник без концентратора или с концентратором солнечного излучения. Кроме того, они могут отличаться типом концентратора и точностью системы слежения. Все эти варианты имеют различные технико-экономические показатели и, следовательно, различную эффективность. Наиболее рационально использовать концентраторы солнечной энергии, в которых происходит увеличение плотности поступающего потока радиации. Последние работы по повышению эффективности ФЭП показали, что наиболее высоких энергетических показателей можно добиться путем применения концентраторов солнечного излучения. Например, применение конусного концентратора солнечной энергии позволяет получить коэффициент использования солнечной энергии в пределах от 0,72 до 0,85, тогда как у существующих солнечных установок он находится в пределах 0,40,6.

Применение системы слежения за солнцем дает возможность уменьшение площади ФЭП в 1,7 раза при сохранении мощности установки.

Краснодарский край является одним из наиболее развитых регионов в части использования солнечной энергии. В настоящее время в этом регионе эксплуатируется более 40 гелиоустановок горячего водоснабжения производительностью от 0,5 до 40 м3 горячей воды в день. В крае смонтированы и эксплуатируются фотоэнергетические системы установочной мощностью около 50 кВт.

Некоторые факторы, сдерживающие повсеместное внедрение солнечные батарей. Солнечные электростанции, работающие на солнечных элементах, чрезвычайно дороги. Для электроснабжения небольшого города требуются тысячи квадратных футов солнечных элементов. У большого города попросту не хватит места и денег для солнечных батарей. Кроме того, солнечные электростанции ненадежны. Несколько облачных дней, и город останется без электричества, что не допустимо. В наш век электроэнергия требуется не только в солнечные дни, но и ночью. Преодоление этих препятствия обеспечит солнечной энергетике блестящее будущее.