Солнечные энергоустановки

Солнечную энергию можно использовать для производства электроэнергии различными способами: преобразованием ее в тепловую энергию и затем в электрическую по обычной схеме ТЭС, непосредственным ее преобразованием в электрическую энергию при помощи солнечных батарей [2].

Тепловые СЭС. К настоящему времени предложено большое число типов тепловых СЭС. Наиболее известными являются тепловые башенные электростанции с различными концентраторами солнечной энергии, в которых реализуется паротурбинный цикл (солнечная энергия нагревает воду или другое рабочее тело до парообразного состояния, далее пар направляется в турбину, которая вращает электрогенератор) или применяется двигатель Стирлинга (солнечная энергия используется для нагревания рабочего тела в специальном тепловом двигателе, который приводит в движение ротор генератора).

Фотоэлектрические СЭС. Большой интерес представляют установки прямого преобразования солнечной радиации в электроэнергию с помощью ФЭП. Основным элементов ФЭП являются кристаллы или пленка полупроводникового материала, где непосредственно происходит преобразование энергии поглощенного кванта света в электроэнергию. Площадь единичного ФЭП обычно невелика, поэтому на СЭС они объединяются в модули, хотя при этом появляются дополнительные потери энергии в соединительных проводниках.

Важнейшими достоинствами фотоэлектрических СЭС являются модульность, высокая степень заводской готовности, простота обслуживания, высокая надежность, отсутствие вредных выбросов в окружающую среду в процессе эксплуатации и специальных требований к площадке (СЭС может располагаться на неудобьях). В качестве основных недостатков следует назвать сильную зависимость СЭС от погодных условий, большое отчуждение земли, генерирование постоянного тока, высокую стоимость.

В 1974 году удельная стоимость фотоэлементов составляла более 30 000 дол.кВт, в 1984 году - около 15 000 дол.кВт, к 2000 году она уменьшилась до 3500 дол.кВт.

Фотоэлектрическая СЭС в общем случае включает в себя фотоэлектрические модули, установленные на неподвижных или вращающихся решетках, концентраторы солнечного излучения (для ФЭП с концентраторами); конверторы "постоянный ток/переменный ток"; инверторы "постоянный ток/переменный ток"; повышающие трансформаторы; систему аккумулирования энергии.

Солнечные коллекторы. Строительство солнечных электростанций обходится пока дороже обычных тепловых электростанций. Поэтому сейчас более перспективен другой путь использования солнечной энергии - для отопления и нагрева.

Существуют экспериментальные дома, в которых 70 % потребности в тепле и горячей воде обеспечиваются за счет солнца. Можно строить "солнечные приставки" к котельным, что значительно экономит топливо.

Достоинством солнечной котельной является простота изготовления и малая стоимость оборудования. Приемники солнечного излучения представляют собой панели, покрытые обычным стеклом. Этот простой элемент позволяет превращать около половины солнечной энергии в тепловую энергию воды. Если учесть, что на каждый квадратный метр поверхности приходится около 300 Вт (летом значительно больше), то легко оценить практическую ценность солнечной котельной.

Как правило, в системах горячего водоснабжения предусматривается вспомогательный источник теплоты (электрический или топливный).

В принципе, система теплоснабжения может быть спроектирована таким образом, чтобы полностью удовлетворять потребность в теплоте за счет Солнца. Однако, экономически такой вариант, как правило, оказывается неоправданным, так как в летний период дорогостоящее гелиооборудование оказывается сильно недогруженным.