Солнечная энергетика

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика — это направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения с целью получения энергии в том или ином виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии при помощи солнечных электростанций хорошо вписывается в концепцию распределённого производства энергии.

Земные условия Поток солнечного излучения, который проходит через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) составляет 1020 Вт/м². В то же время требуется учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум втрое меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). В зимнее время в умеренных широтах это значение вдвое меньше.

Возможная выработка энергии уменьшается по причине глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, которое достигает поверхности Земли.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:

• фотовольтаика — это получение электроэнергии при помощи фотоэлементов;
• гелиотермальная энергетика — это нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и дальнейшее ее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP - Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Этот луч солнца используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для электрогенерации по аналогии с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии.

Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется с помощью тепловых машин:

• двигатель Стирлинга;
• паровые машины (турбинные или поршневые), использующие углекислый газ, водяной пар, фреоны, пропан-бутан;
• термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
• солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.