Общемировые перспективы развития солнечной энергетики

Солнечная энергетика это один из новых видов добычи энергии, основанных на возобновляемых источниках, а именно, на энергии Солнца. Основная цель состоит в преобразовании солнечного излучения в другие технологические виды энергии, применяемые человеком для собственных нужд. Этот вид энергии неистощим и может рассматриваться потенциально как энергоресурс, способный перевернуть современные представления об энергообеспечении и стопроцентно удовлетворить потребности населения земли.

Средние характеристики солнечного излучения с Одна тыща девятьсот девяносто один по Одна тыща девятьсот девяносто три год, беря во внимание облачность и облачные деньки

Воплощение жизнеутверждающих прогнозов в действительность почти во всем связано с уровнем технологического развития. В реальный момент существует технологическая возможность извлечения из солнечного света только малозначительной частиэнергии, но даже этот объем уже является значимым для европейской энергетической инфраструктуры, где возобновляемым источникам, включая солнечные электростанции, отводится более 20% уже к Две тыщи 20 году.

Глобальная солнечная энергетика развивается высочайшими темпами, солнечные электростанции становятся частью энергетической инфраструктуры, быстрый рост количества и общей мощности электрических станций, работающих на гелиосырье, подразумевает также рост воздействия солнечных технологий на экономику. Сначала, в наиблежайшие десятилетия солнечная энергетика станет стимулом для экономического развития экваториальных государств, владеющих наибольшим солнечным ресурсом.

На нынешний деньнезависимо развивается несколько технологических направлений, одним из любознательных решений являются планы по строительству солнечных электрических станций на орбите Земли. На 1-ый взор такие проекты кажутся утопическими, если не учесть, что уже анонсировано строительство 5 орбитальных электрических станций.

Технологии по получению солнечной энергии

По данным Информационного энергетического агентства, с Одна тыща девятьсот девяносто года по Две тыщи семь год потребление электроэнергии возросло на 40%, за последующие 20 5 лет прогнозируется повышение употребления еще на 50%. Современные технологии жизнеобеспечения требуют больше энергии, в качестве энергоресурса рассматривается хоть какой действенный энергоисточник, непременно, солнце в перечне вероятных энергетических источников занимает одну из первых позиций.

PV-станция SolarParkOlmedilla, Омелдилла, Испания, 60МВт. Электрическая станция фотоэлектрического типа работает на базе 20 6 тыс. солнечных панелей, станция запущена в эксплуатацию в Две тыщи восемь году. В момент пуска в эксплуатацию была самой большой солнечной электрической станцией в мире, работающей на фотоэлементах.

Общая мысль преобразования света в электронный ток состоит в последующем на полупроводниковую пластинку падает поток фотонов, другими словами свет, в итоге поглощения фотонов атомами поверхностного слоя полупроводника электроны выпрыгивают с последних орбит атома на примыкающий слой проводимости, где пучок электронов образует электронный ток. Техно сложность действенного внедрения данного эффекта связана со сложностью преобразования всего солнечного диапазона, другими словами с внедрением мультичастотных способов, потому что определенный полупроводник улавливает фотоны только определенной частоты и менее. Современные фотопреобразователи рассчитаны на малозначительную часть видимого солнечного диапазона, КПД промышленных фотоэлементов не превосходит 7-15%. Этого очень не много, чтобыудовлетворить современные потребности в электроэнергии.

Для производства солнечных панелей употребляют полупроводниковый кремний высочайшей чистки, создание которого освоено в почти всех странах мира, что наращивает технологическую адаптацию технологии. Фотовольтаические электростанции (PV-станции) на базе фотоэлементов устанавливаются по модульному принципу и могут наращиваться зависимо от потребностей. Высочайшая цена панелей компенсируется простотой установки и обслуживания, обычно, массивные солнечные электростанции требуют минимум обслуживающего персонала. Срок эксплуатации солнечных батарей превосходит 20 5 лет. В мире насчитывается несколько больших фотовольтаических солнечных электрических станций, которые имеют потрясающие характеристики эффективности и демонстрируют размеренную работу с наименьшим техническим обслуживанием.

На сегодня цена солнечных батарей составляет 1,6-4$/Вт, в неких случаях может достигать $10 за Вт мощности, включая установку. При высочайшей цены панелей самые действенные солнечные установки не в состоянии создавать электронную энергию дешевле 0,12$ кВт*ч, что в пару раз превосходит цена электроэнергии, приобретенной с внедрением обычного сырья. Чем севернее установлена солнечная установка, чем ужаснее погодные условия, тем выше себестоимость солнечной энергии.

Главные усилия производителей ориентированы на увеличение эффективности, понижение стоимостии создание универсальной панели, которая способна принимать широкую областьсолнечного диапазона с высочайшим КПД. К новым моделям, которые будут скоро доступны в продаже, можно отнести тонкопленочные солнечные батареи Nanosolar, по заявлениям производителя они будут иметь резвый срок окупаемости, также голографические солнечные панели Prism Solar Technologies, которые позволяют улавливать солнечный свет в статическом состоянии при любом положении солнца, не снижая эффективности. Производители Prism Solar уже в не далеком будущем обещают, что их солнечные панели не будут превосходить цена в 1,5 $/Вт.

Эффективность солнечной панели находится в зависимости от многих критерий её положения по отношению к солнцу, солнечные батареи резко понижают свою эффективность при перегреве, дают наименьшее количество электроэнергии в облачную и пасмурную погоду.

Гелиотермальная разработка

CSP-электростанции конвертируют концентрированное солнечное излучение в термическую энергию, которая в предстоящем употребляется для получения электроэнергии. Большей частью оборудование, применяемое на электрических станциях CSP-типа, является частью обыкновенной ТЭС. Общая концепция этой технологии состоит в нагреве теплоносителя воды, масла, соляного раствора, при помощи концентрированного солнечного света, приобретенного средством сфокусированных зеркал-гелиостатов. Спомощью теплоносителя, нагретого до температуры фазового перехода, получаютводяной пар, который запускает паровую турбину, вырабатывающую электронный ток. Есть два вида электрических станций этого типа: башенного и параболического.

Глобальная карта солнечного излучения, CSP-станции эффективны в красноватой зоне, PV-станции строятся в зоне со средним излучением 900-1500 кВт/м2

Если преобразование солнечной энергии почти во всем уже не вызывает технических сложностей, то передача электроэнергии на далекие расстояния вероятна только по высоковольтным линиям. Данная разработка неприемлема для космоса, более многообещающими способами передачи числятся лазерное и радиоизлучение, которые имеют высшую биологическую опасность.Потому орбитальныепроекты вызывают значимые опаски, сначала, связанные с неувязкой неопасной передачи электроэнергии на Землю. С другой стороны, разумеется, что орбитальные электростанции будут производить дорогую электроэнергию, которая, вероятнее всего, будет реализовываться орбитальным потребителям и не будет включена в земную энергетическую инфраструктуру. Открытие солнечных электрических станций на орбите вызывает как живой энтузиазм, так и значимые опаски, связанные с безопасностью.

Общемировые перспективы развития солнечной энергетики

Гелиотермальная разработка является экономически-эффективной по сопоставлению с фотовольтаическими солнечными электрическими станциями, при всем этом достигаемая эффективность составляет более 50%, с учетом, что таковой тип солнечных электрических станций устанавливается исключительно в экваториальной зоне, соответствующей огромным объемом солнечной энергии. Количество вырабатываемой энергии гелиотермальными электрическими станциями, установленными в пустынях, намного выше, чем мощность фотовольтаических солнечных электрических станций. В период с Одна тыща девятьсот восемьдесят четыре по Одна тыща девятьсот девяносто один год в пустыне Мохаве (США) было выстроено девять гелиотермальных электрических станций с общей мощностью 354МВт, это был 1-ый фуррор и прорыв солнечной энергетики в мировую энергетическую систему.

Необходимо отметить, что гелиотермальная разработка является на биологическом уровне небезопасной для людей, находящихся в поле массивного концентрированного солнечного луча, потому применяется большей частью на промышленных электрических станциях.

Орбитальная солнечная электрическая станция как кандидатура земной энергетике

Земная атмосфера в солнечный денек задерживает более четверти массивного солнечного излучения. Возможность использования солнечной энергии вне зависимости от погодных критерий и времени суток издавна завлекает к для себя внимание, потому строительство электростанции на орбите Земли дискуссируется учеными с прошедшего столетия. Высочайшая цена галлактической транспортировки не подразумевала развитие орбитальных энергетических технологий, но, может быть, резкое сокращение ископаемых ресурсов принудило пересмотреть подходы. На сегодня анонсировано строительство 5 электрических станций на орбите Земли: проекта Solarbird (Mitsubishi), орбитальной электростанции Пентагона, японского проекта Space Solar Power Systems, проекта Pacific Gas and Electric Company для штата Калифорния, также проекта американской галлактической компании EADS Astrium.

Гелиотермальная солнечная электрическая станция башенного типа в Испании, тыщи зеркал направляют концентрированный солнечный свет на бетонную башню с теплоносителем

 

По оценкам NASA, на орбите Земли находится Пятнадцать тыщ восемьсот девяносто девять объектов

Наикрупнейшие солнечные электростанции мира

Опыты с преобразованием солнечной энергии в электричество в промышленных объемах начались с Одна тыща девятьсот восемьдесят четыре года, но основной пик роста количества солнечных электрических станций пришелся на последнее десятилетие. Коммерческие результаты первых солнечных электрических станций были впечатляющими так, что это содействовало массовому развитию новых проектов. В реальный момент фаворитом в производстве солнечной энергии является совершенно не солнечная страна Германия, совокупная мощность солнечных электрических станций которой составляет на 2012 год 19ГВт. Основной прирост германских солнечных электрических станций пришелся на Две тыщи 10 год и составил 10ГВт.

 

Солнечная энергетика это полностью доступный метод для обеспечения населения земли нужным энергоресурсом. Но все таки её потенциальные способности пока малы, чтоб поменять стопроцентно ископаемое горючее, в мире по расчетам пригодиться: 50 тыс. солнечных электрических станций по Триста МВт, также 3,8 млн. ветрогенераторов по 5МВт.По данным Международного энергетического агентства к Две тыщи 50 году солнечная энергия сумеет обеспечить только 20-25% потребностей населения земли.

Все же, 1-ый значимый опыт строительства солнечных электрических станций в 2008-2009 годах был так удачным, что стали анонсироваться новые проекты с огромной мощностью, сопоставимой с мощностью АЭС. Самыми большими энергопотребителями в мире являются: США 21%, Китай 16%, Индия 6%, Наша родина 5%. США и Китай в последние годы старательно увеличивают собственный солнечно-энергетический потенциал, о строительстве огромной солнечной электростанции заявила и Индия.

Общемировые перспективы развития солнечной энергетики

Функционирующие проекты

Для размещения различного типа солнечных электрических станций свойственна зональность, которая обоснована экономической эффективностью и эксплуатационными свойствами: гелиотермальные CSP-станции строятся в экваториальной зоне (в границах 30 восемь широты), фотовольтаические PV-станции в северных районах (в границах 50 5 широты).

CSP-станция Gemosolar, Андалусия, Испания, 20МВт. 1-ый европейский опыт по строительству солнечных электрических станций был получен в Испании. Значимый опыт в производстве солнечной энергии испанские компании получили в пустыне Мохаве в США, но опыт Испании, находящейся в зоне насыщенного солнечного излучения 1600-2000 кВт/м Два ,предназначил будущее европейской солнечной энергетики. Одной из первых гелиотермальных электрических станций башенного типа в Европе была станция Gemosolar.

Эта электрическая станция базирована на работе Две тыщи 600 50 зеркал-гелиостатов, размещенных на местности в 100 восемьдесят 5 га и фокусирующих солнечное излучение на бетонную башню с установкой расплавленной соли. В башне разогревают расплавленную соль до 9000С, которую хранят в подземных хранилищах для использования в ночное время. Эта станция позволяет сберечь Испании 30 тыщ тонн углекислого газа по Киотскому протоколу.

CSP-станция Gemosolar, Андалусия, Испания, 20МВт

CSP-станция PS10, Андалусия, Испания, 11-300МВт. Гелиотермальная электрическая станция PS10 была построена наикрупнейшей энергетической компанией Испании Abengoa Solar и ее дочерним предприятием Solucar Energia. Высота термальной башни составляет 115м. Башня расположена в фокусе 600 20 четыре зеркал с площадью каждого в 120м 2. начальная мощность 11МВт. Эта станция к 2013 году станет одной из больших в Европе, её суммарная мощность будет равна 300МВт. Такая станция полностью может покрыть издержки электроэнергии города Севилья.

В реальный момент есть две гелиотехнологии, которые могут претендовать на развитие в дальнейшем. Одна базирована на извлечении тока в итоге фотоэлектрического эффекта (photovoltaic, PV). 2-ая состоит в преобразовании термический энергии солнца (concentrated solar power, CSP), эта разработка базирована на нагреве теплоносителя от концентрированного солнечного луча.

PV-станция Solar Park Olmedilla, Омелдилла, Испания, 60МВт

PV-станция Омао Солар, ActivSolar, Украина, 80МВт. Компания Activ Solar (Австрия) реализовывает проект строительства большой солнечной электростанции в Сакском районе Крыма. Проект реализовывается поэтапно, в итоге каждого шага будет подключаться 20 МВт. Общая площадь электростанции составляет 100 шестьдесят га, которые займут Триста шестьдесят тыс. солнечных модулей. В реальный момент введено в эксплуатацию 7,5МВт. Станция будет производить100 тыщ МВт*часов/год, нужных для обеспечения 20 000 домов, это предупредит выбросы Восемьдесят 000 тонн углекислого газа.

Фотоэлектрический эффект

PV-станция Омао Солар, Activ Solar, Украина, 80МВт

CSP-станция Acciona Nevada Solar One, Невада, США, Шестьдесят МВт. Станция размещена в пустыне Мохаве в штате Невада, представляет собой гелиотермальную установку, которая дополнена газовым генератором, подключающимся в ночное время. Станция удачно обеспечивает электроэнергией Шестнадцать 000 домов. Это одна из огромнейших солнечных электрических станций в мире. Реализовывала проект испанская компания Acciona, которая практикуется на строительстве и эксплуатации гелиотермальных станций параболического типа.

Параболические солнечные коллекторы Nevada Solar One

PV-станция Sarnia, Онтарио, Канада, 97МВт. В Две тыщи 10 году эта станция была наикрупнейшей фотовольтаической станцией мира. Зеленоватую энергию этой станции продают по стоимости $0,443 кВт*ч. Станцию выстроила компания First Solar, которая заключила 20-летний договор на поставку энергии государству. Станция занимает Триста восемьдесят га.