Солнечная энергетика в подробностях

Реализация данного проекта дозволит закрепить за Италией фаворитные позиции в области использования энергии «светила». Не так давно в этой стране появилось наикрупнейшее европейское предприятие по производству термических солнечных систем, созданных для производства жаркой воды. Завод был построен Ariston Thermo Group, наикрупнейшим мировым производителем водонагревательного и отопительного оборудования.

Движок Стирлинга более эффективен в преобразовании солнечного излучения в электроэнергию (КПД 31%), чем большая часть современных фотоэлектрических частей (в продаже элементы с КПД 14-18%, в стадии испытаний с КПД в 24-41%) и солнечных электрических станций концентрационного типа (параболические желоба — КПД 16%, башенные конструкции). Но один только высочайший КПД не обеспечил движкам светлое будущее. Системы были раскритикованы как очень дорогие, ненадежные и требующие широкого обслуживания из-за огромного количества подвижных частей.

Энергетика является той отраслью экономики, которая является индикатором уровня развития производства, науки и страны в целом. Население земли за всю историю собственного существования израсходовало приблизительно Девятьсот 50 трлн кВт/ч энергии всех видов, при этом 2/3 от этого приходится на последние 30 лет. Потому неувязка освоения нестандартных и возобновляемых источников энергии становится все более животрепещущей. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана. В последнее десятилетие энтузиазм к этим источникам энергии повсевременно увеличивается, так как в почти всех отношениях они неограниченны.

Потенциальные способности энергетики, основанной на применении конкретно солнечного излучения, очень значительны. Внедрение всего 0,0005% энергии Солнца могло бы обеспечить все нынешние потребности мировой энергетики, а 0,5% — вполне покрыть потребности на перспективу.

Электрическая станция в Туль-Росьере прирастит объем французской солнечной энергетики вчетверо. Невзирая на это, Франция все равно только дышит в затылок Испании и Германии, которые создают Один 671 мВт и Один 505 мВт соответственно. EDF отмечает, что рада бы выстроить и поболее сильную станцию, но во Франции тяжело отыскать для нее место. На вопрос, почему для нового проекта была выбрана облачная Лотарингия заместо светлого юга, компания отвечает так: так как правительство повысило тарифы на электроэнергию для населения в северных регионах, чтобы привлечь инвестиции в энергетику. На электростанции будет занято всего Пятнадцать человек.

Солнце — источник энергии очень большой мощности. Всего 20 два дня солнечного сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем припасам органического горючего на планетке. На практике солнечная радиация может быть преобразована в электроэнергию конкретно либо косвенно. Косвенное преобразование может быть осуществлено методом концентрации радиации при помощи следящих зеркал для перевоплощения воды в пар и следующего использования пара для генерирования электричества обыкновенными методами. Такая система может работать только при прямом освещении солнечными лучами. Прямое преобразование солнечной энергии в электронную может быть осуществлено с внедрением фотоэлектрического эффекта. Элементы, сделанные из специального полупроводникового материала, к примеру силикона, при прямом солнечном облучении обнаруживают разность в вольтаже на поверхности, т.е. наличие электронного тока.

Солнечная энергия может быть применена для теплоснабжения (жаркого водоснабжения, отопления), сушки разных товаров и материалов, в сельском хозяйстве, в технологических процессах в индустрии.

История развития солнечной энергетики

1-ые опыты использования солнечной энергии в технике относятся к Семнадцать веку. А именно, в Одна тыща 600 году во Франции был сотворен 1-ый солнечный движок, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце Семнадцать века ведущий французский химик А. Лаувазье сделал первую солнечную печь, в какой достигалась температура в Одна тыща 600 50 ?C и нагревались эталоны исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, также были исследованы характеристики углерода и платины. В Одна тыща восемьсот шестьдесят 6 г. француз А. Мушо выстроил в Алжире несколько больших солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На глобальной выставке в Париже в Одна тыща восемьсот 70 восемь г. Мушо показал солнечную печь для изготовления еды, в какой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. В Одна тыща восемьсот 30 три г. в США Дж. Эриксон выстроил солнечный воздушный движок с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8 на 3,3 м. 1-ый тонкий коллектор солнечной энергии был построен французом Ш. А. Тельером. Он имел площадь 20 и употреблялся в термическом движке, работавшем на аммиаке. В Одна тыща восемьсот 50 5 г. была предложена схема солнечной установки с плоским коллектором для подачи воды, при этом он был смонтирован на крыше пристройки к дому.

В Одна тыща восемьсот 70 один г. южноамериканским инженером Ч. Уилсоном в Чили была построена 1-ая крупномасштабная установка для дистилляции воды. Она эксплутировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника.

В Одна тыща восемьсот девяносто г. доктор В. К. Церасский в Москве выполнил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превосходила Три тыщи ?C.

На башенных СЭС сейчас зеркала (гелиостаты) отражают солнечное излучение на теплоприемник, установленный на высочайшей башне. Этот принцип британец Уильям Адаме использовал для собственной энергетической установки в Бомбее ещё в Одна тыща восемьсот 70 восемь г. Макет сильной гелиостанции с параболоцилиндрическими отражателями, схожей той, что употребляется сейчас в калифорнийской пустыне Мохаве и производит пар для турбин, также был разработан в конце Девятнадцать века. В первый раз их начал обширно использовать южноамериканский бизнесмен Фрэнк Шуман. Его установки на окраине Каира качали на поля воду Нила. К огорчению, эта действовашая солнечная силовая установка мощностью в 40 кВт была разрушена в первую мировую войну.

Солнечная энергия, как понятно, может быть конкретно преобразована в электронную при помощи фотопреобразователей 2-ух типов – фотоэлектрических, реализующих фотовольватический эффект, и фотоэмиссионных, в каких облученные солнечным светом испускают (эмитируют) электроны, захватываемые проводниками, расположенными под поверхностью эмиттера. Практическое применение отыскал только 1-ый способ фотопреобразования вследствие его существенно более высочайшей энергетической эффективности. Решающим фактором для этого направления явилось создание кремниевых фотоэлементов с p-n переходом, имевших КПД около 6 %. В первый раз кремниевые солнечные батареи для энергетических целей были использованы не на Земле, а в околоземном галлактическом пространстве. В Одна тыща девятьсот 50 восемь г. были запущены искусственные спутники Земли, снаряженные такими батареями, — русский «Спутник -3» и южноамериканский «Авангард – 1».

Сначала 1960-х гг. были сделаны и 1-ые солнечные фотоэлементы с p-n переходом на базе арсенида галлия. Эти фотоэлементы уступали по эффективности кремниевым, но были способны работать даже при малозначительном нагреве.

1-ое практическое применение улучшенных солнечных батарей на базе арсенида галлия для энергетических целей было связано с обеспечением электроснабжения русских галлактических аппаратов, работающих в округах планетки Венеры, также самоходных аппаратов «Луноход-1» и «Луноход-2», исследовавших поверхность Луны (1970 и Одна тыща девятьсот 70 два годы).

Новенькая страничка в истории солнечной энергетики открылась с созданием солнечных частей на базе гетероструктур AlGaAs-GaAs. Так как такие гетерофотоэлементы оказались к тому же и поболее радиационно-стойкими, они стремительно отыскали применение в галлактической технике, невзирая на существенно более высшую цена по сопоставлению с кремниевыми фотоэлементами (русская станция «Мир»).

Обширное развертывание промышленности по производству устройств полупроводниковой электроники определили только принципиальное значение кремниевых фотоэлементов в становлении нарождающейся солнечной энергетики. До середины 1980-х гг. улучшение солнечных частей на базе как кремния, так и арсенида галлия производилось на базе относительно обычных структур и обычных технологий. А с середины 1980-х гг. были предложены структуры фотоэлементов, дозволяющие понизить в их как оптические, так и рекомбинационные утраты. В итоге был достигнут резкий скачок в эффективности фотоэлектрического преобразования в кремниевых фотоэлементах. Позднее появились разные типы механически состыкованных двухкаскадных солнечных частей, более действенные, чем фотоэлементы с одним p-n переходом. На данный момент в стадии практического использования находятся трехкаскадные фотоэлементы, но опыт их использования позволяет надежды на достижение больших значений КПД в структурах с 4-мя, пятью, а может быть и поболее каскадами.

Не считая того, Мици и его соратники стремятся понизить содержание селена в этих ячейках, в эталоне чтоб они фактически вполне состояли из доступных и дешёвых частей. В текущей версии CZTS селена, к слову, в два раза меньше, чем было в прошлых образчиках.

Мысль, лежащая в базе работы СЭС башенного типа, была высказана более Триста 50 годов назад, но строительство СЭС этого типа началось исключительно в Одна тыща девятьсот шестьдесят 5 г. а в 80-х годах был построен ряд массивных солнечных электрических станций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.

В Одна тыща девятьсот восемьдесят 5 г. в п. Щелкино Крымской области была введена в эксплуатацию 1-ая в СССР солнечная электрическая станция СЭС-5 электронной мощностью 5 МВт; Одна тыща 600 гелиостатов (плоских зеркал) площадью 25,5 м Два каждый, имеющих коэффициент отражения 0,71, концентрируют солнечную энергию на центральный приемник в виде открытого цилиндра, установленного на башне высотой Восемьдесят девять м и служащего парогенератором.

В башенных СЭС употребляется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тыщ. Система слежения за Солнцем существенно сложна, потому что требуется вращение вокруг 2-ух осей. Управление системой осуществляется при помощи ЭВМ. В качестве рабочего тела в термическом движке обычно употребляется водяной пар с температурой до 500 50 ?С, воздух и другие газы — до Одна тыща ?С, низкокипящие органические воды (в том числе фреоны) — до 100 ?С, жидкометаллические теплоносители — до Восемьсот ?С.

1-ые пробы использования солнечной энергии на коммерческой базе относятся к 80-м годам ХХ столетия. В Калифорнии в 1994г. введено еще Четыреста восемьдесят МВт электронной мощности, при этом цена Один кВт/ч энергии — 7-8 центов.

Предложен способ использования солнечной энергии без использования системы аккумов, основанный на преобразовании различия температур на поверхности и в глубине океана в электронную энергию.

Разработаны перспективные элементы из тонкопленочных (1-2 мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16% даже в лабораторных критериях), цена очень мала (менее 10% цены современных солнечных батарей).

Южноамериканские специалисты считают перспективной солнечную термоэнергию, для производства которой употребляются солнечные рефлекторы, собирающие и концентрирующие тепло и свет, при посредстве которых греется вода. К примеру, в РФ, на Ковровском механическом заводе (г. Жуковск), выпускают солнечные термические коллекторы для обогрева воды производительностью до 100 тыс. м3 в год.

Систематизация солнечных энергетических установок и их особенности

Солнечная энергия универсальна исходя из убеждений способностей её использования человеком для собственных нужд. Солнечное излучение может быть относительно просто преобразовано в термическую, механическую и электронную энергии, также его употребляют в хим и био процессах. Технологические процессы преобразования и использования солнечного излучения по собственной трудности могут быть очень различными. Солнечные энерго установки очень очень отличаются друг от друга своими габаритами: от микроминиатюрных источников питания микрокалькуляторов до большущих технических конструкций в башенных СЭС высотой 100 м и весом в сотки тонн.

Существует огромное количество разных технологических схем преобразования солнечного излучения в электронную энергию на базе обширно узнаваемых в технике термических циклов (Ренкина либо Карно), теплоэлектрических и термоэмиссионных процессов.

Есть пассивная и активная системы сбережения энергии солнечного дома. 1-ая из их предугадывает внедрение неких архитектурно-строительных приемов на стадии проектирования: ориентация дома по оси юг-север; отсутствие затенения южной стенки; наличие северной пологой стенки с наименьшим количеством окон, наличие застекленной южной стенки (окна с двойными либо тройными рамами и воздушной прослойкой шириной 10 мм меж стеклами, содействующей теплоизоляции. С этой же целью меж стеклами можно установить жалюзи, которые будут запираться вручную либо управляться термостатом по разности внутренней и внешней температур); усиленная теплоизоляция внешних стенок; облагораживание термических тамбуров на входе; наличие за застекленной южной стенкой громоздкой стенки, служащей аккумом дневного тепла (стенка Тромба); организация в подвальном помещении воздушного теплообменника (в виде ящика с гравием либо емкости с водой), аккумулирующего до 80% тепла из выходящего наружу отработанного воздуха; внедрение теплиц и помещений с верхним дневным светом (атриумов), играющих роль термических аккумов.

Для ПСВОС Tromble-Michel с водяной системой аккумуляции тепла солнечного излучения КПД добивается 30 5 %. Если же с южной стороны строения расположить солярий либо теплицу, то ПСВОС подобного строения добивается Шестьдесят – 70 5 %, но с одновременным уменьшением количества тепла, поступающего конкретно в жилые помещения (10 – 30 % тепла солнечного излучения, поступающего на теплицу либо солярий).

Солнечное излучение преобразуется в другие виды энергии, употребляется в хим и био процессах. При использовании СЭУ в электроэнергетике и теплоэнергетике их можно поделит на три категории, определяемые видом их внедрения для определенных потребителей энергии:

ГФП владеют также более подходящими исходя из убеждений требований к преобразователям СЭС эксплутационными чертами по сопоставлению с кремниевыми ФЭП. Так, а именно, возможность заслуги малых исходных значений оборотных токов насыщения в p-n-переходах благодаря большой ширине запрещённой зоны позволяет свести к минимуму величину отрицательных температурных градиентов КПД и хорошей мощности ГФП и, не считая того, значительно расширять область линейной зависимости последней от плотности светового потока. Экспериментальные зависимости КПД ГФП от температуры молвят о том, что увеличение сбалансированной температуры последних до 150-180 °С не приводит к существенному понижению их КПД и хорошей удельной мощности. В то же время для кремниевых ФЭП увеличение температуры выше 60-70 °С является практически критичным — КПД падает в два раза.

Чтоб обойти эту делему, исследователи использовали комбинацию из растворённых консистенций и взвеси крохотных твёрдых частиц, создав собственного рода чернила, которые можно было распылять на подложке. Нагрев последней приводил к формированию финишного материала. На данный момент создатели этой технологии работают над улучшением собственных батарей. Они поставили целью поднять КПД до 12%, что гарантировало бы удовлетворительный 10-процентный КПД для подобных ячеек, выработанных не в лаборатории, а на заводе.

СЭУ по месту размещения разделяются на наземные и галлактические. Системы защиты СЭУ у их будут принципно различными: в космосе – защита приемной площадки от жесткого галлактического излучения, разрушающего сами приемные площадки; на Земле – остывание СЭУ, от пыли. Учет цикличности, также приметного случайного нрава процесса солнечного излучения на поверхности Земли, может востребовать неотклонимого сочетания СЭУ с системой аккумуляции энергии зависимо от категории использования СЭУ.

Сейчас, правда, фронт работ по строительству солнечных построек расширился. Этому содействует деятельность сделанного в Одна тыща девятьсот девяносто четыре году в Москве Интерсолцентра, скоро ставшего ассоциированным членом Кричит. В разрабатываемых проектах употребляются только элементы пассивной системы сбережения энергии: две стенки Тромба, гравийные накопители тепла в полуподвальном помещении, мощные полы, перекрытия и стенки. Неплохим аккумом тепла служат сад и теплица, расположенные на втором этаже. Не считая этого у нас разработан проект СЭС мощностью 1,5 МВт для детского санатория в Кисловодске, а в Калмыкии уже ведется строительство схожей станции. Удачно работают над солнечной программкой НПО Астрофизика и АО Ставропольэнерго, создавшие автономные гелиоэнергетические установки и блочные модульные электростанции с параболическими концентраторами и зеркалами, обустроенными системами слежения за Солнцем. Наконец появился план солнечной деревни в Краснодарском крае. Компания Солнечный ветер (г. Краснодар) и завод Красноватое знамя (г. Рязань) готовы поставить для нее солнечные модули и фотоэлементы. И все таки по сопоставлению с тем, что делается в области солнечной энергетики в западных странах, — это капля в море. А ведь наша индустрия и проектные университеты издавна готовы внести свою лепту в мировую копилку разработок по солнечному домостроению. Это и термические коллекторы, и высокоэффективные фотоэлементы, и изделия из специально обработанной влаго- и огнестойкой древесной породы.

С неизменной (постоянной) ориентацией на поверхности Земли и системой слежения за Солнцем, используемой для максимизации солнечного излучения на приемную площадку. К повсевременно нацеленным на Солнце СЭУ относятся энергоустановки бытового предназначения, размещенные на крышах строений, на Земле с ориентацией на юг под неизменным углом к горизонту и на особых конструкциях-каркасах для размещения СЭУ.

 

СЭУ можно поделить на простые и сложные как по техническому циклу, так и по выполнению. К обычным относят: нагреватели, подогреватели воздуха, сушилки товаров с/х, отопительные системы, опреснители воды и т. д.

Фототермические и фотоэлектрические преобразователи света

Есть два главных метода преобразования солнечной энергии: фототермический и фотоэлектрический. В первом, простом, теплоноситель (в большинстве случаев вода) греется в коллекторе (системе светопоглощающих труб) до высочайшей температуры и употребляется для отопления помещений. Коллектор устанавливают на крыше строения так, чтоб его освещенность в течение дня была большей. Часть термический энергии аккумулируется: кратковременно (на некоторое количество дней) — термическими аккумами, длительно (на зимний период) — хим. Солнечный коллектор обычной конструкции площадью Один за денек может подогреть 50-70 л воды до температуры 80-90хС. Работающие по такому принципу типовые гелиоустановки пичкают жаркой водой многие дома в южных районах.

И все таки будущее солнечной энергетики — за прямым преобразованием солнечного излучения в электронный ток при помощи полупроводниковых фотоэлементов — солнечных батарей. Еще в 30-х годах прошедшего века, когда кпд первых фотоэлементов чуть доходил до 1%, об этом гласил основоположник Физико-технического института (ФТИ) академик А. Ф. Иоффе. Предвидение ученого воплотилось в жизнь в конце 1950-х годов с пуском искусственных спутников Земли, основным энергетическим источником которых стали панели солнечных батарей.

В фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии употребляется кремний с добавками других частей, образующих структуру с р-n-переходом. Схема работы полупроводникового кремниевого фотоэлемента довольно ординарна: в р-слое полупроводника создается дырочная (положительная) проводимость, а в n-слое — электрическая (отрицательная). На границе слоев появляется возможный барьер, препятствующий перемещению носителей (электронов и дырок) из 1-го слоя в другой (в таком стационарном состоянии ток не течет по всему полупроводнику). Когда же на фотоэлемент падает свет (поток фотонов), фотоны, поглощаясь, делают пары электрон-дырка, которые, подходя к границе слоев, снижают возможный барьер, давая возможность носителям беспрепятственно проходить из слоя в слой. В полупроводнике появляется наведенная электродвижущая сила (ЭДС), и он становится источником электронного тока. Величина фото-ЭДС будет тем больше, чем лучше световой поток.

На рис. Три представлена схема эквивалентного солнечного элемента. Параллельно источнику тока включен p-n-переход, ток через который равен Is(–1). P-n-переход шунтирует нагрузку, и при увеличении напряжения ток через него стремительно растет. В нагрузку (сопротивление R) отбирается ток I.

Величина установившейся фотоЭДС при освещении перехода излучением неизменной интенсивности описывается уравнением вольт-амперной свойства (ВАХ) (рис. 2):

Уравнение ВАХ справедливо и при освещении фотоэлемента светом случайного спектрального состава, меняется только значение фототока Iph. Наибольшая мощность отбирается в этом случае, когда фотоэлемент находится в режиме, отмеченном точкой а (см. рис. 2).

 

Наибольшая мощность, снимаемая с 1, равна

P = Iph·U = x·Iкз·Uхх, (1)

где x – коэффициент формы либо коэффициент наполнения вольт-амперной свойства, Iкз – ток недлинного замыкания, Uхх – напряжение холостого хода.

Эффективность современных кремниевых (также на базе арсенида галлия) фотоэлементов довольно высока (их кпд добивается 10-20%), а чем выше кпд, тем меньше требуемая площадь солнечных батарей, которая даже в малой энергетике составляет 10-ки квадратных метров. Огромным достижением полупроводниковой индустрии стала разработка кремниевых фотоэлементов, владеющих кпд до 40%. Последнее принципиальное направление в развитии солнечной энергетики — создание более дешевеньких и комфортных фотопреобразователей: ленточных поликристаллических кремниевых панелей, тонких пленок бесформенного кремния, также других полупроводниковых материалов. Самым высокоэффективным из их оказался алюминий-галлий-мышьяк, его промышленная разработка только начинается. Огромную перспективу открывают гетероструктурные полупроводники, эффективность которых вдвое выше, чем обычных кремниевых образцов. За открытие гетероструктур и их внедрение продолжатель работ А. Ф. Иоффе директор ФТИ академик Ж. И. Алферов получил в Две тыщи году Нобелевскую премию (см. Наука и жизнь № 4, Две тыщи один г.). ФЭП (фотоэлектрические преобразователи) на базе соединения мышьяка с галлием (GaAs), как понятно, имеют более высочайший, чем кремниевые ФЭП, теоретический КПД, потому что ширина запрещённой зоны у их фактически совпадает с хорошей шириной запрещённой зоны для полупроводниковых преобразователей солнечной энергии =1,4 эВ. У кремниевых этот показатель =1,1 эВ. Вследствие более высочайшего уровня поглощения солнечного излучения, определяемого прямыми оптическими переходами в GaAs, высочайшие КПД ФЭП на их базе могут быть получены при существенно наименьшей по сопоставлению с кремнием толщине ФЭП. Принципно довольно иметь толщину ГФП 5-6 мкм для получения КПД порядка 20 %, тогда как толщина кремниевых частей не может быть наименее 50 — 100 мкм без приметного понижения их КПД. Это событие позволяет рассчитывать на создание лёгких плёночных ГФП, для производства которых будет нужно сравнимо не достаточно начального материала, в особенности если в качестве подложки получится использовать не GaAs, а другой материал, к примеру синтетический сапфир (Al2 O3 ).

Благодаря стойкости к высочайшим температурам арсенид-галлиевые ФЭП позволяют использовать к ним концентраторы солнечного излучения. Рабочая температура ГФП на GaAs доходит до 100 восемьдесят °С, что уже является полностью рабочими температурами и для термических движков, паротурбин. Таким макаром, к 30-процентному собственному КПД арсенид-галлиевых ГФП (при 150°C) можно прибавить КПД термического мотора, использующего сбросовое тепло охлаждающей фотоэлементы воды. Потому общий КПД установки, которая к тому же употребляет и 3-ий цикл отбора низкотемпературного тепла у охлаждающей воды после турбины на подогрев помещений — может быть даже выше 50-60 %.

Обычно глубина пруда составляет Один — Три м. На Один м Два площади пруда требуется 500-1000 кг поваренной соли, ее можно поменять хлоридом магния.

В целом можно заключить, что энерго, массовые и эксплутационные свойства ГФП на базе GaAs в основном соответствуют требованиям СЭС и СКЭС (космич.), чем свойства кремниевых ФЭП. Но кремний является существенно более легкодоступным и освоенным в производстве материалом, чем арсенид галлия. Кремний обширно распространён в природе, и припасы начального сырья для сотворения ФЭП на его базе фактически неограниченны. Разработка производства кремниевых ФЭП отлично отработана и безпрерывно совершенствуется. Существует настоящая перспектива понижения цены кремниевых ФЭП на один — два порядка при внедрении новых автоматических способов производства, позволяющих а именно, получать кремниевые ленты. солнечные элементы большой площади и т.п.

Среднее значение КПД в солнечных батареях на монокристаллическом кремнии сейчас около 12%, хотя добивается и 18%. Конкретно, в главном, кремниевые солнечные батареи можно созидать сейчас на крышах домов различных государств мира.

В отличие от кремния галлий является очень дефицитным материалом, что ограничивает способности производства ГФП на базе GaAs в количествах, нужных для широкого внедрения. Галлий добывается в главном из бокситов, но рассматривается также возможность его получения из угольной золы и морской воды. Наибольшие припасы галлия содержатся в морской воде, но его концентрация там очень невелика, выход при извлечении оценивается величиной всего в 1% и, как следует, издержки на создание будут, возможно, чрезвычайно большенными. Разработка производства ГФП на базе GaAs с внедрением способов жидкостной и газовой эпитаксии (нацеленного роста 1-го монокристалла на поверхности другого, не развита ещё до таковой степени, как разработка производства кремниевых ФЭП и в итоге этого цена ГФП на данный момент значительно выше (на порядки) цены ФЭП из кремния.

В галлактических аппаратах, где главным источником тока являются солнечные батареи и где очень важны понятные соотношения массы, размера и КПД, основным материалом для солн. батарей, естественно, является арсенид галлия. Очень принципиальна для галлактических СЭС способность этого соединения в ФЭП не терять КПД при нагревании концентрированным в 3-5 раз солнечным излучением, что соответственно, понижает потребности в дефицитном галлии. Дополнительный резерв экономии галлия связан с внедрением в качестве подложки ГФП не GaAs, а синтетического сапфира (Al2 O3 ).Цена ГФП при их массовом производстве на базе улучшенной технологии будет, возможно, также существенно снижена, и в целом цена системы преобразования системы преобразования энергии СЭС на базе ГФП из GaAs возможно окажется полностью соизмеримой со ценой системы на базе кремния.

Термофотовольтаическое создание электроэнергии, т.е. преобразование длинноволнового (термического) излучения средством фотовольтаических ячеек было открыто в Одна тыща девятьсот шестьдесят году и вызывает все больший энтузиазм, в особенности в связи с современными достижениями в области сотворения узкозонных полупроводников. В термофотовольтаической ячейке (рис.) тепло преобразуется в электроэнергию средством селективных эмиттеров из оксидов редкоземельных частей – эрбия и иттербия. Эти вещества поглощают инфракрасное излучение и вновь источают его в узеньком энергетическом спектре. Излучение может быть отлично преобразовано при помощи фотовольтаической ячейки с соответственной шириной нелегальной зоны. В качестве материала для фотоэлектрической ячейки более всего подходит InxGa1-xAs, так как он позволяет достигнуть нужной ширины нелегальной зоны.

 

Таким макаром, общепризнанные в мире российские полупроводники — это та база, на базе которой можно удачно развивать солнечную энергетику.

Но, перспективы промышленного внедрения технологии сейчас полностью зависят от цены и стойкости покрытия. Дело в том, что структуры эти очень малы и потому – очень хрупки. Маленькое трение на поверхности уничтожает гидрофобные характеристики. Так что сосредоточились на разработке гидрофобных поверхностей большой площади, потому что малые повреждения не будут оказывать влияние на общую эффективность.

В текущее время строятся солнечные электростанции в главном 2-ух типов: СЭС башенного типа и СЭС распределенного (модульного) типа.

Основным недочетом башенных СЭС являются их высочайшая цена и большая занимаемая площадь. Так, для размещения СЭС мощностью 100 МВт требуется площадь в Двести га, а для АЭС мощностью Одна тыща МВт — всего 50 га. Башенные СЭС мощностью до 10 МВт невыгодны, их лучшая мощность равна 100 МВт. а высота башни Двести 50 м.

В СЭС распределительного (модульного) типа употребляется огромное число модулей, любой из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и применяемый для нагрева рабочей воды, подаваемой в термический движок, который соединен с электрогенератором. Самая большая СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.

При маленький мощности СЭС модульного типа более экономны, чем башенные. В СЭС модульного типа обычно употребляются линейные концентраторы солнечной энергии с наибольшей степенью концентрации около 100.

Солнечная энергетика в подробностях

Солнечная электрическая станция башенного типа состоит из полей зеркал, направляющих солнечные лучи на ресивер, расположенный в башне. При нагревании появляется пар, который крутит турбину, вырабатывающую электронный ток. В PS20 применено Одна тыща двести 50 5 зеркал. Классические солнечные электростанции употребляют ряды зеркал, которые крутятся и следуют за движением солнца в протяжении дня.

Согласно проекту, Египет предоставит местность, нужную для строительства таких станций, а Израиль возьмет на себя всю техно сторону и эксплуатацию солярных станций.

В солнечном пруду происходит одновременное улавливание и накапливание солнечной энергии в большенном объеме воды. Найдено, что в неких естественных соленых озерах температура воды у дна может достигать 70 о С. Это обосновано высочайшей концентрацией соли. В обыкновенном водоеме поглощаемая солнечная энергия нагревает в главном поверхностный слой и эта теплота достаточно стремительно пропадает,

Солнечная батарейка от Semprius сама по для себя насчитывает в поперечнике всего-то 0,6 мм (чёрный квадратик). Она установлена на глиняной подложке, снабжённой с 2-ух сторон электронными контактами (фото Semprius).

в особенности в ночные часы и при прохладной непогожей погоде из-за испарения воды и термообмена с окружающим воздухом. Солнечная энергия, проникающая через всю массу воды в солнечном пруду, поглощается окрашенным в черный цвет дном и нагревает прилегающие слои воды, в итоге чего температура ее может достигать 90-100 о С, в то время как температура поверхностного слоя остается на уровне 20 о С. Благодаря высочайшей теплоемкости воды в солнечном пруду за летний сезон скапливается огромное количество теплоты, и вследствие низких теплопотерь падение температуры в нижнем слое в прохладный период года происходит медлительно, так что солнечный пруд служит сезонным аккумом энергии. Теплота к потребителю отводится из нижней зоны пруда

Также ГФП на базе GaAs в существенно наименьшей степени, чем кремниевые ФЭП, подвержены разрушению потоками протонов и электронов больших энергий вследствие высочайшего уровня поглощения света в GaAs, также малых требуемых значений времени жизни и диффузионной длины неосновных носителей. Более того, опыты проявили, что значимая часть радиационных изъянов в ГФП на базе GaAs исчезает после их термической обработки (отжига) при температуре как раз порядка 150-180 °С. Если ГФП из GaAs будут повсевременно работать при температуре порядка 100 50 °С, то степень радиационной деградации их КПД будет относительно маленький в протяжении всего срока активного функционирования станций (в особенности это касается галлактических солнечных энергоустановок, для которых важен малые вес и размер ФЭП и высочайший КПД).

Солнечная башня в Австралии

Описанный эффект достигается благодаря тому, что по глубине солнечного пруда поддерживается градиент поваренной соли, направленный сверху вниз, т.е. весь объем воды вроде бы разбит на три зоны, концентрация соли по глубине равномерно возрастает и добивается наибольшего значения на нижнем уровне. Толщина этого слоя составляет 2/3 общей глубины водоема. В нижнем конвективном слое концентрация соли максимальна и умеренно распределена в объеме воды. Итак, плотность воды максимальна у дна пруда и мала у его поверхности в согласовании с рассредотачиванием концентрации соли. Солнечный пруд служит сразу коллектором и аккумом теплоты и отличается низкой ценой по сопоставлению с обыкновенными коллекторами солнечной энергии. Отвод теплоты из солнечного пруда может осуществляться или средством змеевика, расположенного в нижнем слое воды, или методом отвода воды из этого слоя в теплообменник, в каком циркулирует теплоноситель. При первом методе меньше нарушается температурное расслоение воды в пруду, но 2-ой метод теплотехнически более эффективен и экономичен.

Солнечные пруды могут быть применены в гелиосистемах отопления и жаркого водоснабжения жилых и публичных построек, для получения технологической теплоты, в системах конденсирования воздуха абсорбционного типа, для производства электроэнергии.

Солнечные электростанции башенного типа с центральным приемником

Инновация в технологии производства солнечных частей заключается в использовании пленок медь-индий-диселенид галлия (CIGS-пленки). Этот полупроводник характеризуется на 20% огромным фотоэлектрическим эффектом, чем современные солнечные элементы. Узкая пленка CIGS шириной всего Один микрометр производит столько же электричества, сколько 200-300 микронная полупроводниковая кремниевая подложка.

1-ая башенная электрическая станция под заглавием “Solar One” близ Барстоу (Южная Калифорни)с фуррором показала применение данной технологии для производства электроэнергии. Предприятие работало в 1980-х. На нем использовалась водно-паровая система мощностью 10 МВтэ. В Одна тыща девятьсот девяносто два г. консорциум энергетических компаний США принял решение модернизировать “Solar One” для демонстрации приемника на расплавленных солях и теплоаккумулирующей системы. Благодаря аккумулированию тепла башенные электростанции стали неподражаемой гелиотехнологией, позволяющей диспетчеризацию электроэнергии при коэффициенте перегрузки до 65%. В такой системе расплавленная соль закачивается из “холодного” бака при температуре Двести восемьдесят восемь C и проходит через приемник, где нагревается до 500 шестьдесят 5 C, а позже ворачивается в “горячий” бак. На данный момент горячую соль при необходимости можно использовать для выработки электроэнергии. В современных моделях таких установок тепло хранится в протяжении Три – Тринадцать часов.

“Solar Two” – башенная электрическая станция мощностью 10 МВт в Калифорнии – это макет огромных промышленных электрических станций. Она заработала в апреле Одна тыща девятьсот девяносто 6 г. что явилось началом 3-летнего периода испытаний, оценки и опытной выработки электроэнергии для демонстрации технологии расплавленных солей. Солнечное тепло сохраняется в расплавленной соли при температуре 500 50 C, по этому станция может создавать электричество днем и ночью, в всякую погоду. Успешное окончание проекта “Solar Two” должно способствовать строительству таких башен на промышленной базе в границах мощности от 30 до Двести МВт.

Более большой из имеющихся солнечных прудов находится в местечке Бейт-Ха-Арава в Израиле. Его площадь составляет Двести 50 000 м 2. Он употребляется для производства электроэнергии. Электронная мощность энергетической установки, работающей по циклу Ренкина, равна 5 МВт. Себестоимость Один кВт·ч электроэнергии существенно ниже, чем на СЭС других типов.

Форпост другой энергии появится в пустыне на юге Австралии, где компания EnviroMission в конце этого года хочет выстроить электрическую станцию Solar Tower (”Солнечная башня”) — железобетонную трубу высотой около километра. Снутри трубы установят турбины, крутить которые будет поток жаркого воздуха, поступающий из большого “парника” поперечником Семь км. Принцип тот же, что в вытяжной трубе: легкий жаркий воздух стремится ввысь. “Это не праздные фантазии, — гласит конструктор Роджер Давей. — Мы около 10 лет проводили опыты с макетом нашей электростанции в Испании”.

Согласно подготовительным расчетам, общая производительность башни составит порядка Двести мВт/час, т.е. она сумеет пичкать электроэнергией маленький город на полторы-две тыщи домов. Но главное преимущество башни заключается в том, что с ее помощью получится уменьшить выбросы двуокиси углерода на Восемьсот 30 000 т/год.

 

“Солнечная башня” будет высотой с километр — в два раза выше 1-го из самых больших построек в мире — отеля “Петронас Тауэр” в Куала-Лумпуре (452 м). При неплохой погоде электрическую станцию можно будет узреть с расстояния около 100 50 км.

“Солнечная башня”, на строительство которой требуется минимум $500 млн, окупит себя уже через 10 лет эксплуатации. Правда, львиную долю доходов планируется извлекать из кармашков туристов — специально для их на башне сделают лифты и смотровые площадки.

Гелиоэнергетические расчеты

Гелиоэнергетические расчеты (ГЭР) обычно проводятся для обоснования характеристик и режимов работы СЭС различного типа в различных критериях либо вариантах их функционирования. В ГЭР употребляется так именуемая базисная информация по ресурсам солнечной энергетики для 2-ух главных случаев:

единичная маленькая по мощности СЭУ, расположенная в данной условной точке A земной поверхности с координатами (φ, ψ);

СЭС, расположенная на некой местности S ( либо ) с данными координатами по широте (, ).

Мировой опыт использования солнечного излучения в энергетических целях позволяет выделить три главные варианта функционирования СЭУ:

Маркетологические исследования, выполненные компанией Clean Edge свидетельствуют о том, что к Две тыщи пятнадцать году рынок вырастет до $51 миллиардов.

Надежную и бесперебойную работу всей системы энергоснабжения локальной энергосистемы тут обеспечивают дизельные энергоустановки, чья общая установленная мощность должна гарантировать обеспечение покрытия графика нагрузки ЛЭС в целом, т. е.

Ультракомпактные солнечные батареи

Активная система сбережения энергии солнечного дома — это термические солнечные коллекторы, панели фотоэлектрических частей (солнечные батареи), регулировочная автоматика, компьютер, управляющий термическим и световым режимами, и другая высокоэффективная техника для наибольшего усвоения солнечной энергии.

Таковой вариант предугадывает СЭУ, имеющие нулевую гарантированную мощность, и которые непременно должны сочетаться с аккумами энергии различного цикла аккумуляции зависимо от определенного типа потребителя. СЭУ тут обеспечивают как надежную работу всей системы энергоснабжения автономного потребителя, так и экономию невозобновляемого органического горючего. В качестве расчетных интервалов времени следует использовать часовые интервалы, а для очень ответственных потребителей и текущие значения прихода солнечного излучения во времени.

Концепция «солнечного» дома

За последние 15-20 лет солнечные дома стали расти как грибы после дождика. В самом ординарном и более всераспространенном варианте большая часть энергетических потребностей такового дома обеспечивается солнечным светом и теплом, за счет чего издержки других энергоэлементов понижаются на 40-60% (зависимо от конструкции строения и его местоположения). А солнечный дом, снаряженный действенной термический установкой, может вполне удовлетворить запросы его жителей в тепле и свете даже без использования других источников энергии. И при всем этом — никаких отключений и перебоев в подаче электроэнергии, никаких проводов снаружи, никаких счетчиков, никаких припасов дров, угля либо мазута.

Главное в концепции солнечного дома — наибольшее, исходя из особенностей местности и климата, внедрение солнечного излучения, перевоплощение его в тепло и сохранение термический энергии в доме с меньшими потерями. Реализация такового подхода дает значительную экономию средств и улучшает экологическую обстановку (за счет малого внедрения всех других источников энергии): в атмосферу выбрасывается меньше товаров горения, дороги освобождаются от томного транспорта, перевозящего миллионы тонн горючего, леса сохраняются от вырубки на дрова и т. д.

 

В связи с выше произнесенным первоочередное значение приобретает задачка точной систематизации СЭУ, проводимая в целях облегчения поиска путей предстоящего увеличения их эффективности.

Перечисленные технические приемы только некординально (на 5-10%) наращивают цена строительства, но при всем этом более чем в два раза понижают издержки на отопление жилища.

Работа СЭУ на малого автономного потребителя.

Наша страна не богата теплом. Ее не защищают от прохладных арктических ветров высочайшие горы, не обогревают теплые океанские течения. Но у РФ большая и богатая природными ресурсами территория. Солнце, хотя и не так щедро, как другим странам, дарует ей свет и тепло. Нужно только научиться по-хозяйски использовать этот экологически незапятнанный и неиссякаемый источник энергии.

В почти всех передовых странах развитие солнечного жилищного строения стало одним из направлений гос политики. Вопросами энергосберегающего строительства занимаются ЮНЕСКО, Европейская комиссия ООН, Департамент энергии США. Сотворена и удачно действует глобальная организация по развитию и распространению энергетических технологий Кричит. Международное общество по солнечной энергии ISES, образованное еще в Одна тыща девятьсот 50 четыре году, издает журнальчик Solar Energy по вопросам усвоения и оптимального использования солнечной радиации.

В особенности обширно внедряются солнечные дома в Германии. Согласно прогнозу группы германских ученых, уже в Две тыщи 5 году начнется общее строительство домов с термическими коллекторами и фотоэлектрическими панелями на крышах и фасадах построек. (По тому же прогнозу, к Две тыщи пятнадцать году число электромобилей в мире превзойдет число машин на бензине.) По-видимому, мы стоим на пороге бурного развития солнечной энергетики.

Титул 1-ая здесь довольно спорен, но в отличие от других схожих разработок тут нет отдельных электрической схемы и солнечной ячейки, соединённых позже в одном устройстве: тут сама поверхность микросхемы обработана так, что является и солнечной батареей.

К огорчению, Наша родина в вопросе развития солнечного жилищного строения продолжает отставать от промышленного мира, хотя ее климатические условия позволяют строить солнечные строения в почти всех регионах. Еще 20 годов назад в Столичном строительном институте был сотворен 1-ый российский эскизный проект пригородного солнечного дома, который так и не был реализован. Вобщем, у нас длительно и тяжело пробивали для себя дорогу многие революционные технические заслуги (электроника, компы, средства коммуникации).

В этом случае стационарные энерго установки бывают переносные, передвижные и стационарные, отличающиеся массогабаритными чертами и сложностью конструктивного выполнения. Также значительно отличаются друг от друга по надежностным чертам.

Может быть, русские солнечные дома, в особенности в сельской местности, будут больше тяготеть к древесным конструкциям, чем на Западе, где дерево в большенном недостатке. Но основная концепция энергосберегающего дома, по-видимому, должна быть единой — в Европе ли, в Америке либо на обширных просторах РФ. Нужна технологическая сопоставимость частей солнечного дома, изготовляемых у нас и в других странах. Мы должны встраиваться в иностранное создание, по другому безвыходно отстанем и будем обязаны брать солнечные дома за границей, где уже на данный момент Один гелиоколлекторов, поставляемых западными фирмами, стоит в среднем Четыреста баксов.

Реализованных проектов солнечных домов, отчасти либо на сто процентов обеспечивающих себя солнечной энергией, в мире достаточно много. Их строят не только лишь в теплых краях (Египет, Израиль, Турция, Япония, Индия, США) и в странах с умеренным климатом (Франция, Великобритания, Германия), да и в почти всех северных регионах (Швеция, Финляндия, Канада, Аляска). Раз в год в западных странах вводятся сотки тыщ квадратных метров жилища в энергосберегающих солнечных домах. Спец предприятия выпускают для их оборудование и материалы, а строительством занимаются большие конторы, такие, к примеру, как Concept Construction (Канада) либо Enercon Building Corporation (США).

Солнечные воздушные либо водяные отопительные системы построек и сооружений

Различают два главных типа солнечных воздушных либо водяных отопительных систем (СВОС) построек и сооружений: пассивные и активные. В пассивных СВОС теплота от солнечного излучения аккумулируется самими конструкциями построек и сооружений, а движение воздуха как теплоносителя осуществляется в итоге его конвекций без внедрения принудительной вентиляции воздуха. В активных же СВОС кроме усложнения самой конструкции возникают насосы либо вентиляторы для принудительной подачи теплоносителя – воздуха во внутренние помещения и систему автоматического контроля и управления всей СВОС. Для лучшего использования преимуществ 2-ух главных СВОС вероятна и реализация энергетического комплекса, включающего в себя элементы общих систем.

Схожая СВОС может работать исключительно в специально спроектированных зданиях и сооружениях, имеющих минимум теплопотерь, также использующих высокоэкономичные бытовые энергопотребляющие приборы. В неприятном случае эффективность схожих СВОС будет невелика. Обозначенное деление СВОС на пассивные и активные очень условно, потому что и в пассивных СВОС могут применяться вентиляторы для принудительной циркуляции воздуха. Эти определения (пассивные и активные) более охарактеризовывают то, что энергия солнечного излучения в пассивных СВОС аккумулируется конкретно в термических помещениях, а в активных энергия солнечного излучения преобразуется в тепло вне отапливаемых помещений в солнечных коллекторах.

Системы воздушного либо водяного отопления обеспечивают температуры соответственно до 30?С и 30 — Девяносто ?С. В целом же низкотемпературные системы с аккумами тепла обычно работают в спектре от 30 до 100 ?С.

Пассивные СВОС (ПСВОС) имеют ординарную технологическую конструкцию, но могут обеспечить до Шестьдесят % всей отопительной нагрузки потребителя. Выделяют два главных типа ПСВОС. Системы с прямым (открытым) внедрением солнечного излучения, поступающего через застекленные поверхности вовнутрь сооружения, конструкции которого являются конкретными приемниками солнечного излучения и аккумами теплоты. Эти системы более ординарны, но имеют сильную зависимость термического режима от прихода солнечного излучения во времени.

В закрытых ПСВОС поток солнечного излучения нагревает ту либо иную конструкцию, служащую сразу массивным аккумом теплоты, которая скапливается в их в периоды завышенного прихода солнечного излучения, и потом равномерно расходуется во времени, обеспечивая требуемый уровень подогрева сооружения. К примеру, ПСВОС, предложенная в Одна тыща девятьсот шестьдесят один г. А. Е. Морганом: деньком солнечное излучение нагревает громоздкую стенку сооружения, а в периоды его отсутствия аккумулированное тепло нагревает воздух во внутренних помещениях. Существенно более действенными оказались предложения в виде теплонакопительной стенки Tromble-Michel с термический циркуляцией воздуха вокруг неё, в том числе и принудительной. Для наилучшего использования дневного солнечного излучения в ПСВОС отлично применение разных особых аккумов тепла с различным циклом времени цикла аккумуляции (прямо до сезонного перераспределения солнечного излучения во времени).

Применяемые в ПСВОС батареи по виду физико-химичеких процессов, протекающих в их, можно поделить на три вида.

Батареи емкостного типа, использующие естественную теплоёмкость материала-аккумулятора без конфигурации его физического либо агрегатного состояния: вода, природный камень (гравий, галька, водные смеси солей и т. п.). Этот метод более прост технологически и более всераспространен в ПСВОС. Для водонагревательных энергоустановок и жидкостных систем отопления наилучшие характеристики имеет вода, а для воздушных отопительных систем – галька, гравий и т. п. Но последние требуют существенно большего объема и площади по сопоставлению с водяным аккумом (соответственно в 31,6 раза).

PlanetSolar станет самым большим судном в мире, движимым только энергией солнца. И пусть для практических целей вроде транспортировки грузов оно неприменимо (хотя бы из-за умеренной скорости), испытанные в боевых критериях ведущие технологии наверное послужат стартовой площадкой для сотворения чего-нибудь более впечатляющего.

=m , (6)

где m – масса термического аккума кг; – удельная изобарная теплоемкость вещества-аккумулятора, кДж/(кг·?С); и — среднее значение конечной и исходной температуры аккума, К.

Батареи на базе внедрения фазового перехода вещества (жидкое – жесткое), в каких употребляется теплота плавления (твердения) вещества.

Батареи энергии, основанные на выделении – поглощении тепла при обратимых хим и фотохимических реакциях.

Пассивные СВОС очень ординарны в эксплуатации. Но, беря во внимание сильную зависимость их эффективности от солнечного излучения во времени, в их должны находиться некие обыкновенные устройства для регулирования поступления солнечного излучения в сооружение во времени. Для летних критерий наличие обыденных регулирующих заслонок в системах циркуляций воздуха и т. п.

Пассивные СВОС эффективны только при реализации сооружений с соблюдением в их критерий по наибольшему использованию солнечного излучения и сбережению энергии.

В том числе: ориентация двухскатной крыши и теплопоглощающих стенок по широте (вдоль оси восток-запад); 50 – 70 % всех окон нужно расположить на южной стенке при их двухслойном выполнении (все остальные – трехслойные); строй конструкции обязаны иметь современную теплоизоляцию и минимум утрат за счет внешнего воздуха; жилые комнаты должны быть с южной стороны строения, все остальные – с северной; должна существовать определенная обычная система регуляции поступления солнечного излучения здание и т. п. КПД схожей ПСВОС для средних критерий РФ равен 20 5 – 30 %, юга – 60%.

СЭУ систематизируют:

Активные СВОС (АСВОС) существенно труднее по собственному техническому циклу. Активные СВОС могут быть реализованы на базе воздушного либо водяного (жидкостного) теплоносителя. В качестве жидкостного теплоносителя употребляются: вода; 40 – 50 % раствор пропилен- либо этиленгликоля, органические теплоносители и т. п. При всем этом появляется неувязка защиты схожей АСВОС от замерзания зимой и коррозии, что вполне отсутствует в воздушных системах, которые, но, наименее эффективны, сем жидкостные.

Будущее солнечной энергетики в движках Стирлинга?

60 движков Стирлинга, питаемые энергией Солнца, готовы в первый раз начать промышленное создание электроэнергии в округах Феникса (Аризона, США). Движки Стирлинга основаны на термическом расширении газа. Они не получили широкого внедрения, но употребляются в галлактической технике.

Марикопа Солар (Maricopa Solar) — это станция — макет мощностью 1,5 МВт, она вступает в эксплуатацию сначала января 2010. Генерирующие электричество модули разработаны SES (Stirling Energy Systems), находящейся в Аризоне. 1,5 МВт — только часть мощности, которую можно получить на базе модулей SES, 1-ый шаг на пути коммерциализации технологии.

Движок в первый раз патентован шотландским священником Робертом Стирлингом в Одна тыща восемьсот шестнадцать году. Механизм работы мотора прост: газ греется в одной камере, расширяется, поднимает поршень, заполняет камеру остывания, охлаждается, опускает поршень. Движения поршня употребляются для производства электричества.

В Одна тыща девятьсот девяносто 6 году SES заполучила проекты, разработки и патенты на создание движков Стирлинга на солнечной энергии. В течение последующего десятилетия SES в партнерстве с Сандийской Государственной Лабораторией (США) усовершенствовала технологию. Генерирующий модуль SES состоит из солнечного параболического концентратора, следящего за передвижением Солнца по двум осям, и блока преобразования энергии (БПЭ), размещенного в фокусе концентратора. Каждый БПЭ состоит из 4 цилиндров, в каких происодит расширения водорода, что приводит в движение поршни.

Сторонники этой технологии указывают на ее достоинства, а именно, по сопоставлению с солнечными электрическими станциями концентрационного типа, где почти всегда требуется существенное количество воды, что проблематично в критериях пустынных районов США. Движки Стирлинга требуют только маленькое количество воды для чистки зеркал. Не считая того, выход из строя 1-го мотора оказывает только малый эффект на создание энергии всей электростанции.

Установленные на площадке под Фениксом Шестьдесят генерирующих модулей были собраны вручную инженерами SES за три месяца. Для сотворения огромных солнечных электрических станций требуется создавать много больше модулей в денек, потому SES обратилась к профессионалам в области резвого производства из авто индустрии. В сотрудничестве с компаниями Tower Automotive и Linamar Corporation SES удалось уменьшить число деталей БПЭ на 60% (около 600 50 штук) и понизить вес всего модуля приблизительно на Две тыщи двести 50 кг. Уменьшение числа деталей привело к росту надежности и понижению цены мотора. Новые модули удачно прошли тесты подобные эксплуатации в 100 тыщ часов.

Формирование Марикопа Солар будет выполняться по сотовой схеме поэтапно. Ячейки мощностью в 1,5 МВт будут формироваться из Шестьдесят генерирующих модулей. Мультимегаваттные ячеки будут сформировывать более большие блоки в Девять мегаватт. Это позволяет пустить станцию в эксплуатацию сходу после ввода в строй первой ячейки.

Солнечные энерго установки, рассматриваемые во 2-м варианте, работают также, как и в первом – по аспекту наибольшего вытеснения невозобновляемого ископаемого органического горючего при нулевой гарантированной мощности без использования особых аккумов лишней в некие периоды времени выработки СЭУ. Но, беря во внимание точный закономерный цикл прихода солнечного излучения в течение суток, уже может быть внедрение аккумов лишней энергии СЭУ. Это значит, что в этом случае в качестве расчетных интервалов времени следует использовать дневные интервалы без учета аккумуляции энергии и даже часовые – с учетом аккумов энергии.

Если при словах солнечная энергия пред вашим взглядом стают бескрайние поля фотоэлектрических панелей, вы видите только половину картины. Более достойные внимания вещи происходят на данный момент на обратном краю шкалы. Обычное масштабирование имеющихся систем не годится, когда речь входит об изделиях с поперечником в считанные миллиметры, а другой раз и толики мм.

Учёным, создающим микроскопичные солнечные батареи, приходится отрисовывать такие системы с нуля, подбирая уникальный дизайн и материалы. Неприметный на глаз слоёный пирог из полупроводников в малых масштабах работает чуть по другому — достигнуть неплохой эффективности здесь тяжело, а ведь ещё необходимо поразмыслить и о способности дешевого серийного выпуска новинки.

Тем увлекательнее разработки, в каких исследователи пробуют заного посмотреть на строение фотоэлектрических преобразователей и, что ещё важнее, — на вероятные стратегии их внедрения. В ближайшее время такие проекты вырастают как грибы после дождика. И самый свежайший из их — Миллиметровый и практически нескончаемый сенсорный чип (Millimeter-Scale Nearly Perpetual Sensor System) от лаборатории автоматизации института Мичигана (Design Automation Lab).

Для выработки тока определённые участки этого чипа пришлось сдобрить металлическими микрочастицами и молекулами пигмента. Детали должны быть раскрыты в статье, которая выйдет в ACS Nano (фото Dawn Bonnell).

 

Размеры новинки составляют 2,5 х 3,5 х Один мм. И в этом пространстве создатели приборчика умудрились поместить микропроцессор, аккумулятор и солнечную батарею. Последняя — вариация тонкоплёночной технологии от компании Cymbet.

Этот крохотный чип питает себя сам, зачем его довольно время от времени выставлять на свет, пусть даже в помещении. На теоретическом уровне он может работать практически вечно, не требуя внимания человека (фото Daeyeon Kim).

 

Солнечная батарейка от Semprius сама по для себя насчитывает в поперечнике всего 0,6 мм (чёрный квадратик). Она установлена на глиняной подложке, снабжённой с 2-ух сторон электронными контактами (фото Semprius).

Основная мысль экспериментального устройства: он огромную часть времени дремлет, просыпаясь на мгновение каждые пару минут, чтоб произвести замеры и записать их в память чипа. Небольшой расход электричества здесь — ключ к успеху.

В той же Design Automation Lab ранее был сотворен микрочип Phoenix с феноменально низким энергопотреблением, но от опытнейшего эталона до серии — дистанция большущая. В сегодняшнем же проекте учёные пошли другим путём — собственный устройство они сделали на базе ARM Cortex-M3 — крохотного и экономного серийного микропроцессора, нашедшего применение в самых различных системах — от авто электроники, беспроводных систем связи и до контроллеров промышленного оборудования.

Опытнейший солнечный модуль от Semprius: 10-ки дешевых линз собирают свет в ряд ярчайших точек, в каких установлены микроскопичные солнечные батареи (фото Semprius). Как разъясняют исследователи в пресс-релизе института, секрет вечности этой схемы — в управлении питанием.

Солнечная батарейка выдаёт напряжение Четыре вольта, тогда как микропроцессору необходимо всего 0,5. Заместо того чтоб ставить преобразователь напряжения (сам по для себя съедающий огромную мощность), учёные из Мичигана выдумали, как управлять сердцебиением микропроцессора. Особый метод как регулирует такты чипа, так и меняет периоды его активности и сна. А итог — среднее энергопотребление составляет наименее 1-го нановатта.

Логично, что для энергетической автономии этой схемы ей довольно таковой малеханькой солнечной батарейки да настолько же крохотного аккума, запасающего электричество в периоды сна. Срок службы таковой схемы практически ограничен только деградацией аккума, да и его должно хватить на многие годы, — утверждает один из создателей устройства Дэвид Блаау (David Blaauw).

На базе же этой разработки можно сделать автономные датчики среды, маленькие детекторы состояния мостов и сооружений и даже мед имплантаты, часто посылающие докторам информацию о состоянии организма. На данный момент сотрудники института работают над коммерциализацией технологии.

Для выработки тока определённые участки этого чипа пришлось сдобрить металлическими микрочастицами и молекулами пигмента. Детали должны быть раскрыты в статье, которая выйдет в ACS Nano (фото Dawn Bonnell).

Тем временем другие учёные куда далее зашли по пути миниатюризации солнечных преобразователей. Доун Боннелл (Dawn Bonnell) и её коллеги из института Пенсильвании сказали на днях о разработке первой в мире микросхемы, питающейся светом.

В кругосветку на солнечных парусах

Научив таковой чип ещё и источать свет, да на различных частотах, вы получите готовый кирпичик для построения оптического компьютера, способного работать с высочайшими скоростями либо, например, моделировать на уровне не софта, но железа нейронные схемы мозга. Лучи света, связывающие такие чипы меж собой, подменяли бы в таком случае нейромедиаторы, а сами чипы — единичные нейроны.

Для перевоплощения этой схемы в готовый к употреблению продукт потребуются ещё годы работы, так что пока достижение Боннелл представляет больше академический энтузиазм. Зато оно наглядно указывает, как необыкновенными могут быть фотоэлектрические преобразователи и как иногда обычное изменение их масштаба способно привести к возникновению новых способностей для техники.

О роли масштаба рассуждает и южноамериканская компания Semprius, разработавшая необычную технологию микропечати солнечных батарей. Мысль, которую продвигает Semprius, в общем виде не нова: компания считает, что более действенные (в том числе по соотношению мощность/цена) фотоэлектрические преобразователи можно получить, применяя в их концентраторы света, сводящие большой поток к маленьким солнечным кроликам.

 

Такие приборы могут соединять маленький расход сырья для производства с относительно высочайшим КПД, достигаемым конкретно в концентрированном световом потоке. Но во весь рост встаёт неувязка организации теплоотвода: как линзы и изогнутые зеркала способны нагревать материалы — все отлично знают. Возникают вентиляторы и радиаторы — цена системы растёт.

Находка Semprius состоит в том, что при уменьшении размера отдельных солнечных ячеек неувязка перегрева поначалу наращивается, но позже вдруг просто перестаёт существовать.

По разъяснению профессионалов компании, у фотоэлектрических панелей меньше мм в поперечнике очень большая толика тепла начинает уходить через боковые грани, в сопоставлении с плоскими солнечными батареями обычного размера, так что субмиллиметровые панели греются при освещённости в тыщу солнц приблизительно так же, как обыденные солнечные батареи при освещении неконцентрированным солнечным светом.

Это обосновывают солнечные батареи, сделанные в Semprius. В их имеется три полупроводниковых слоя на базе арсенида галлия, любой из которых впитывает свою полосу диапазона (что увеличивает КПД).

Сделаны эти панели композицией хим травления и печати, при которой сильно мало сырья уходит в отбросы. Технологический процесс, разработанный доктором Джоном Роджерсом (John Rogers) из института Иллинойса, такой, что из стандартной четырёхдюймовой пластинки полупроводника можно получить 30 6 тыщ субмиллиметровых ячеек. Секрет не только лишь в подмене расточительного распиливания травлением, да и в том, что при разработке каждой порции фотопреобразователей снимается очень узкий слой с пластинки, которая потом отчаливает на новый круг.

По данным независящих тестов, КПД этих ячеек колеблется от 25% до 35%. Компания посчитала, что они могут поставлять электричество по стоимости порядка 10 центов за киловатт-час. А цена самой установки составит $2-3 за ватт выходной мощности. Массовый выпуск солнечных модулей с концентраторами-линзами и субмиллиметровыми солнечными батареями снутри Semprius хочет начать в 2013 году.

А пока она заключила соглашение с Siemens Industry о совместной разработке и разработке большой демонстрационной системы, призванной показать все плюсы технологии.

Опытнейший солнечный модуль от Semprius: 10-ки дешевых линз собирают свет в ряд ярчайших точек, в каких установлены микроскопичные солнечные батареи (фото Semprius).

Микроскопичные солнечные батареи, ну и обыденные тоже, сумеют получить куда большее распространение, если учёным получится изготавливать их из более дешёвых материалов. И в этом плане как по заказу явилась работа группы учёных под управлением Дэвида Мици (David Mitzi) из IBM Research.

Она выстроила маленькую солнечную батарею с КПД 9,6%. Не впечатляет это значение, только пока не узнаешь, из чего испечена ячейка: из меди, цинка, олова и серы — очень распространённых и дешевых веществ, плюс хотя и поболее редчайшего, но тоже не очень дорогого элемента селена (вышел материал CZTS).

Учёные подразумевают, что данный тип батарей сумеет удачно соперничать с тонкоплёночными солнечными ячейками, в каких сейчас нередко используют теллур, — его припасы на Земле очень умеренны. Также CZTS может потеснить интенсивно развивающийся сейчас вариант солнечных батарей на базе селенида меди-индия-галлия (CIGS), так как индий и галлий в 10 раз дороже селена.

Солнечная энергетика в подробностях

CZTS-ячейка, установившая рекорд для фотоэлектрических батарей данного типа (фото IBM Research).

Отметим, достижение Дэвида и коллег состоит не в выборе материала (с CZTS учёные ставили опыты и ранее), а в разработке технологии, позволившей на этой базе выстроить настолько действенные ячейки. Обычно для сотворения финишного полупроводникового композита учёные используют растворение определённых составов в подходящих растворителях, но соединения цинка были нерастворимы.

Зависимо от этого значительно изменяются требования к информационному обеспечению гелиоэнергетических расчетов самой системы энергоснабжения, включающей в себя СЭУ либо СЭС. Зависимо от категории использования СЭУ могут показаться требования об неотклонимом их сочетании с системой аккумуляции энергии хоть какого действенного вида либо с другими видами энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии. К примеру, это касается работы СЭУ на автономного потребителя, в том числе и завышенной категории надежности, что востребует наличия не только лишь дневного, да и более долгого цикла аккумуляции энергии. В системных огромных солнечных энергетических станциях подобные требования обычно отсутствуют, если при всем этом не возникает необходимость поддержания в рабочем состоянии всего вспомогательного хозяйства СЭУ либо в периоды отсутствия солнечного излучения и связи с энергосистемой. Тут кроме обыденных систем аккумуляции энергии могут быть применены и классические энергоустановки на органическом горючем.

С начала 1990-х гг. в практике сотворения солнечных концентрационных систем появилось новое направление, базирующееся на концепции малоразмерных модулей.

Перспективы развития солнечной энергетики

Этот путь, как и уникальные идеи, воплощённые в других схожих проектах, ведёт нас к эре, когда дешевые и вправду маленькие солнечные батареи начнут в массовом порядке встраивать в самую различную технику — детекторы и датчики, мед имплантаты и карманную электронику.

А на другом краю шкалы уже показываются те же большие поля солнечных батарей, только уже новых — более дешёвых. Здесь тоже масштаб играет огромную роль — экономия в центы, приобретенная на миллиметровых образчиках, в промышленном варианте значит экономию в миллионы, а как следует, подлинный взлёт солнечной энергетики.

Группа исследователей Технологического Института Джорджии разработали новый метод обработки кремниевых фотоэлементов, увеличивающий поглощение света за счет захвата света трехмерными структурами на поверхности и делающий поверхность самоочищающейся.

Обработка поверхности состоит в 2-ух видах хим травления, приводящих к формирования структур на микронном и нанометровом масштабе. Двухуровневая шероховатость в виде структур микронного и нанометрового размера – подражание гидрофобной поверхности листьев лотоса, которые имеют подобные структуры, заставляющие дождевую воду либо росу собираться в капли и скатываться с листьев, собирая по дороге всю пыль и грязюка.

Не считая того, трехмерная структура способна всасывать больше, а отражать меньше света. Отраженному от гладкой поверхности свету ничто не мешает невозвратно улететь в место. Если же на поверхности есть микрорельеф, значимая часть лучей попадает не на горизонтальную поверхность, а на “сколны” микроскопичных “гор”. Отражаясь от их лучи со значимой вероятности попадут опять на другие “склоны”, и так пока на сто процентов не поглотятся.

Моделирование показало, что можно прирастить общую эффективность частей более чем на 2% при помощи таких поверхностных структур.

Может показаться, что 2% – очень маленькая велечина. Но приблизительно 10% света, попадающего на фотоэлемент, рассеивается либо поглощается пылью и грязюкой на его поверхности. Сохраняя поверхность фотоэлемента незапятанной, в принципе, можно значительно прирастить эффективность. Уменьшение помех от пыли даже на несколько процентов приводит к существенному результату.

Разработчики считают, что даже в пустынных регионах, где неизменный броский солнечный свет делает безупречные условия для солнечных батарей, ночная роса дает довольно воды для чистки поверхности. Полезность таковой технологии для солнечных панелей, созданных для использования в умеренной полосе и, в особенности, в пыльных городах, совсем явна.

 

Для получения текстурированной поверхности команда Вонга подвергала поверхность травлению гидроксидом калия, снимающим узкий слой кремния и образующего пирамидальные структуры. Дальше на поверхность наносятся микроскопичные частички золота, играющие роль катализатора во время 2-ой части процесса – обработки поверхности аква веществом фторводорода и пероксида водорода для формирования требуемых гидрофобных черт.

Гелиоэлектростанции

Цена масштабного производства пока неведома, но уже можно сказать, что дополнительное травление и вакуумное напыление не очень усложнят и без того непростой процесс производства фотоэлементов. Не считая производства фотоэлементов, такая обработка поверхности может быть использована для сотворения бактерицидного покрытия мед оборудования и деталей микроскопичных механических устройств, которые не должны прилипать друг к другу.

 

Развитие рынка другой, в том числе и солнечной, энергетики в Европе и Северной Америке связано почти во всем с поддержкой этого сектора государством. К примеру, обитатели государств Евро союза, использующие альтернативную энергетику, получают энергию по более низким тарифам. Не считая того, если европейцы решат инвестировать в эту сферу, то страны ЕС отчасти высвобождают их от налога на прибыль и экологических налогов. К примеру, в Германии был принят закон, устанавливающий независимую от госбюджета систему закупочных тарифов для производителей солнечной электроэнергии. А в Англии, Австрии, Бельгии и Ирландии действует система выделения квот на финансовую поддержку для поставщиков «зеленой» энергии.

Как отмечается в исследовании компании РосБизнесКонсалтинг «Рынок фотовольтаики: солнечные батареи», при жизнеутверждающем сценарии развития мирового рынка фотоэлектричества, к 2013 г. мощность раз в год устанавливаемых фотоэлектрических систем превзойдет Семнадцать ГВт!

Как указывает начало Две тыщи 10 г. мировой рынок фотовольтаики развивается конкретно по жизнеутверждающему сценарию. Так, в США началось финансирование проекта Ivanpah. Компания BrightSource Energy сказала о предоставлении ей Министерством энергетики США займа в размере 1,37 миллиардов долл. для поддержки проекта. Подразумевается, что проект будет кооперировать технологии солнечных фотоэлектрических и термических электрических станций. Общая мощность проекта составляет порядка Четыреста МВт.

Кроме этого, в Калифорнии длится строительство 2-х больших в мире солнечных электрических станций. В сумме два объекта занимают площадь 32,37 кв. км и имеют производственную мощность Восемьсот МВт. Это эквивалентно энергии, вырабатываемой большой электрической станцией на угле либо маленький АЭС.

Огромную часть энергии, 500 50 МВт, будет производить станция, строящаяся компанией Optisolar. Станция, строящаяся компанией SunPower, будет создавать Двести 50 МВт энергии, при всем этом ее эффективность будет увеличена на 30% благодаря способности солнечных панелей поворачиваться прямо за солнцем. Строительство циклопических солнечных электрических станций должно закончиться в 2013 г.

В РФ также может показаться большой потребитель солнечного фотоэлектричества. Муниципальная компания Олимпстрой воспринимает предложения и анализирует опыт по использованию ведущих технологий в области других источников энергии. Другие источники энергии подразумевается использовать в качестве запасных источников энергии и теплоснабжения олимпийских объектов. Госкорпорацию Олимпстрой, сначала, заинтересовывают фотоэлектрические системы и термические насосы.

Французский энергетический гигант EDF ведет строительство наикрупнейшей в мире фотогальванической солнечной электростанции на бывшей базе ВВС НАТО. Предприятие начнет работу в 2012 году.

Электрическая станция занимает Четыреста пятнадцать га в округах города Мец на востоке страны. Проектная мощность объекта составляет 100 40 три мВт. Этого довольно для обеспечения электроэнергией города с Шестьдесят два тыс. обитателей.

Солнечная энергия — кинетическая энергия излучения (в главном света), образующаяся в итоге реакций в недрах Солнца. Так как ее припасы фактически неистощимы (Солнце будет «светить» ещё приблизительно Четыре миллиардов лет), ее относят к возобновляемым энергоресурсам. В естественных экосистемах только маленькая часть солнечной энергии поглощается хлорофиллом, содержащимся в листьях растений, и употребляется для фотосинтеза, т. е. образования органического вещества из углекислого газа и воды. Таким макаром, она улавливается и запасается в виде возможной энергии органических веществ. За счет их разложения удовлетворяются энерго потребности всех других компонент экосистем. Подсчитано, что маленького процента солнечной энергии полностью довольно для обеспечения нужд транспорта, индустрии и нашего быта не только лишь на данный момент, да и в обозримом будущем. Более того, независимо от того, будем мы ее использовать либо нету на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится.

Компания Abegona Solar, Испания, сказала об успешном запуске собственной 2-ой солнечной электростанции башенного типа, модифицирующей солнечное тепло в энергию.

 

По сопоставлению с первой солнечной электрической станцией этой компании (PS10), 162-х метровая солнечная башня, расположенная около Севиллии, Испания, перетерпела рад улучшений и прирастила свою мощность. Нареченная PS20, установка стала наибольшей в мире, с мощностью 20мВТ, достаточной для обеспечения электричеством 10 000 домов.

В согласовании с прогнозом в дальнейшем СЭС займут площадь Тринадцать млн. км Два на суше и Восемнадцать млн. км Два в океане.

В текущее время в итальянском городе Болонья рассматривается проект строительства монорельсовой дороги, работающей на энергии солнца. Архитектурное бюро Iosa Ghini Associati предлагает оборудовать рельсы тонкими солнечными панелями, которые и обеспечат передвижение поездов.

Компания Nanosolar, расположенная в Кремниевой Равнине (США), выиграла вкладывательный конкурс в размере 100 миллионов баксов на строительство и сервис большей в мире фабрики по созданию дешевеньких солнечных частей в районе залива Сан-Франциско. Суммарная мощность завода – около Четыреста 30 мегаватт в год, а это в три раза превосходит суммарный годичный выпуск солнечных частей в США. Выпускать компания будет в год до Двести млн. солнечных панелей.

Основанная в Две тыщи один году юная, но принципиальная компания Nanosolar уже имела ряд патентов в области наноэлектроники и солнечных частей. После того, как вкладывательные компании и личный инвестор Кристиан Рейтбургер направили внимание на многообещающую компанию, владеющую новыми технологиями по изготовлению дешевых и действенных солнечных панелей, Nanosolar заполучила вес посреди производителей «солнечной» микроэлектроники. Тем паче, что в США правительство и личные компании уделяют огромное внимание финансированию производства солнечных частей, что, как считают аналитики, сделает лучше позиции страны в периоды энергетического кризиса.

В этих системах употребляется крутящееся поле отражателей-гелиостатов. Они фокусируют солнечный свет на центральный приемник, сооруженный на верху башни, который поглощает тепловую энергию и приводит в действие турбогенератор. Управляемая компом двуосная система слежения устанавливает гелиостаты так, чтобы отраженные солнечные лучи были неподвижны и повсевременно падали на приемник. Циркулирующая в приемнике жидкость переносит тепло к тепловому аккуму в виде пара. Пар крутит турбину для выработки электроэнергии, либо непосредственно употребляется в промышленных действиях. Температуры на приемнике достигают от 500 30 восемь до Одна тыща четыреста восемьдесят два C.

Современный рынок кремниевых полупроводниковых солнечных панелей составляет 90% от общего мирового употребления солнечных частей.

Одно из преимуществ новейшей технологии производства пленок – «самосборка» чернил, состоящих из микрочастиц, которые покрывают поверхность CIGS. Благодаря этому, солнечные элементы могут быть нанесены на гибкую базу. А это фактически нереально при использовании кремниевых частей.

Работа СЭУ в составе большой объединённой энергетической системы (ОЭС);

В процессе визита в Египет израильский премьер Биньямин Нетаниягу и министр индустрии и торговли Биньямин Бен-Элиэзер предложили президенту Мубараку выполнить кооперативный проект по развитию солярных электростанций на Синае.

СЭС на базе солнечных прудов существенно дешевле СЭС других типов, потому что они не требуют зеркальных отражателей со сложной системой ориентации, но их можно сооружать исключительно в районах с горячим климатом.

По словам Бен-Элиэзера, рассказавшего о предложении на конференции по другой энергетике в Эйлате-Эйлоте, Хосни Мубарак заинтересовался проектом и обещал изучить вопрос.

Контракт о осуществлении подобного проекта – Desertec — был начат странами средиземноморского региона в Две тыщи девять году. Европейские страны создадут солярные станции в Северной Африке, что должно удовлетворить 15% энергетических нужд Западной Европы. Разработка проекта завершится к 2012 году, а к Две тыщи 50 году инвестиции в Desertec должны составить Четыреста миллиардов. евро.

В Две тыщи девять году реализации панелей солнечных частей в Стране восходящего солнца достигнули рекордно высочайшего уровня, что разъясняется новыми правительственными льготами. Новенькая правительственная программка просит от электроэнергетических компаний брать избытки электричества личных домохозяйств, которые установили у себя системы генерирования электроэнергии при помощи солнечного света.

Японская ассоциация фотоэлектрической энергии докладывает, что в прошедшем году на внутреннем рынке были проданы солнечные панели, способные выработать практически 500 тыщ кв электроэнергии. Этого довольно, чтоб обеспечить энергией 100 20 тыщ средних домохозяйств. Реализации систем генерирования солнечной энергии более чем удвоились по сопоставлению с год назад, и практически девять из каждых 10 приобретались для личных домов.

Ранее японская компания Panasonic сказала о планах получения к Две тыщи девятнадцать году до Три трлн йен либо 30 два миллиардов баксов в год от реализации аккумуляторных батарей, солнечных панелей и других решений для зеленоватой энергетики. Особенный упор компания хочет сделать на батареи для электромобилей и солнечную энергетику.

Озвученная цель представляет собой приблизительно третья часть от общих продаж, ожидаемых Panasonic к марту Две тыщи девятнадцать года. Президент компании Фумио Оцубо заявил, что в предстоящие 6 лет Panasonic инвестирует в энергетический бизнес Sanyo более 100 миллиардов йен либо практически Девяносто два млн баксов.

Японское правительство собирается издержать Два трлн иен (около 20 один миллиардов баксов) на строительство орбитальной солнечной электростанции на высоте 30 6 тыс. км. Её площадь составит Четыре кв. км, мощность — Один ГВт. Передавать на Землю электроэнергию подразумевается с помощью лазера либо микроволнового пучка. Плюс разработки заключается в том, что станция может собирать энергию безпрерывно, так как ей не будет мешать нехорошая погода, атмосфера и т.д. Главный минус проекта — всей мощности таковой станции хватит для снабжения электроэнергией только Триста тыс. японских домохозяйств, а их в Стране восходящего солнца 40 семь млн.

Реализация проекта запланирована на Две тыщи 30 год. В Две тыщи пятнадцать году на орбиту Земли будет выслан 1-ый экспериментальный спутник, задачка которого — протестировать саму технологию сбора солнечной энергии из космоса и её транспортировки на приёмную станцию. Если начатое доведут до конца, это будет самый масштабный проект в сфере другой энергетики (аналогичный южноамериканский проект рассчитан на Двести МВт генерируемой мощности). Разработкой проекта займутся Митсубиши и ряд других японских компаний. Надлежащие соглашения уже подписаны.

Доун совсем не намеревается вытеснить со собственной самоподдерживаемой схемой обыденную электронику, зато в специфичных областях такие чипы возможно окажутся очень полезными. Как и в прошлом случае, они могут послужить основой микроскопичных автономных датчиков. Но это не всё.

Не так давно швейцарско-французская команда PlanetSolar приступила к строительству одноимённого катамарана, который должен в первый раз обогнуть Землю на энергии солнечного света.

 

Суммарная площадь его фотоэлектрических батарей составит Четыреста 70 квадратных метров, причём часть из этих панелей (по бокам и на корме аппарата) будут раскладными. При КПД 22% ячейки сумеют выдавать в солнечный денек до 103,4 кв мощности. Этого должно быть более чем довольно для питания 2-ух маршевых электромоторов, крутящих гребные винты (мощность каждого — по 10 кв), бортового оборудования и зарядки батарей для движения в облачную погоду и ночкой.

Полная длина и ширина PlanetSolar (с откинутыми боковыми батареями) добиваются 30 5 и 20 три метров соответственно. Со сложенными – 30 один и 15. Высота судна равна 6 метрам, а водоизмещение составляет Шестьдесят тонн (фото и иллюстрации PlanetSolar).

Строительство PlanetSolar идёт на веРФи компании Knierim Yachtbau в германском Киле. А вообщем проект PlanetSolar базируется в швейцарском городе Ивердон-ле-Бен (Yverdon-les-Bains) (фото PlanetSolar).

Количество теплоты , кДж, аккумулируемое в схожих системах, можно отыскать по формуле:

 

Кругосветный вояж PlanetSolar намечен на Две тыщи 10 год. Средняя скорость аппарата должна достигать Восемь узлов (15 км/ч), а наибольшая — Четырнадцать узлов (25 км/ч), так что путешествие в 40 000 км из Марселя в Марсель займёт приблизительно 100 20 дней.

Социально-экологические свойства солнечной энергетики

По сопоставлению с другими видами энергетики солнечная энергетика в целом является одним из более незапятнанных в экологическом отношении видов энергии. Но избежать стопроцентно вредного воздействия солнечной энергетики на человека и окружающую среду фактически не удается, если учитывать всю технологическую цепочку от получения требующихся материалов до производства электроэнергии.

Более свойственны в этом нюансе солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ), эксплуатация которых наносит малый вред среде. Но создание полупроводниковых материалов является очень экологически и социально небезопасным. В связи с этим в ряде государств мира есть очень жесткие требования к производству полупроводников для СФЭУ, также к хранению, транспортировке и ликвидации вредных веществ от производства СФЭУ, ограничения контакта персонала с этими субстанциями и т. д.

Более небезопасны тут кадмий Cd, также Ga, As, и Te. Сейчас более исследовано вредное воздействие кадмия на здоровье человека и даже введены запреты на внедрение в бытовых устройствах его соединений. Очень токсичны и некие соединения селена. К примеру, SeH, — негативно оказывают влияние на органы дыхания.

Таким макаром, в солнечной фотоэнергетике более вредным для человека и среды является технологический процесс получения солнечных частей, их хранения и утилизации.

Посреди других качеств отрицательного воздействия солнечной энергетики на социально-экологические условия в стране необходимо подчеркнуть последующие.

Солнечные энерго станции довольно землеёмки из-за очень растерянного нрава поступления солнечного излучения на Землю. Для сопоставления с другими типами энергетических установок в таблице приведены экспертные оценки их землеёмкость. Из таблицы следует, что для получения Один МВт на БСЭС требуется 1,1 га земли, на СФЭУ – от 1,0 до 1,6 га, а на солнечных прудах – до Восемь га, что очень осязаемо для обжитых районов хоть какой страны.