Електричні елементи. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Пристрої для прямого перетворення світлової або сонячної енергії на електроенергію називаються фотоелементами (англійською Photovoltaics, від грецького photos - світло і назви одиниці електрорушійної сили - вольт). Перетворення сонячного світла на електрику відбувається у фотоелементах, виготовлених із напівпровідникового матеріалу, наприклад, кремнію, які під впливом сонячного світла виробляють електричний струм.

З'єднуючи фотоелементи в модулі, а ті, своєю чергою, один з одним, можна будувати великі фотоелектричні станції. Найбільша така станція на сьогодні - це 5-мегаватна установка Карріса Плейн в американському штаті Каліфорнія. ККД фотоелектричних установок нині становить близько 10%, однак окремі фотоелементи можуть досягати ефективності 20% і більше.

Історія

Історія фотоелементів бере початок у 1839 році, коли французький фізик Едмон Беккерель відкрив фотогальванічний ефект. Після цього відбулися подальші відкриття:

• У 1958 р. невеликі (менше 1 вата) фотоелектричні батареї живили радіопередавач американського космічного супутника "Авангард". Загалом космічні дослідження відіграли важливу роль у розвитку фотоелементів.
• Під час нафтової кризи 1973-74 р.р. одразу кілька країн запустили програми з використання фотоелементів, що призвело до встановлення та випробування понад 3100 фотоелектричних систем лише у Сполучених Штатах. Багато хто з них досі перебуває в експлуатації.

Ринок фотоелементів

Сучасний стан ринку фотоелементів характеризується досить стабільним зростанням близько 20% на рік, проте обсяги виробництва фотоелементів залишаються досить низькими. Виробництво модулів у всьому світі в 1998 р. склало близько 125 МВт, у той час як ціна впала з 50 доларів за 1 ват в 1976 р. до 5 доларів за 1 ват в 1999 р. Проте кіловат-година електрики, виробленого фотоелектричною системою, все ще дорожче традиційної електроенергії в 3-10 разів (залежно від конкретного місцезнаходження та виду системи). Таким чином, ринок фотоелементів поки що займає невелику нішу у світовій економіці. Але він продовжує стабільно зростати в тих сегментах ринку, де фотоелементи конкурентоспроможні, наприклад, в автономних системах, віддалених від електромережі.

У багатьох регіонах світу прогрес дуже відчутний. Уряд Японії вкладає 250 мл доларів на рік у збільшення виробничої потужності з 40 МВт (1997 р.) до 190 МВт (2000 р.). Європейські країни проводять власні програми, стимулом до чого є потреба в енергетичній незалежності та екологічні міркування. Ці програми у поєднанні з екологічними проблемами, такими як зміна клімату, здатні значно прискорити розвиток цієї галузі. Компанія "Shell Solar" побудувала у Німеччині найбільший завод з виробництва фотоелементів з річним обсягом виробництва 10 МВт, який намічено довести до 25 МВт. Вартість будівництва заводу – 50 млн. німецьких марок.

Переваги

висока надійність

Фотоелементи розроблялися для використання в космосі, де ремонт занадто дорогий або взагалі неможливий. Досі фотоелементи є джерелом живлення практично для всіх супутників на земній орбіті, тому що вони працюють без поломок та майже не потребують технічного обслуговування.

Низькі поточні витрати

Фотоелементи працюють на безкоштовному паливі – сонячній енергії. Завдяки відсутності рухомих частин, вони не вимагають особливого догляду. Рентабельні фотоелектричні системи є ідеальним джерелом електроенергії для станцій зв'язку в горах, навігаційних бакенів у морі та інших споживачів, розташованих далеко від ліній електропередач.

Екологічність

Оскільки при використанні фотоелектричних систем не спалюється паливо і немає рухомих частин, вони є безшумними і чистими. Ця їх особливість надзвичайно корисна там, де єдиною альтернативою для отримання світла та електроживлення є дизель-генератори та гасові лампи.

модульність

Фотоелектричну систему можна довести до будь-якого розміру. Власник такої системи може збільшити або зменшити її, якщо зміниться потреба в електроенергії. У міру зростання енергоспоживання та фінансових можливостей, домовласник може кожні кілька років додавати модулі. Фермери можуть забезпечувати худобу питною водою за допомогою пересувних насосних систем.

Низькі витрати на будівництво

Розміщують фотоелектричні системи зазвичай близько до споживача, а отже, лінії електропередач не потрібно тягнути на далекі відстані, як у разі підключення до ліній електропередач. Крім того, не потрібен знижувальний трансформатор. Менше дротів означає низькі витрати та більш короткий період встановлення.

Вартість електроенергії, виробленої фотоелектричною системою

Багато малі фотоелектричні системи, що живлять кілька лампочок і телевізор, набагато дешевше, ніж альтернатива - продовження лінії електропередач, заміна та утилізація одноразових батарей або застосування дизель-генератора. Вартість електрики, виробленого на великих установках, здатних забезпечити електроживленням житловий будинок, виражається у вартості одного кВт·год. Вона залежить від первісної вартості системи, умов позики (для виплати первісної вартості), витрат на експлуатацію системи, її очікуваного терміну експлуатації та загальної ефективності.

При типових відсоткові ставки на позики і середньому терміні експлуатації вартість сонячної електрики США 1998 р. становила від 20 до 50 центів за кВт·ч.

Площа фотоелектричної системи

Найбільш поширені модулі (з кристалічного кремнію) виробляють 100-120 Вт на квадратний метр (Вт/м2). Таким чином, модуль площею один квадратний метр виробляє достатньо електрики, щоб живити одну 100-ватну лампочку. Якщо ж говорити про промислові масштаби, фотоелектрична станція, що займає квадратну ділянку землі зі стороною близько 160 км, могла б забезпечити електрикою всі Сполучені Штати. Найкращим рішенням, однак, є розташування фотоелектричних модулів на дахах будівель або вбудовування їх у фасадні стіни.

Це більш дешевий варіант, тому що при цьому економляться будівельні матеріали.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Емоції відрізняються за кольором обличчя 08.04.2018 У художній літературі часто зустрічаються вирази типу "його обличчя почервоніло від гніву" або "він зблід від страху". Що ми уявляємо, коли читаємо таке? Спотворене від гніву чи страху обличчя відповідного кольору - якщо людина почав червоніти чи бліднути, отже, емоції б'ють через край. Сильне емоційне потрясіння діє кровоносні судини, отже зміна кровотоку у шкірі стає видно неозброєним оком. А якщо емоційні переживання не дуже сильні? Дослідники з Університету штату Огайо вирішили глибше вивчити зв'язок між кольором обличчя та емоціями. Їх цікавило, наскільки специфічно змінюється колір, залежно від того, що відчуває людина, і наскільки це допомагає нам зрозуміти, що відчуває інша людина. Зібравши кілька сотень фото, на яких люди демонстрували різні емоції, вони пропустили їх через різні кольорофільтри - і виявилося, що у емоцій дійсно є певні колірні коди. Тобто якщо людина, наприклад, щаслива, у неї на обличчі проступить характерна колірна "друк щастя": у шкірі навколо носа, брів, на щоках, підборідді та лобі трохи зміниться кровотік, і ці зміни будуть характерні саме для щасливого переживання. Більше того, такі зміни не залежать від статі, етнічної приналежності та відтінку шкіри. І йдеться про досить складні відтінки; скажімо, для огиди характерно посилення жовто-синього навколо губ та червоно-зеленого на лобі та навколо носа. Коли колірний візерунок різних емоцій накладали на обличчя з нейтральним виразом і після показували їх іншим людям, то виявилося, що в більшості випадків одних лише змін кольорів достатньо, щоб вірно дізнатися емоцію. Так, щастя за колірною "розмальовкою" правильно визначали у 70% випадків, смуток – у 75%, а гнів – у 65% випадків. Варто додати, що емоцій для експерименту вибрали не одну і не дві, а цілих вісімнадцять, і серед них були як прості ("щастя", "сум" і т. д.), так і складні (на кшталт "щасливого подиву" або " сумної агресії"). А от якщо колірний код однієї емоції накладали на іншу емоцію (тобто на невідповідний вираз обличчя – наприклад, кольори щастя поєднували зі злим обличчям), то учасникам експерименту здавалося, що з тією фізіономією, яку їм показують, твориться щось не те, навіть якщо вони не могли зрозуміти, що саме. Повністю результати роботи описані у статті у PNAS. Авторам роботи вдалося навіть навчити комп'ютер розпізнавати емоції за кольорами: за допомогою спеціального алгоритму машина вгадувала щастя з 88-відсотковою точністю, гнів – з 80-відсотковою, страх – з 70-відсотковою; найважчою виявилася огида, змішана зі страхом - його комп'ютер дізнавався з точністю 65%. Така програма дуже стала б у нагоді для роботів, які повинні спілкуватися з людьми. З іншого боку, багато хто з нас напевно не відмовився б від схожого пристрою, який допомагав би дізнатися, що відчуває співрозмовник, який щосили приховує від нас свої емоції.

Інші цікаві новини:

▪ Автономне водневе джерело енергії у контейнерному виконанні для судноплавства

▪ Управління фононами за допомогою фотонів світла

▪ Перекличка в операційній

▪ Рослини відчувають і реагують на температуру коріння

▪ Портативний спектроаналізатор із смугою частот аналізу до 3,3 ГГц

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Голий король. Крилатий вислів

▪ стаття Хто побудував перший автомобіль із бензиновим мотором? Детальна відповідь

▪ стаття Машиніст самохідної ковзанки з гладкими вальцями. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Два радіомікрофони на 1 км. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Електроустаткування та електроустановки загального призначення. Електричне висвітлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024