Енергетичні установки на сонячній енергії. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Енергетичні установки на сонячній енергії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

Використання сонячної енергії сьогодні зводиться переважно до виробництва низькопотенційного сонячного тепла за допомогою найпростіших плоских сонячних колекторів. Наприклад, у 1990 р. з 3,6 млн. ГДж енергії, виробленої з допомогою сонячної радіації, 3,5 млн. ГДж є низькопотенційне тепло, використане для гарячого водопостачання, підігріву води в плавальних басейнах і, меншою мірою, для опалення. В Ізраїлі відповідно до закону, який вимагає, щоб кожен будинок був забезпечений сонячною водонагрівальною установкою, встановлено близько 800 000 сонячних колекторів, які виробляють близько 15 млн. ГДж енергії та забезпечують 70% населення гарячою водою.

У сучасних плоских сонячних колекторах абсорбер найчастіше має шар селективного покриття з коефіцієнтом поглинання для сонячної радіації 0,94 – 0,96 та коефіцієнтом випромінювання при температурі абсорбера 0,09 – 0,12. У будинках, що будуються, робляться спроби поєднати колектори з елементами даху будинку, що полегшує і здешевлює установку. Комплектна водонагрівальна установка включає, крім колекторів, теплоізольований бак - акумулятор, в який вбудовується резервний електричний нагрівач, необхідна арматура та автоматика. Колектор зазвичай встановлюється нерухомо під кутом до горизонту приблизно рівним широті місцевості. На індивідуальний будинок із площею близько 100 м2 зазвичай встановлюється 1-2 колектори, з площею абсорбера 1-1,5 м2 кожен і бак-акумулятор ємністю близько 150 л. Така установка на західному ринку сьогодні коштує близько 500 дол. США/м2 площі колектора.

Теплопродуктивність такої установки істотно залежить від інсоляції, температури навколишнього повітря та інших кліматичних параметрів. Залежно від широти місцевості та кліматичних умов річний прихід сонячної енергії на 1 м2 поверхні змінюється дуже сильно. Для широт близько 30° може становити 8-10 ГДж/(м2 рік), тоді як широт 50- 60° - падає до 2-4 Гдж/(м2 рік).

Коефіцієнт корисної дії сонячного колектора визначається його оптичними характеристиками, якістю теплової ізоляції, інсоляцією та температурами теплоносія та навколишнього повітря. У більшості установок середній річний експлуатаційний ККД колектора виявляється на рівні 40-50%. Це означає, що для широт близько 30 ° 1 м2 колектора можна отримати на рік 3-5 ГДж тепла з температурою 60-70 ° С. Вартість цього тепла за таких показників та термін життя установки в 30 років виявляється на рівні 3-4 дол/ГДж, що робить ці установки привабливими для споживачів. Для вищих широт сонячні водонагрівачі виявляються кращими як сезонні.

Поряд з колекторами, для використання сонячного тепла для опалення будинків застосовують пасивні методи, засновані на оптимізації архітектурно-планувальних рішень. Крім того, цікаві розробки так званої прозорої ізоляції для стін будинків, селективних плівок для вікон та ін.

Електроенергію за рахунок використання сонячної енергії можна отримати або в теплосилових установках, в яких тепло від згоряння палива замінюється потоком концентрованого сонячного випромінювання, або в установках прямого перетворення енергії, що ґрунтуються на застосуванні напівпровідникових фотоелектроперетворювачів (ФЕП).

Цікавий проект розроблено в Австралії. Олімпійський комітет вирішив зробити Ігри "зеленими", для чого, зокрема, в Олімпійському комплексі споруджено сонячну ТЕЦ з термодинамічний цикл перетворення. В основу проекту покладено лінійні концентратори, що виготовляються з плоских або слабко викривлених дзеркал і концентрують сонячне випромінювання (ступінь концентрації 10-15) на ресивері з вакуумованих труб, усередині яких розташована тонкостінна трубка-абсорбер, забезпечена теплосприймаючим ребром. Від абсорбера тепло передається тепловими трубками до парогенератора, де виробляється водяна пара. Перегрівання пари до температури 330°C здійснюється шляхом спалювання деякої кількості природного газу. Тепло після турбіни використовується для обігріву Олімпійського басейну та інших об'єктів.

Ще один різновид є СЕС з параболоїдним концентратором (ПК), що стежить за сонцем по двох осях. Параболоїдний концентратор є теоретично найкращим пристроєм, що дозволяє забезпечити концентрацію в кілька тисяч сонців, а значить і дуже високі температури нагріву. Однак ПК, на відміну від баштових та СЕС з ПЦК, з конструктивних міркувань не дозволяють мати великі одиничні потужності в одному модулі. Тому область застосування СЕС з ПК - порівняно малі, що не перевищують кількох десятків кіловат, здебільшого автономні установки. У цьому випадку такі установки повинні конкурувати не з великими ТЕС, а з дизельними установками малої та середньої потужності, які виробляють електроенергію за вартістю у 2-3 рази вищою.

У модульному виконанні у фокусі ПК найчастіше розміщується безпосередньо двигун, що перетворює тепло на механічну, а потім і електричну енергію. Донедавна для цієї мети застосовувався тільки двигун Стірлінга, сьогодні розглядається газова турбіна.

Останнім часом у світі підвищився інтерес до установок, які безпосередньо перетворюють сонячну радіацію в електроенергію за допомогою ФЕП. Вартість електроенергії, що виробляється фото-електричними установками (ФЕУ), сьогодні у кілька разів вища, ніж СЕС із тепловим циклом. Тим не менш, ФЕУ активно впроваджуються як у розвинених, так і в країнах, що розвиваються. При цьому можна простежити дві протилежні тенденції.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

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. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву

Операційні підсилювачі STMicroelectronics TSX561, TSX562, TSX564 09.10.2012

Перші 16-вольтові операційні підсилювачі нового покоління представила компанія STMicroelectronics. За словами виробника, використання для їх виготовлення "передового техпроцесу" допоможе знизити енергоспоживання, підвищити точність та спростити конструкцію сенсорів, що використовуються у широкому колі додатків - від автомобільної електроніки до "розумних" будинків та промислової автоматики. На застосування саме у цих областях розраховано нові ОУ. Мініатюрні мікросхеми мають посилювати слабкі сигнали датчиків. Їхнє мале енергоспоживання стане в нагоді у разі систем з батарейним живленням або з живленням від сонячної енергії.

До переваг підсилювачів компанія відносить високий ступінь захисту від електростатичної напруги (до 4 кВ) та можливість експлуатації в широкому діапазоні температур - від -40°C до 125°C.

У корпусі моделі TSX561 знаходиться один, моделі TSX562 - два, моделі TSX564 - чотири ОУ, розрахованих на роботу при напрузі живлення від 3 до 16 В. При напрузі 5 типовий струм спокою дорівнює 240 мкА. Мікросхема TSX561 випускається в корпусі SOT23-5, TSX562 – у корпусах типу DFN8 розмірами 2 x 2 мм та MiniSO-8, а TSX564 – QFN16 розмірами 3 x 3 мм та TSSOP14. Масовий випуск уже розпочався, ціни стартують із позначки $0,50 за штуку.

Інші цікаві новини:

▪ Сонячні панелі для FlixBus

▪ Жінки відчувають менше болю, якщо поряд чоловік

▪ Нові OLED-дисплеї можна складати більше 100000 XNUMX разів

▪ Блоки живлення Dark Power 12

▪ Штучний інтелект для керування інопланетними базами

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Автомобіль. Добірка статей

▪ стаття Приборкання норовливої. Крилатий вислів

▪ статья Який письменник намагався писати речення, у яких усі слова починаються на різні літери? Детальна відповідь

▪ стаття Рихтувальник кузовів. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Виготовлення УКХ-антени YAGI. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття КВ перетворювач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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