Перспективы использования энергии Солнца. Классификация солнечных энергетических установок. Физические основы процессов преобразования солнечной энергии

жүктеу/скачать 32,33 Kb. Дата 12.10.2023 өлшемі 32,33 Kb. #185009 түрі Лекция

Лекция 6 Тема: Перспективы использования энергии Солнца. Классификация солнечных энергетических установок. Физические основы процессов преобразования солнечной энергии Лучистая энергия Солнца обеспечивает существование и развитие всей биосферы с момента появления жизни на Земле. Во второй половине ХХ века проявился интерес к созданию солнечной энергетики, которая могла бы обеспечивать определенную часть энергопотребления человечества. Это связано с огромными потенциальными возможностями Солнца, как источника энергии, а также повышенным вниманием к экологическим проблемам традиционной энергетики, основанной на использовании органического и ядерного топлива. Использование всего лишь 0,5 % энергии солнечного излучения поступающего на поверхность Земли может обеспечить не только сегодняшние потребности мировой энергетики, но и полностью покрыть все потребности в энергии на весьма дальнюю перспективу. Однако до настоящего времени, несмотря достаточно большие успехи солнечной энергетики, не удается даже приблизиться к достижению этой цели. Одним из серьезных препятствий на этом пути является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при оптимальных атмосферных условиях (южные широты, безоблачное небо) плотность потока солнечного излучения составляет менее 1250 Вт/м2 . С учетом этого необходима огромная площадь (до 3∙106 км2 ) устройств для сбора солнечного излучения и конвертирования его в тепловую и электрическую энергию. Это требует значительных материальных затрат, что существенно удорожает получаемую энергию. В результате электрическая энергия, получаемая из солнечного излучения, обходится гораздо дороже, чем получаемая традиционными способами. Тем не менее, несмотря на относительно низкую плотность солнечного излучения и относительную высокую стоимость получаемой энергии, солнечная энергетика интенсивно развивается и совершенствуется. Так в США введены 8 крупных солнечных электростанций модульного типа общей мощностью около 450 МВт. Вырабатываемая на них электроэнергия поступает в энергосистемы штатов. Суммарная мощность выпущенных солнечных фотоэлектрических преобразователей достигла в мире 300 МВт в год. Кроме того, активно развиваются гелиоустановки для теплоснабжения. Их уже насчитывается в мире более 2 млн. Площадь солнечных коллекторов, используемых для теплоснабжения на территории США составляет 10 млн. м 2 , в Японии – 8 млн. м 2 . Реализуются и довольно экзотические проекты по использованию солнечной энергии. Так, на территории Австралии начато строительство «Солнечной башни», диаметр основания которой составит 130 метров, а высота 1 км. У подножия башни будет расположена огромная теплица диаметром 7 км. Воздух, нагретый в теплице, будет направляться в башню и вращать установленные в ней 19 ветродвигатели. Ожидаемая мощность ВЭС составит примерно 200 МВт. Стоимость проекта оценивается в 308 млн долл. В Калифорнии фирма «Loose Industries» (США) в 1989 г. ввела в эксплуатацию солнечно-газовую электростанциюстанция мощностью 80 МВт. Там же, в, в 1994 г. введено еще 480 МВт электрической мощности, причем стоимость 1 кВт-ч электрической энергии не превышает 7.8 центов. Это ниже, чем на традиционных газовых электростанциях. В ночное время и в пасмурные дни электроэнергия вырабатывается в основном за счет сжигания природного газа, а в дневные часы – за счет солнечного излучения. Опыт работы электростанции в Калифорнии показывает, что органическое топливо (природный газ) и солнце способны эффективно дополнять друг друга. Весьма перспективным представляется совместное использование солнечной и водородной энергетики Возможно получение водорода с использованием солнечной энергии, например, посредством электролиза воды. Эта технология может быть достаточно дешевой, а сам водород, обладающий высокой теплотворной способностью, можно транспортировать и довольно длительно хранить. Т.е. перспективна возможность использования солнечной энергии для получения вторичных видов энергии в тех регионах, где наиболее высока интенсивность солнечного излучения. Полученное жидкое или газообразное топливо можно переправлять в те районы, где интенсивность солнечного излучения невелика. Одним из лидеров практического использования солнечной энергии является Швейцария. Здесь построено более 2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 1 до 1000 кВт и солнечных коллекторов для теплоснабжения. Программа «Солар-91», реализуемая под лозунгом «За энергонезависимую Швейцарию!», способствует решению экологических проблем и снижает зависимость страны от внешних топливно-энергетических ресурсов, составляющую сегодня более 70 % всей потребляемой энергии. Программа осуществляется в основном за счет добровольных усилий и средств отдельных граждан, предпринимателей и муниципалитетов. Гелиоустановки на кремниевых фотопреобразователях малой мощности, обычно размещают на крышах и фасадах зданий. Такая установка требует примерно 20 – 30 м2 и вырабатывает в год в среднем 2000 кВт-ч электроэнергии, что достаточно для обеспечения бытовых нужд среднего швейцарского дома и даже для зарядки аккумуляторов электромобиля. Если появляется избыток вырабатываемой электроэнергии (в дневное время, летом), то он может быть направлен в электрическую сеть общего пользования. Зимой же, особенно в ночные часы, энергия может быть возвращена владельцу гелиоустановки бесплатно. На крышах зданий производственного назначения устанавливаются гелиостанции мощностью до 300 кВт. Гелиостанция такой мощности может покрыть потребности предприятия в энергии на 50 – 70 %. В районах альпийского высокогорья, где дорого прокладывать линии электропередач, строятся автономные гелиоустановки с аккумуляторами. Опыт эксплуатации уже построенных гелиоустановок свидетельствует, что солнечная энергия может обеспечить энергопотребление, по меньшей мере, всех жилых зданий в стране. 20 Таким образом, в современном мире солнечная энергетика уже весьма интенсивно развивается и занимает заметное место в топливно-энергетическом балансе многих стран. На государственном уровне принимаются законы, которые оказывают существенную поддержку развитию солнечной энергетики. Выполняются научно-исследовательские работы, которые позволят решить не только технические, но и экономические проблемы солнечной энергетики. жүктеу/скачать 32,33 Kb. Достарыңызбен бөлісу: