Eng Ru
Отправить письмо

Плюсы и минусы использования солнечных электростанций. Плюсы и минусы сэс


из чего состоят и как работают

Человечеству для нормальной жизнедеятельности нужна электроэнергия. Каждый день потребность ее выработки набирает темп. Гидро-, тепло- и атомные электростанции требуют огромного количества дорогостоящих ресурсов. При этом установки работают, неблагоприятно воздействуя на экосистему планеты. Естественным неисчерпаемым источником энергии, который сегодня привлекает внимание ученых всего мира, является солнце.

Его использование позволяет решить многие проблемы, в том числе экологические. Солнечные электростанции представляют собой инженерные конструкции, преобразующие радиацию солнца в электроэнергию.

Принцип работы и разновидность солнечных электростанций

Функциональность солнечных электростанций зависит от их конструкции. Есть несколько видов СЭС. По функциональности они разделяются на две группы:

  • устройства, превращающие солнечные потоки сначала в тепловую энергию, а затем в электрическую;
  • станции, напрямую преобразующие радиацию светила в электрический ток.

СЭС бывают разного строения.

Принцип работы солнечных электростанций

Башенная установка

Конструкция представляет собой сложную систему. Ее название говорит само за себя. Схема предполагает наличие специальной башни, вверху которой расположен водяной котел черного цвета.

Башня содержит группу насосов, качающих жидкость в резервуар. Рядом с высотным сооружением по кругу находятся наземные гелиостаты – опорные сферические зеркала. Они отслеживают перемещение солнца и направляют отраженный световой поток на емкость. Полученный в котле пар подается в турбины, которые вырабатывают электричество. Затем охлажденная жидкость возвращается в котел. Такой тип электростанции задействует стандартные турбокомпрессоры с высоким показателем КПД и мощности, что очень выгодно в промышленных масштабах.

Башенные и модульные электростанции

Тарельчатый тип

Этот вид СЭС функционально напоминает предыдущую конструкцию, но имеет другую схему строения. Система состоит из высотных солнечных модулей с приемником и круглым зеркальным отражателем, напоминающим тарелку. Мощность модуля определяет количество используемых зеркал. Тарельчатая установка может работать от сети или автономно.

СЭС тарельчатого типа

Солнечные электростанции с батарейными установками

Конструкции состоят из солнечных батарей, обеспечивают энергией разные объекты инфраструктуры. Они могут устанавливаться в разных частях здания или на специально отведенных территориях, так как легко поддаются монтажу. Основу системы составляют отдельные модули разной мощности, которые состоят из полупроводниковых материалов. Фотоэлектрические элементы способны преобразовывать в ток любые солнечные лучи – прямые или рассеянные.

Солнечные электростанции с батарейными установками

С применением параболоцилиндрического концентратора

Это вид СЭС идентичен станциям башенного типа. Они нагревают теплоноситель так, как это нужно турбогенератору. Большую роль играет длинное зеркало параболоцилиндрической формы со специальной трубкой, которая перемещает масло или незамерзающую жидкость. Нагреваясь до нужной температуры, теплоноситель превращает воду в пар, который используется турбиной.

Как работает

Как работает

С двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга

СЭС с двигателем Стирлинга

Такие СЭС достигают высокой концентрации теплового излучения. Система улавливания светила осуществляется по двум координатам. Солнечный свет фокусируется в одном месте небольшой площади. Зеркальная конструкция оборудована тепловой машиной – двигателем Стирлинга с применением солнечных модулей. Она работает по принципу периодического нагрева-охлаждения рабочего тела, извлекая энергию путем изменения его объема. Рабочим телом может быть газ или жидкость.

Есть несколько вариантов двигателей Стирлинга, работающих по разным циклам. Функциональность машины зависит от особенностей ее конструкции. Цикличность задается диаметром поршня-вытеснителя, который влияет на радиус кругового движения регенератора.

Космического типа

СЭС аэростатного типа являются нововведением. Они работают при помощи специальных комплектов модулей, расположенных на орбитальных станциях вне нашей планеты. Устройства улавливают большое количество солнечной энергии, поэтому мощны и эффективны.

Космические электростанции

Комбинированные конструкции

Такой вид СЭС – это совокупность разных источников энергии с установкой солнечных батарей. Они могут включать несколько разновидностей солнечных электростанций или дополнительную установку теплообменных конструкций для образования раскаленной жидкости, которая впоследствии может применяться в разных целях.

Комбинированные СЭС

С вакуумным механизмом

Солнечно-вакуумные электростанции функционируют на искусственно созданной энергии путем различия температур воздуха возле нагретой солнцем земли и на возвышенности. Конструкцию системы составляет башня с электрогенератором и закрытая стеклом прилегающая территория.

Солнечно-вакуумные электростанции

Предназначение СЭС

Альтернативное электроснабжение, получаемое с помощью солнечных электростанций, дает автономное питание постройкам, которые находятся вдали от линии электропередачи. Оно обеспечивает работоспособность приборов, требующих стандартного напряжения и частоты переменного тока 50 Гц. Влиянию солнечной радиации подвержено любое электрооборудование, включая:

  • освещение;
  • противопожарную защиту;
  • мобильные устройства;
  • радиостанции;
  • компьютерную технику.

Комплектация солнечных электростанций

Альтернативный источник энергии все больше интересует владельцев загородных участков, домов. Их привлекают положительные свойства системы, ее окупаемость. Комплект домашней СЭС состоит из нескольких основных элементов.

Солнечная панель с фотоэлектрическими элементами. Она состоит из полупроводниковых ячеек, генерирующих энергию.

Солнечная электростанция и ее комплектация

Солнечная электростанция и ее комплектация

Элемент питания инвертора – аккумуляторная батарея позволяет накапливать и сохранять электроэнергию. Она бывает моно- или поликристаллическая, используемая в индивидуальном строительстве.

Контроллер заряда аккумуляторной батареи управляет процессом зарядки-разрядки элемента питания. Благодаря ему, солнечная панель эффективнее работает в пасмурную погоду.

Инвертор двух видов: сетевой и переменного тока. Оборудование распределяет нагрузку в сети, преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный с частотой 50 Гц.

Чтобы выбрать определенную модель, нужно определиться с напряжением постоянного тока системы.

Плюсы солнечных установок

Есть ряд положительных аспектов, доказывающих целесообразность солнечных электростанций.

Неисчерпаемость: использование естественной энергии солнца экономически выгодно. Ее намного больше, чем запасов нефти, газа, угля. Приобретение оборудования СЭС тоже оправданно. Оно может работать долго – больше 30 лет.

Достоинства солнечной энергетики

Достоинства солнечной энергетики

Постоянное присутствие источника света. Радиация зависит от многих факторов: географического положения, погодных условий, времени года. Даже небольшой световой поток позволяет производить электричество. Станции могут работать везде, находясь в любой части объекта.

Свобода выбора – немаловажный аспект. Установка солнечных электростанций освобождает от центральной энергетической системы, поставщиков ресурсов, сервисных компаний, служб, где нужно регулярно платить. Земля под застройку вдали от инфрастуктуры города, где можно внедрить инженерный проект, стоит намного дешевле. Есть возможность выбирать – есть свобода.

Прибыль от солнечных батарей основана на энергетической стратегии. Полученную продукцию можно реализовывать в общую сеть, налаживая бизнес.

Экологически чистый продукт – самое ценное качество по сравнению с другими видами ресурсов, которые во время переработки обогащают атмосферу планеты ядовитыми веществами, газами, канцерогенами, углекислотами.

Высокая концентрация ядохимикатов влияет на здоровье человека, изменяет климат, провоцируя глобальное потепление.Возможность комбинировать разные виды систем, получая энергию из разных источников вопреки внешним факторам.Эффективность – практика показывает, что станция окупает себя за несколько лет. Если цены на ископаемые ресурсы продолжают расти, то энергия небесного светила остается рентабельной.

Минусы использования

Из недостатков системы можно отметить несколько пунктов:

Главный недостаток солнечных электростанций

Главный недостаток солнечных электростанций

  • Зависимость от внешних обстоятельств. На стабильность работы влияют ночное время суток, пасмурная, дождливая погода.
  • Обеспечение защиты фотоэлементов в случае непогоды.
  • Необходимость использования аккумуляторных солнечных батарей, способных накапливать энергоресурсы.
  • Периодическое обслуживание оборудования системы.
  • Высокая стоимость комплекта на начальном этапе установки.
  • Наличие большого пространства, чтобы разместить элементы устройства.
  • Недостаточная мощность по сравнению с нефтью, газом, углем, атомной энергией.

Поэтому производители советуют предпочесть гибридную систему с поэтапным преобразованием солнечных потоков.

Безопасность при эксплуатации станций

Владельцы стационарных или мобильных СЭС должны соблюдать определенные меры безопасности:

  • Использовать систему по назначению.
  • Два раза в год проводить профилактические работы по обслуживанию оборудования.
  • Рекомендуется проверять жесткость креплений, отсутствие коррозии, целостность батарей, электрические параметры.

Зимой увеличивать мощность комплекса за счет добавления дополнительных модулей.

Видео по теме: Солнечная батарея

teplyhouse.ru

Плюсы и минусы использования солнечных электростанций

Такого развития альтернативных источников энергии, как сегодня, следовало ожидать. Катастрофическое ухудшение экологической ситуации в мире, а также необоснованная экономическая зависимость от традиционных источников, привело к тому, что ученые стали оценивать энергетический потенциал природных явлений и постепенно нашли методы его использования. Так, сейчас человечество имеет возможность использовать энергию солнца, ветра, движения воды, тепла и пр.

Одним из наиболее перспективных вариантов развития альтернативной энергетики в промышленном, хозяйственном и частном секторе является солнечная энергетика. Для получения солнечной энергии созданы специальные станции, преобразующие энергию солнечных лучей в электроэнергию.

В использовании такой электростанции, несмотря на то, что это действительно очень выгодный и экономичный метод, есть ряд плюсов и минусов.

Плюсы использования солнечных электростанций

  • Солнечная энергия - это возобновляемая энергия, которая не может иссякнуть (по крайней мене в масштабах человеческого мышления). В запасе у нас еще минимум 5 миллиардов лет, чтобы использовать Солнце для получения электроэнергии. Этого более чем достаточно, учитывая, что запасы нефти, газа и угля могут иссякнуть в ближайшие столетия.
  • Экологичность. Получение солнечной энергии по той технологии, которая применяется сейчас (с помощью солнечных панелей), абсолютно не вредит окружающей среде и не наносит никакого ущерба. А те загрязнения, которые вырабатываются при производстве и транспортировке солнечных систем ничтожно малы по сравнению с тем, какой урон экологии планеты наносит добыча традиционных ископаемых.
  • Большие возможности использования. Количество солнечного излучения, попадающего на Землю, настолько велико, что в несколько десятков тысяч раз превышает потребность в нем всего человечества. Это значит, что при правильной организации использования этой энергии на всей планете, человечество сможет обеспечить себя постоянным потоком электроэнергии всего из одного источника. При этом, благодаря его возобновляемости, мы не сможем превысить свою потребности и привести к недостаче ресурсов.
  • Высокая технологичность процесса. Помните, как рабочие добывают уголь? А нефть? Это очень масштабный процесс, который связан не только с большими трудовыми затратами и может быть опасен для жизни. В технологии получения солнечной энергии роль человека сведена к минимуму, да и процесс производства нельзя назвать рискованным.
  • Доступ к солнечной энергии можно получить в любой точке мира за редким исключением (города крайнего севера, где день может длиться от силы пару часов). Ни у одной страны в доступности к этому источнику не может быть привилегий, так как тут все равны. Разница лишь в уровне развития технологий, но это уже другой вопрос.
  • Простота эксплуатации. Солнечные станции, особенно домашние, практически не требуют технического обслуживание. Пару раз в год требуют чистки модули, в остальном же станция стабильно служит в среднем 25 лет. Кстати, большой плюс солнечных электростанций - их бесшумность.
  • Экономия. Следует сразу оговорить, что речь идет об экономии в долгосрочной перспективе. Во многих странах работают различные государственные программы, направленные на поощрение использования гражданами и предпринимателями альтернативный источников энергии. Так, в Украине действует “зеленый тариф” - завышенная цена, по которой государство покупает электроэнергию, полученную альтернативным экологичным способом.

Минусы использования солнечных электростанций

  • Высокая стоимость. Будьте готовы к тому, что солнечная электростанция - удовольствие не из бюджетных, если говорить о разовом вложении средств. Выгоды, безусловно, от такой станции будет куда больше, но, опять же, в долгосрочной перспективе. При грамотной организации таких систем, с учетом всех базовых затрат, получение солнечной энергии обходится дешевле, чем электричество из сети.
  • Изменчивость. Количество полученной энергии напрямую зависит от интенсивности солнечного излучения, так что, например, в наших широтах, летом СЭС работают намного эффективнее, чем в холодное время года. То же самое можно сказать и о пасмурных днях, и об утреннем и вечернем времени суток. Именно из-за этого системы без аккумуляторов на данный момент не могут использоваться в качестве основных источников энергии. Все это не такая уж и большая проблема, но все же могут возникать некоторые трудности.
  • Дорогие системы хранения энергии. Чтобы использование электроэнергии было максимально эффективным, используются аккумуляторы, которые хранят ее запасы и, скажем так, сглаживают график ее подачи. Благодаря аккумуляторам система работает более стабильно, но на их покупку также придется потратиться.
  • СЭС требует площадей. Это может быть земля, стена здания, либо же крыша, но место все же нужно выделить.

Сопоставимы ли недостатки солнечных электростанций с преимуществами - решать вам.

Но мы твердо уверены, что энергетическая независимость и сохранение окружающей среды стоят этих вложений.

ekotechnik.ua

Виды солнечных электростанций. Виды СЭС. Фотоэлектрические и термодинамические солнечные электростанции



Виды СЭС

Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. СЭС бывают двух видов:

1. фотоэлектрические СЭС - непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора.

2. термодинамические СЭС - преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций.

Фотоэлектрические солнечные электростанции

Главным элементом фотоэлектрических солнечных станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Фотоэлектрические преобразователи отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД.

Солнечные батареи используют для энергоснабжения автономных потребителей малой мощности, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолётов. Есть надежда, что в будущем им найдут применение в отоплении и электроснабжении жилых домов.

Термодинамические солнечные электростанции

В устройстве термодинамических солнечных электростанций используют теплообменные элементы с селективным светопоглощающим покрытием. Они способны поглощать до 97% попадающего на них солнечного света. Эти элементы даже за счет обычного солнечного освещения могут нагреваться до 200°С и более. С помощью них воду превращают в пар в обычных паровых котлах, что позволяет получить эффективный термодинамический цикл в паровой турбине. КПД солнечной паротурбинной установки может достигать 20%.

На основе этого эффекта была разработана конструкция аэростатной солнечной электростанции. Источником энергии в ней является баллон аэростата, заполненный водяным паром. Внешняя часть баллона пропускает солнечные лучи, а внутренняя покрыта селективным светопоглощающим покрытием, и позволяет нагревать содержимое баллона до 150-180°С. Полученный внутри пар будет иметь температуру 130-150°С, а давление такое же как атмосферное. Распыляя воду внутри баллона с перегретым паром, получают генерацию пара.

Пар из баллона отводится в паровую турбину посредством гибкого паропровода, а на выходе из турбины превращается в конденсаторе в воду. Из него воду с помощью насоса подают обратно в баллон. За счет пара накопленного за день, такая электростанция может работать и ночью. В течение суток мощность турбогенератора можно регулировать в соответствии с потребностями.

Главной проблемой является способ размещения солнечных аэростатных электростанций. Такие электростанции можно размещать над землей, над морем или в горах. В каждом случае есть свои плюсы и минусы. Здесь необходимо все учитывать и длину паропровода, и место размещения турбогенератора, и то, чтобы баллоны не мешали движению самолетов.

Существуют и другие способы получения энергии от солнца, и если удастся решить все проблемы, то спрос на такую продукцию может быть практически неограничен. С помощью новых разработок можно будет решить проблемы энергоснабжения отсталых труднодоступных районов, сократить потребление топливных ресурсов в больших мегаполисах, защитить окружающую среду от излишнего загрязнения выбросами вредных веществ.



www.gigavat.com

Плюсы и минусы солнечной энергии

Солнечная энергетика - активно развивающееся направление в энергоснабжении частных и общественных зданий. Каковы плюсы и минусы такого природного источника энергии, как солнечное излучение?

Преимущества солнечной энергии

1. Возобновляемость

Говоря о солнечной энергии, в первую очередь, необходимо упомянуть, что это - возобновляемый источник энергии, в отличие от ископаемых видов топлива - угля, нефти, газа, которые не восстанавливаются. По данным NASA еще порядка 6.5 млрд. лет жителям Земли не о чем беспокоиться - приблизительно столько Солнце будет согревать нашу планету своими лучами до тех пор, пока не взорвется. 

2. Обильность

Потенциал солнечной энергии огромен - поверхность Земли облучается 120 тыс. тераваттами солнечного света, а это в 20 тыс. раз превышает общемировую потребность в ней. 

3. Постоянство

Кроме того, солярная энергия неисчерпаема и постоянна - ее нельзя перерасходовать в процессе удовлетворения нужд человечества в энергоносителях, так что ее хватит в избытке и на долю будущих поколений.

4. Доступность

Помимо прочих достоинств солнечной энергии, она доступна в каждой точке мира - не только в экваториальной зоне Земли, но и в северных широтах. Скажем, Германия на данный момент занимает первое место в мире по использованию энергии солнца и обладает максимальным ее потенциалом. 

5. Экологическая чистота

В свете последних тенденций в борьбе за экологическую чистоту Земли, солнечная энергетика - это наиболее перспективная отрасль, которая частично заменяет энергию, получаемую от невозобновляемых топливных ресурсов и, тем самым, выступает принципиальным шагом на пути защиты климата от глобального потепления. Производство, транспортировка, монтаж и использование солнечных электростанций практически не сопровождается вредными выбросами в атмосферу. Даже если они и присутствуют в незначительной мере, то по сравнению с традиционными источниками энергии - это почти что нулевое воздействие на окружающую среду. 

6. Бесшумность

За счет того, что в системах на солнечном ресурсе нет никаких движущихся узлов, как, например, в генераторах, выработка электроэнергии происходит бесшумно. 

7. Экономичность, низкие эксплуатационные расходы

Перейдя на солнечные батареи в качестве автономного источника энергии, собственники частых домов получают ощутимую экономию. Немаловажно и то, что обслуживание систем энергоснабжения на солнечных батареях характеризуется низкими затратами - необходимо лишь несколько раз в год подвергать чистке солнечные элементы, а гарантия производителя на них, как правило, составляет 20-25 лет.

8. Обширная область применения

Солнечная энергия обладает широким спектром приложений - это и выработка электроэнергии в регионах, где отсутствует подключение к централизованной системе электроснабжения, и опреснение воды в Африке, и даже снабжение энергией спутников на околоземной орбите. Не напрасно солярную энергию последнее время называют "народной" - это название отражает простоту ее интегрирования в систему электроснабжения дома, как в случае с фотоэлектрическими, так и с тепловыми элементами. 

9. Инновационные технологии

С каждым годом технологии в сфере производства солнечных батарей становятся все более совершенными - тонкопленочные модули вводятся непосредственно в строительные материалы еще на этапе возведения сооружений. Японский концерн Sharp - лидер в производстве солнечных панелей, недавно внедрил инновационную систему прозрачных накопительных элементов для оконного остекления. Современные достижения в области нанотехнологий и квантовой физики позволяют говорить о возможном увеличении мощности солнечных панелей в 3 раза.

Недостатки солнечных источников энергии

1. Высокая стоимость

Бытует мнение, что солнечная энергия относится к разряду дорогостоящего ресурса - это, пожалуй, самый спорный вопрос из всех положительных и отрицательных аспектов ее использования. За счет того, что обустройство дома солнечными накопительными элементами обходится в немалую сумму на начальном этапе, многие государства (но пока не Россия) поощряют использование данного экологически чистого источника энергии путем выдачи кредитов и оформления договоров о лизинге. 

2. Непостоянство

За счет того, что солнечный свет отсутствует в ночное время, а также в пасмурные и дождливые дни, солнечная энергия не может служить основным источником электроэнергии. Но, по сравнению с ветрогенераторами, это, все-таки, более стабильный вариант. 

3. Высокая стоимость аккумулирования энергии

Аккумуляторные батареи, позволяющие накапливать энергию и сглаживать, в какой-то мере, нестабильность поступления солнечной энергии, отличает высокая цена, доступная не каждому домовладельцу. Упрощает ситуацию тот факт, что пик потребления электроэнергии приходится как раз на светлое время суток.

4. Незначительное загрязнение окружающей среды

Несмотря на то, что по сравнению с производством и переработкой других видов энергоресурсов солнечная энергия наиболее дружественна к природной среде, некоторые технологические процессы изготовления солнечных панелей сопровождаются выбросом парниковых газов, трифторида азота и гексафторида серы. 

5. Применение дорогостоящих и редких компонентов

Выпуск тонкопленочных солнечных панелей требует введения теллурида кадмия (CdTe) или селенида меди индия галлия (CIGS), которые являются редкими и дорогостоящими - это влечет за собой удорожание системы альтернативного энергоснабжения в целом.

6. Малая плотность мощности

Одним из важных параметров источника электроэнергии выступает средняя плотность мощности, измеряемая в Вт/м2 и характеризующая количество энергии, которое можно получить с единицы площади энергоносителя. Данный показатель для солнечного излучения составляет 170 Вт/м2 - это больше, чем у прочих возобновляемых природных ресурсов, но ниже, чем у нефти, газа, угля и в атомной энергетике. По этой причине, для выработки 1 кВт электроэнергии из солнечного тепла требуется значительная площадь солнечных панелей.

solarelectro.ru

Типы солнечных электростанций. Типы СЭС. Башенные, тарельчатые, параболические, комбинированные, аэростатные электростанции



Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

  • СЭС башенного типа
  • СЭС тарельчатого типа
  • СЭС, использующие фотобатареи
  • СЭС, использующие параболические концентраторы
  • Комбинированные СЭС
  • Аэростатные солнечные электростанции
  • Мобильные солнечные электростанции

Солнечные электростанции башенного и с концентратором параболического типа продуктивно работают в составе объемных соединений с сетью электростанций мощностью 30-200 МВт, между тем конструкции тарельчатого вида состоят из модулей и могут использоваться как самостоятельно, так и группами общей мощностью в несколько Мегаватт. Современные автономные солнечные электростанции могут получить гораздо большее распространение в индивидуальной электрификации частных домов и небольших общественных зданий из-за своей мобильности и небольших размеров.

Электростанции башенного и тарелочного типа позволяют получить более высокое КПД преобразования солнечной энергии в электрическую при меньший стоимости оборудования, чем у параболических, поэтому они также есть все шансы стать электростанциями близкого будущего.

Солнечные электростанции башенного типа (СЭС башенного типа)

СЭС башенного типа, солнечные электростанции

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрыт чёрным цветом для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.

Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар.

В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20%) и высокие мощности.

Пример: СЭС, построенная в Крыму

Крымская СЭС башенного типа, солнечные электростанции

Солнечные электростанции тарельчатого типа (СЭС тарельчатого типа)

СЭС тарельчатого типа, солнечные электростанции

Данный тип солнечных электростанций (СЭС) использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал - нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

Солнечные электростанции, использующие фотобатареи (СЭС, использующие фотобатареи)

СЭС, использующие фотобатареи, солнечные электростанции

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

Солнечные электростанции, использующие параболические концентраторы(СЭС, использующие параболические концентраторы)

СЭС, использующие параболические концентраторы, солнечные электростанции

Принцип работы данных солнечных электростанций (СЭС) заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

Параболические установки на сегодняшний день наиболее развитая из солнечных энергетических технологий и именно они, вероятнее всего, будут применяться в ближайшем будущем в крупных проектах.

СЭС, использующие двигатель Стирлинга

СЭС, использующие двигатель Стирлинга, солнечные электростанции

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Комбинированные солнечные электростанции (Комбинированные СЭС)

Комбинированные СЭС, солнечные электростанции

Комбинированные электростанции могут совмещать в себе несколько типов солнечных электростанций. Так например на одной территории станции будут запараллелены установки тарельчатого или параболического типа и солнечных батарей. Также, другим примером может служить то, когда на солнечной электростанции дополнительно устанавливают теплообменные конструкции для получения горячей воды, которая может быть использована для горячего водоснабжения, отопления или технических потребностей.

Часто на солнечных электростанциях (СЭС) различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Аэростатные солнечные электростанции

Аэростатные солнечные электростанции

Солнечные аэростатные электростанции самые энергоэффективные электростанции, они способны собрать до 97% солнечной энергии, при этом этот тип сооружений занимает малые территории поверхности, так как расположенное на поверхности земли оборудование занимает слишком мало места, а громоздкий баллон аэростата с фотоэлектрическим слоем, расположен в воздухе и способен поглощать солнечные лучи практически полностью в любое время суток, независимо от погодных условий за счет способности подниматься и опускаться на необходимую высоту.

Особо стоит отметить, факт того, что расположение таких электростанций не ограничивается поверхностью земли и воды. Китайский ученый Ван Ли предположил такой вид электростанций для использования в горах Тибета, с расположением баллонов аэростатов выше слоя облаков, при этом электроэнергией по расчетам ученого обеспечатся не только высокогорные районы, но и близ лежащие Китайские провинции.



www.gigavat.com

Преимущества солнечной энергетики. Недостатки солнечной энергетики.

Солнечная энергетика - отрасль хозяйства, связанная с использованием солнечного излучения для получения энергии. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии, не вызывает вредных отходов и является экологически чистой. Солнечная энергетика основывается на том, что поток солнечного излучения, проходящего через участок площадью 1 м.кв., расположенный перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м.кв. (cолнечная постоянная). Через поглощение, при прохождении атмосферы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) - 1020 Вт/м.кв. Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичный горизонтальный участок как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение еще в два раза меньше. Известны следующие способы получения энергии за счет солнечного излучения:

1. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

2. Преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью тепловых машин: а) паровые машины (поршневые или турбинные), использующих водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; б) двигатель Стирлинга и т.д.

3. Гелиотермальная энергетика - преобразование солнечной энергии в тепловую за счет нагрева поверхности, поглощающей солнечные лучи.

4. Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).

Недостатки солнечной энергетики

Для строительства солнечных электростанций требуются большие площади земли через теоретические ограничения для фотоэлементов первого и второго поколения. К примеру, для электростанции мощностью 1 ГВт может понадобиться участок площадью несколько десятков квадратных километров. Строительство солнечных электростанций такой мощности может привести к изменению микроклимата в прилегающей местности, поэтому устанавливают в основном фотоэлектрические станции мощностью 1-2 МВт недалеко от потребителя или даже индивидуальные и мобильные установки.

Фотоэлектрические преобразователи работают днем, а также в утренних и вечерних сумерках (с меньшей эффективностью). При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме этого, произведенная ими электроэнергия может резко и неожиданно колебаться из-за изменений погоды. Для преодоления этих недостатков на солнечных электростанциях используются эффективные электрические аккумуляторы. На сегодняшний день эта проблема решается созданием единых энергетических систем, объединяющих различные источники энергии, которые перераспределяют производимую и потребляемую мощность. Сегодня

alternativenergy.ru

Минусы солнечных электростанций (СЭ)

Минусы солнечных электростанций (СЭ)

С недавних пор в солнечной энергетике произошли большие перемены, которые свели практически все минусы использования солнечных электростанций к нулю.

Итак разберём все основные минусы солнечных электростанций по порядку:минусы солнечных электростанций

  1. Зависимость от погодных условий и времени суток - ранее считалось, что солнечные электростанции очень сильно зависят от погодных условий и их применение ограничивалось только странами и континентами, на которых солнечная погода стояла круглый год, например Африка, Австралия и т.д.  Но не так давно крупными энергетическими компаниями были проведены исследования активности солнца в разных погодных условиях.  Данные исследования позволили собрать необходимые данные, которые внесли корректировки при разработки новейших солнечных батарей (модулей), способных получать солнечную энергию даже в пасмурную погоду, с учётом того что идёт дождь и на протяжении нескольких дней нет прямых солнечных лучей.  Единственное на что стоит обратить внимание так это то что в течении ночного времени суток, электростанция не заряжается, так как нет источника энергии т.е. солнца. Но тут как вы понимаете и всплывает ещё один минус это аккумулирование солнечной энергии.
  2. Аккумулирование солнечной энергии – простыми словами это сохранение энергии в аккумуляторах для последующего использования  в период, когда нет солнца т.е. ночью. Возможно раньше это и была проблема и считалось минусом солнечной электростанции, так как производители аккумуляторов не уделяли внимание солнечной энергетике, но в последнее время такие производители аккумуляторов, как Bosch, SMA, Solarwatt и другие,  сделали прорыв в данной области и сейчас они выпускают серийные аккумуляторы, специально предназначенные для солнечных электростанций, которые  имеют высокое количество циклов разряд-заряд, что позволяет использовать их в течении 15 лет. Такие аккумуляторы не только позволяют электростанциям долго работать, но и сокращают до минимума потерю электроэнергии при длительной эксплуатации.
  3. Дублирование солнечных электростанций - обычно такое применение СЭ происходит при использовании в промышленных производствах, но плюс это или минус решать Вам, скорее это альтернатива и гарантия того что у Вас на производстве не будет перебоев с электроэнергией. И также не маловажный плюс при использовании солнечных электростанций это  продажа излишков электроэнергии государству или иным физическим или юридическим лицам.
  4. Отчистка поверхностей солнечных модулей – периодическая чистка солнечных батарей от пыли, грязи и прочего мусора.  Да согласен необходимость такая есть,  но в последние годы производятся модули из прочных влаго и пыли отталкивающих материалов. Теперь отчистку батарей нужно проводить примерно 1-2 раза в год, также нужно учесть что больших затрат времени это не потребуется и с данной работой может справиться практически любой человек при предварительном ознакомлении с инструкцией по эксплуатации.
  5. Высокая стоимость солнечной электростанции – за последние 5 лет стоимость солнечных электростанций сократилась разы, а учитывая отсутствие затрат на обслуживание и ремонт электростанции и модулей, можно посчитать предварительную выгоду. Напомним что сейчас такие крупные компании, как Solarwatt  дают  гарантию на готовые солнечные электростанции  до 40 лет и гарантируют Вам, что Вам не потребуется вмешиваться в работу станции, ремонтировать её или осуществлять замену модулей.

Необходимость покупки солнечных электростанций

Итог: Из всех вышеперечисленых минусов солнечных электростанций мы видим что часть просто отодвинута временем, а другая часть из них или не актуальна либо вообще не минус, а плюс. Большая часть европейцев, в том числе и немцы стараются сейчас переходить на солнечные источники электроэнергии так как плюсов солнечных электростанций становиться всё больше и больше и сейчас  решение купить солнечную электростанцию выглядит более чем реально.

Также вы можете прочитать статью: плюсы использования солнечных электростанций

sunzona.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта