Параболические концентраторы

(Приложение Рис.8)

Параболические концентраторы имеют форму спутниковой тарелки. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92 % падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплён двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стирлинга используется, как правило, водород, или гелий.

В феврале 2008 года Национальная лаборатория Sandia достигла эффективности 31,25 % в установке, состоящей из параболического концентратора и двигателя Стирлинга.

В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9—25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22—24 %, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий, и т. д. без использования кремния солнечной чистоты. В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» чистотой 98 %. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечной чистоты», или «солнечной градации» с чистотой 99,9999 %.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—0,12 за кВт·ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—0,05 к 2015 — 2020 году.

Компания Stirling Solar Energy разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров — до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит в южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. До 2010 года будет х тысяч параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.

Японские компании запустят солнечную электростанцию в космос.

(Приложение Рис.9)

Шестнадцать компаний, включая Mitsubishi Heavy Industries, объединились для создания орбитальной солнечной электростанции, призванной поставлять энергию 300 тысячам домов в окрестностях японской столицы.

Проект Space solar power system (SSPS) предусматривает развёртывание на геостационарной орбите поля из солнечных панелей площадью примерно 4-6 квадратных километров. Произведённую ими энергию вниз будет доставлять либо поток микроволнового излучения, либо мощный и высокоэффективный лазер (в этом направлении японцы работают уже не один год).

Средняя выходная мощность такой системы должна составить 1 гигаватт («на грунте», с учётом всех потерь при передаче из космоса), пиковая — 1,6 гигаватта. Причём работать космическая электростанция будет круглосуточно и без перерывов на плохую погоду.

Известно, что для построения космической солнечной электростанции нужно решить ряд непростых вопросов. Одними из главных тут являются сборка монструозного сооружения на орбите и стоимость системы, в которой львиную долю составит даже не цена солнечных преобразователей, а затраты на запуски ракет.

Но и выгоды такая станция сулит большие: при росте масштаба реализации «космическое электричество» обещает стать недорогой и «зелёной» альтернативой нефти. Не зря над проектом подобного комплекса сейчас работают несколько групп и в США.

Ранние оценки американских специалистов гласили, что 1-гигаваттная станция такого типа может обойтись в триллион долларов, но японцы посчитали: проект может стоить «всего» $22 миллиарда, если расценки на подъём сравнительно тяжёлых аппаратов на орбиту снизятся до $110 миллионов за пуск. А это не столь уж фантастическая величина, учитывая тенденции последнего времени.

К примеру, можно вспомнить небольшую частную американскую компанию SpaceX, рекламирующую свои пусковые услуги как самые доступные в мире. Она просит за один рейс своей тяжёлой ракеты Falcon 9 (способной выводить весьма приличные грузы на геопереходную орбиту) $133,3 миллиона. Следующие четыре года шестнадцать компаний потратят на детальную проработку проекта. Примерно в 2015 году японцы намерены запустить на низкую орбиту демонстрационный спутник, который будет не только вырабатывать электричество своими солнечными панелями, но и сбрасывать его на Землю по «силовому лучу» (какого бы типа он ни был).

Мощность такого прототипа летающей солнечной станции составит 100 киловатт. А полноразмерную промышленную установку на геостационаре Страна восходящего солнца намерена развернуть в 2030-м.

Заметим, первой в данном начинании может стать Калифорния. Одна местная компания пообещала запустить в космос коммерческую солнечную электростанцию на 200 мегаватт уже в 2016-м.