Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
пособие ВИЭ.doc
Скачиваний:
29
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
1.23 Mб
Скачать

6.9. Солнечные системы для получения электроэнергии.

Концентрация солнечной энергии позволяет получать высокие температуры

для работы теплового двигателя с хорошим КПД. Мощность одного параболического концентратора с диаметром 30м составляет

π(15м)2 *(1кВт/м2) = 700кВт,

что позволяет получить до 200кВт электроэнергии. Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и её преобразования в теплоту и энергию. Для эффективной работы СЭС требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления. Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приёмника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя (рабочего тела). Для размещения СЭС лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны. В настоящее время СЭС строятся 2 типов: СЭС башенного типа и СЭС распределённого (модульного типа). В башенных СЭС используется центральный приёмник с полем гелиостатов, обеспечивающих степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем сложная, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 5500С, воздух и другие газы – до 10000С, низкокипящие органические жидкости (в т. ч. фреоны) – до 1000С, жидкометаллические теплоносители – до 8000С. Главным недостатком башенных СЭС является их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так для размещения СЭС мощностью 100МВт, требуется площадь в 220га, а для АЭС мощностью 1000МВт – всего 50га. Башенные СЭС до 10МВт нерентабельны, их оптимальная мощность должна быть не менее 100МВт, высота башни 250м.

В СЭС модульного типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболический цилиндрический концентратор солнечного излучения и приёмник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединён с электрогенератором. При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны чем башенные. В СЭС модульного типа используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.

7. Фотоэлектрическая генерация.

Поглощение электромагнитных излучений (фотонов) в полупроводниках приводит к разделению носителей зарядов и образованию электронно-дырочных пар и внутреннего электростатического поля. Устройство для получения электрического поля за счёт солнечного излучения называется фотоэлементом. Фотоэлементы способны при плотности солнечного излучения

1кВт/м2 создавать разность потенциалов 0,5 В и ток плотностью 300А/м2, т. е. имеют КПД 15%. В типичном солнечном элементе только половина солнечного излучения трансформируется в электрическую. Отдельные фотоэлементы размером 10*10см собираются в модули по 30 штук. В каждом модуле 30 колонок из последовательно соединённых элементов. Такое устройство создаёт ЭДС порядка 15 В, что достаточно для зарядки 12- ти вольтовой батареи. Конструкция фотоэлемента должна быть герметичной и водонепроницаемой. Наибольшее промышленное применение получили фотоэлементы на основе кремния, арсенида галлия и сульфата кадмия. Для получения электрической энергии могут быть использованы генераторы, работающие на принципах фотоэмиссии и термоэмиссии электронов.