Слънчевата енергия - преглед на текущото състояние на енергийната човечеството

Слънчевата енергия

Почти всички източници на енергия, които ние все още говорим, един или друг начин да използват слънчевата енергия: въглища, нефт, природен газ, не са нищо друго, освен "консерви" слънчева енергия. Той се намира в горивото от незапомнени времена; под въздействието на слънчевата светлина и топлина в света се отглеждат растения натрупват енергията на, и след дълъг процес се превърна в днес се използва гориво. Sun всяка година ще даде на човечеството милиарди тона зърно и дървен материал. Енергията на реки и планински водопади също идва от слънцето, който поддържа водния цикъл на Земята.

Във всички тези примери, слънчевата енергия се използва индиректно чрез редица междинни трансформации. Изкушаващо е да се изключат тези трансформации, и да намерим начин директно да конвертирате топлина и светлина лъчи на слънцето, падайки на земята, в механична или електрическа енергия. Само за три дни слънцето изпраща на Земята толкова енергия, колкото се установи във всички проучени запаси от изкопаеми горива, както и за 1-170 000 000 000 J. голямата част от тази енергия се разсейва или абсорбира от атмосферата, особено в облаците, а само една трета от него достига повърхността на земята .. , Всичко от енергията, излъчвана от Слънцето, по-голямата част, която получава на Земята, в 5000000000 пъти. Но дори и такава "незначителна" стойност в 1600 пъти повече енергия, която се дава от всички други източници, взети заедно. Слънчевата енергия, която пада върху повърхността на езеро, се равнява на силата на голяма електроцентрала.

Според легендата, Архимед, а на брега, да унищожи врага флота Роман в Сиракуза. Как? С помощта на запалителни огледала. Известно е, че тези огледала са направени в VI век. А средата на XVIII век френски учен Buffon експериментира с голям вдлъбнато огледало, състоящо се от множество малки плосък. Движеха се и се концентрира върху една точка отразява слънчевите лъчи. Този апарат е способен на ясно летен ден от разстояние от 68 м, а бързо възпламени импрегниран със смола дърво. По-късно, вдлъбнато огледало с диаметър от 1.3 m е произведен във Франция, в центъра на които може да се вземе в продължение на 16 секунди, за да се стопи железния прът. В Англия, голям полиран двойноизпъкнали стъкло, с негова помощ е в състояние да стопи желязо за три секунди, и гранит - на минута.

В края на ХIХ век на Световното изложение в Париж, изобретателят О. Musho демонстрира insolyator - по същество първото устройство преобразува слънчевата енергия в механична енергия. Но принципът е един и същ: голям вдлъбнати огледала фокусират слънчевата светлина на котел, който задвижва печатната машина прави 500 щампи вестници на час. След няколко години в Калифорния построен, действащи на същия принцип конична рефлектор в двойка с капацитет на парен двигател от 15 литра. а.

Днес, за превръщане на слънчевата радиация в електрическа енергия, имаме две възможности: да използват слънчевата енергия като източник на топлина за производство на енергия чрез конвенционални методи (например, чрез турбогенератори) или директно преобразуване на слънчевата енергия в електрическа енергия в слънчеви клетки. Изпълнение на двете възможности е все още в начален стадий. Значително по-голям мащаб слънчевата енергия се използва след огледала концентрация използване - за топене вещества, дестилация на вода, отопление, отопление и т.н ...

Тъй като енергията на слънчевата радиация е разпределена на голяма площ (с други думи, е с ниска плътност), всяка инсталация за директно използване на слънчевата енергия за събиране устройство трябва да има (колектор) с достатъчна повърхност.

Най-простото устройство от този вид е равна на колектора; По принцип е черна плоча, добре изолирани от дъното. Той е покрит със стъкло или пластмаса, която предава светлина, но не предава инфрачервено излъчване на топлина. В пространството между плочата и стъклото често се поставя железен тръба, през която тече вода, масло, живак, въздух, серен диоксид, и така нататък. Н. слънчевата радиация прониква през стъкло или пластмаса в резервоара се абсорбира от черен тръба и плаката и се нагрява работната среда в епруветки. Термично радиация не може да избяга от резервоара, така че е значително по-висока температура (Na 200-500 ° С) от температурата на околната среда. Това показва така наречения парников ефект. Обикновените оранжерии градина, по същество, са прости слънчеви колектори. Но колкото по-далеч от тропиците, толкова по-малко ефективен хоризонталната колектор, и да го превърне в Слънцето е твърде трудно и скъпо. Следователно, тези колектори обикновено са монтирани на определено оптимален ъгъл на юг.

По-трудно и скъпо колектор е вдлъбнато огледало, която се концентрира падащата светлина в малко пространство около определена геометрична точка - фокус. На отразяващата повърхност на огледалото е направен от метализирана пластмаса или съставени от много малки плоски огледала, свързани с параболична голяма база. Благодарение на специалните механизми на колекторите от този тип е постоянно се обръща към слънцето, тя позволява да се съберат възможно най-голям размер на слънчевата радиация. Температурата в работните огледални колектори пространство достига 3000 ° С и по-горе.

Слънчевата енергия е сред най-материал от типа на производството на енергия. Мащабните използване на слънчевата енергия води до огромно увеличение на материалните изисквания, а оттам и на работната сила за добив на суровини, неговото обогатяване, които получават материали, производствени хелиостати колектори, друго оборудване, тяхното транспортиране. Изчисленията показват, че за производството на 1 MW електроенергия годишно използване на слънчевата енергия трябва да прекарат от 10 000 до 40 000 човекочаса. В традиционната енергия от изкопаеми горива, цифрата е 200-500 човекочаса.

Досега електрическа енергия, роден на слънчевите лъчи, е много по-скъпа от тази, получена чрез конвенционални методи. Учените се надяват експериментите, които те държат в пилотни инсталации и централи, ще ви помогнат да се реши не само технически, но и икономически проблеми. Но, въпреки това, преобразуватели на станцията на слънчевата енергия и сграда, с които работят.

От 1988 година, на Кримския слънчева електроцентрала работи на Керченския полуостров. Изглежда здрав разум определя от мястото си. Е, ако и когато за изграждането на такива станции, така че е на първо място в края на курорти, санаториуми, домове за отдих, туристически маршрути; на ръба, където ще трябва много енергия, но това е още по-важно да се поддържа чиста околна среда, с много просперитет е и особено чист въздух, здравословен за хората.

Кримската SES малък - капацитет на 5 MW. В известен смисъл това е - тест за якост. Въпреки че изглежда, какво още е необходимо да се опитате, когато знаем, че на строителния geliostantsy в други страни.

На остров Сицилия в началото на 80-те даде текущата слънчева електроцентрала с капацитет 1 MW. Нейната основна операция е и кула. Огледала фокусират слънчевите лъчи върху приемник, разположен на височина от 50 метра. Там, пара се генерира с температура над 600 ° С, който задейства конвенционална турбина, свързана към него алтернатор. Безспорно доказано, че този принцип може да работи 10-20 MW централа, както и много повече, ако групирането на подобни модули, които ги свързват един с друг.

Няколко различни видове електроцентрала в южната част на Испания Alkerii. Тя се различава с това, че се фокусира върху върха на кулата слънчевата топлина задвижва натриев цикъл и че вече нагрява водата в пара поколение. В такова изпълнение редица предимства. Натриев топлоакумулатора осигурява не само непрекъсната работа електроцентрала, но дава възможност за частично натрупват излишна енергия за използване при облачно време и през нощта. Испански централа разполага с общо 0,5 MW. Но много по-големи от тях могат да бъдат създадени по принцип му - до 300 MW. В инсталации от този тип на концентриране на слънчева анергичноств е толкова висока, че ефективността на процеса на парна турбина не е по-лошо от традиционните топлоелектрически централи.

Според експерти, най-атрактивната идеята за превръщането на слънчевата енергия е използването на фотоелектричния ефект в полупроводници.

Но, например, мощност на слънчеви батерии в близост до екватора с дневна производителност от 500 MWh (около толкова енергия, произвежда доста голяма ВЕЦ) с ефективност 10% ще изисква ефективна повърхностна площ от около 500000 m 2. Ясно е, че такова голямо количество слънчеви полупроводникови елементи могат. изплати само когато тяхното производство ще бъде много евтино. Ефективността на слънчеви централи в други зони на Земята ще бъде малък, поради нестабилните метеорологични условия, сравнително ниска интензивност на слънчевата радиация, която е дори в слънчеви дни се абсорбира силно от атмосферата, както и вибрациите, причинени от смяната на деня и нощта.

Работата е в ход, са приблизителни. те все още са, разбира се, не е в полза на слънчевата енергия днес тези сгради са все още сред най-сложните и най-скъпи технически методи използват gelioenergii. Ние се радваме на нови пътища, нови идеи. Не недостиг от тях. С въвеждането на по-зле.