Презентация на тему: Возобновляемые источники энергииСолнечная энергетика
Возобновляемые источники энергии Солнечная энергетика
Солнечная энергия Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1353 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше. Возможная выработка энергии уменьшается из-за глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.
Распределение интенсивности по спектру солнечного излучения Распределение интенсивности по спектру солнечного излучения
Интенсивность солнечного излучения
Интенсивность солнечного излучения
Карта интенсивности солнечного излучения на территории России
Продолжительность солнечного сияния в год Наибольшую интенсивность поток энергии имеет в мае, июне и июле. В этот период в средней полосе России на 1 кв. метр поверхности приходится 5 кВт.час в день. Наименьшая интенсивность в декабре-январе, когда 1 кв. метр поверхности приходится 0,7 кВт.час в день.
Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов. Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; двигатель Стирлинга и т. д. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах). Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор). Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.
Фотоэлектричество
Солнечный фотоэлемент
P - n переход в солнечном элементе
Вольт – амперная характеристика p - n перехода
Эквивалентная схема солнечного элемента
Основные параметры фотоэлемента
Виды солнечных фотоэлементов Все фотоэлектрические элементы представлены четырьмя поколениями: Первое составляют монокристаллические кремниевые элементы, способные генерировать электрическую энергию от источника излучения, длина волны которого совпадает с таковой солнечного света. Элементы подобного типа – основная технология, применяемая в производстве коммерческих солнечных батарей: ей принадлежит 86% рынка земных фотоэлектрических элементов. Второе поколение основано на использовании тонких эпитаксиальных полупроводниковых батарей. Существует два класса эпитаксиальных фотогальванических элементов: космические и земные. Космические эффективны на 28-30%, но стоимость одного ватта производимой ими энергии выше, чем у тонкопленочных конкурентов (земных фотоэлементов), однако беда последних – КПД, не превышающий 5-7%. Их использование в космических проектах пока кажется весьма сомнительным. Ряд технологий и полупроводниковых материалов в настоящее время рассматриваются в плане эффективности их применения в создании солнечных элементов: аморфный кремний, микрокристаллический кремний, теллурид кадмия, а также создание тонких Ga-As-пленок для космической индустрии (с потенциальным КПД до 37%) - все это сейчас на стадии разработки. Фотоэлектрические элементы второго поколения занимают лишь малую часть рынка применяемых на Земле батарей, но примерно 90% космического принадлежит именно им.
Виды солнечных фотоэлементов Третье поколение фотогальванических элементов значительно отличается от предыдущих двух. Оно представлено квантовыми точками (фрагментами проводника или полупроводника, ограниченными по всем трём пространственным измерениям, содержащими электроны; они настолько малы, что осуществимы квантовые эффекты) и устройствами со встроенными углеродными нанотрубками. Их КПД, по мнению ученых, к моменту начала широкомасштабного производства достигнет 45%. Данное поколение фотоэлектрических элементов помимо упомянутых включает еще и фотоэлектрохимические, нанокристаллические и полимерные солнечные батареи, применение которых будет осуществимо только на земной поверхности. Все представители третьего поколения пока находятся на этапе разработки или испытаний. Не существующее на данный момент четвертое поколение солнечных батарей предположительно будет представлено композитными фотогальваническими элементами, в которых будут сочетаться полимеры и наночастицы, образующие один монослой. В дальнейшем эти тонкие слои могут быть совмещены с образованием полноценных, более эффективных и экономичных солнечных батарей, что будет достигнуто за счет следующего эффекта, кстати, частично уже используемого NASA в проекте по исследованию Марса: первым слоем фотоэлемента будет тот, что превращает в электроток разные типы света, вторым – преобразующий в электроэнергию свет прошедший и не уловившийся в первом, а последний предназначен для инфракрасных лучей. Таким образом будет достигнуто использование почти полного спектра улавливаемого излучения.
Виды солнечных фотоэлементов
Солнечная электростанция состоит из:
Схемы работы солнечной электростанции
Схемы работы солнечной электростанции
Передвижная система управления и контроля на солнечных батареях
