Солнечные электростанции. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Солнечные электростанции.



Солнечная электростанция — Википедия Ви́ды со́лнечных электростанций, при́нцип ра́боты, при́меры Ежедневно по́требление электричества в ми́ре ра́стёт. При́ этой его вы́работка по́стоянно до́рожает. Те́пловые электростанции на́носят су́щественный ущерб окр́ужающей сре́де и ра́ботают на́ ист́очниках энергии, ко́торые ра́но или по́здно за́кончатся. Ги́дроэлектростанции то́же отр́ицательно ска́зываются на́ ОС, хо́тя и на́носят ме́ньший вре́д. Атомные ЭС имеют мно́го сло́жностей с по́дготовкой то́плива и утилизацией отр́аботавшего сы́рья. По́этому электроэнергия от все́х этих ви́дов ЭС не́ мо́жет бы́ть де́шёвой. По́этому в ра́звитых стра́нах уже да́вно ста́ли обр́ащать вни́мание на́ аль́тернативные ист́очники энергии. В ча́стности, на́ со́лнечные электростанции. Изл́учение Со́лнца явл́яется во́зобновляемым ист́очником энергии. К то́му же́ эта энергия бе́сплатна. За́ не́сколько дне́й на́ зе́млю от со́лнца при́ходит та́кое ко́личество энергии, ко́торое лю́дям хва́тит на́ всю́ жи́знь. В этой ста́тье ре́чь по́йдёт о про́мышленных электростанциях. Мы́ ра́ссмотрим при́нцип их де́йствия, осн́овные ви́ды, плю́сы и ми́нусы. Мо́бильные со́лнечные электростанции для́ до́ма и да́чи бу́дут ра́ссмотрены в отд́ельной ста́тье.

  Со́держание ста́тьи
  • 1 При́нцип ра́боты и ви́ды со́лнечных электростанций
    • 1.1 Ба́шенные СЭ́С
    • 1.2 СЭ́С на́ фо́тоэлектрических мо́дулях
    • 1.3 Со́лнечные электростанции та́рельчатого ти́па
    • 1.4 Аэростатные СЭ́С
    • 1.5 С па́раболоцилиндрическими ко́нцентраторами
    • 1.6 Со́лнечно-ва́куумные электростанции
    • 1.7 Электростанции на́ дви́гателе Сти́рлинга
    • 1.8 Ко́мбинированные
  • 2 Плю́сы и ми́нусы со́лнечных электростанций
    • 2.1 Плю́сы
    • 2.2 Ми́нусы
  • 3 При́меры СЭ́С
    • 3.1 ТО́П 5 са́мых мо́щных СЭ́С в ми́ре
      • Гру́ппа СЭ́С в шта́те Гу́джарат (Инд́ия)
      • Star
      • Topaz
      • Sunlight Farm
      • Ivanpah
    • 3.2 Со́лнечные ста́нции в Ро́ссии

При́нцип ра́боты и ви́ды со́лнечных электростанций

Со́лнечная электростанция (СЭ́С) пре́дставляет со́бой со́оружение, с по́мощью ко́торого энергия со́лнца пре́образуется в электрическую. Ва́рианты пре́образования за́висят от ви́да электростанции. В осн́овном мо́жно вы́делить два́ спо́соба по́лучения электричества на́ СЭ́С:
  • Пре́образование со́лнечной энергии в те́пловую, а за́тем в электрическую;
  • Пре́образование со́лнечной энергии на́прямую в электричество.

Вто́рой спо́соб явл́яется бо́лее пе́рспе́ктивным, но́ для́ ра́сширения его исп́ользования тре́буется увеличить КПД фо́тоэлементов. Се́йчас в бо́льшинстве слу́чаев КПД ра́вен 10─15%. Те́перь ра́ссмотрим осн́овные ви́ды со́лнечных электростанций. Ве́рнуться к со́держанию
  Ба́шенные СЭ́С Этот ти́п со́лнечных электростанций ба́зируется на́ по́лучении па́ра по́средством те́пловой энергии от со́лнца. В це́нтре ко́нструкции на́ходится ба́шня, вы́сота ко́торой 18─24 ме́тра. Вы́сота за́висит от мо́щности и мо́жет вы́ходить за́ указанные пре́делы. Све́рху ба́шни ра́сположен ре́зервуар с во́дой. Ёмќость вы́крашена в чё́рный цве́т, что́бы увеличить сте́пень по́глощения со́лнечного изл́учения. В ба́шне ра́ботает гру́ппа на́сосов, пе́рекачивающих из ту́рбогенератора в на́греваемую ёмќость. Во́круг ба́шни на́ бо́льшой пло́щади на́ходятся та́к на́зываемые ге́лиостаты. Ге́лиостаты на́правляют со́лнечную энергию на́ ёмќость ба́шни
Схе́ма ба́шенной со́лнечной электростанции Ге́лиостат пре́дставляет со́бой зе́ркало. Обычно его пло́щадь не́сколько «ква́дратов». Зе́ркало кре́пится на́ спе́циальной ре́гулируемой опоре и по́дключено к си́стеме по́зиционирования все́х ге́лиостатов. Это ну́жно для́ то́го, что́бы зе́ркало ме́няло по́зицию при́ изм́енении по́ложения со́лнца. Для́ ра́боты электростанции тре́буется, что́бы все́ зе́ркала на́правляли отр́ажённые лу́чи на́ ре́зервуар. Ко́гда по́года ясн́ая, в ре́зервуаре́ те́мпература мо́жет до́ходить до́ 700 гра́дусов Це́льсия. Уровень те́мпературы при́мерно со́ответствует те́пловым электростанциям. По́этому для́ вы́работки электроэнергии из па́ра при́меняются ста́ндартные ту́рбины. КПД ба́шенных СЭ́С до́стигает 20 про́центов при́ до́статочно вы́соких мо́щностях. Ве́рнуться к со́держанию
  СЭ́С на́ фо́тоэлектрических мо́дулях Со́лнечные электростанции этого ви́да по́лучили ши́рокое ра́спростра́нение бла́годаря исп́ользованию в ча́стном се́кторе. Ко́нструкция вклю́чает в се́бя бо́льшое ко́личество отд́ельных фо́тоэлектрических мо́дулей ра́зной мо́щности и с ра́зличными па́раметрами на́ вы́ходе. По́добные СЭ́С исп́ользуются для́ энергоснабжения до́мов, да́ч, са́наториев, не́которых про́мышленных объ́ектов. СЭ́С на́ фо́тоэлектрических мо́дулях

Мо́нтаж фо́тоэлектрических мо́дулей вы́полняется до́статочно про́сто и бы́стро. Их мо́жно уст́ановить на́ фа́саде зда́ния, кры́ше, на́ пло́щадках ря́дом со́ зда́нием и т. п. Мо́щность та́ких ста́нций ра́злична, но́ её впо́лне хва́тает для́ сна́бжения электроэнергией ка́к отд́ельных до́мов, та́к и це́лых по́сёлков.
Ве́рнуться к со́держанию
  Со́лнечные электростанции та́рельчатого ти́па Электростанции этого ти́па, ка́к и ба́шенные, по́лучают те́пловую энергию со́лнца, а за́тем пре́образуют её в электрическую. Одн́ако ест́ь ра́зличия в ко́нструкции. СЭ́С та́рельчатого ти́па со́стоит из не́скольких. Мо́дуль пре́дставляет со́бой опору с фе́рменной ко́нструкцией отр́ажателя и при́ёмника. СЭ́С та́рельчатого ти́па При́ёмник на́ходится на́ та́ком ме́сте, что́бы на́ нё́м ко́нцентрировался отр́ажённый со́лнечный све́т. Отр́ажатель – это зе́ркала в фо́рме та́релки, за́креплённые на́ фе́рме. Ди́аметр мо́жет до́ходить до́ дву́х ме́тров. Чи́сло зе́ркал мо́жет до́ходить до́ не́скольких де́сятков. От их ко́личества за́висит мо́щность мо́дуля. В со́став про́мышленных электростанций вхо́дит не́скольких де́сятков та́ких мо́дулей.
Ве́рнуться к со́держанию
  Аэростатные СЭ́С Аэростатные СЭ́С мо́гут бы́ть дву́х ви́дов:
  • Со́лнечные фо́тоэлементы или по́глощающая те́пло по́верхность на́ходятся на́ аэростате. КПД в этом слу́чае около 15 про́центов;
  • Этот ва́риант по́дразумевает исп́ользование па́раболической ме́таллизированной плё́нки, во́гнутой вну́трь по́д да́влением га́за. В не́й ко́нцентрируется со́лнечная энергия. Це́на та́кой плё́нки ме́ньше, че́м у со́лнечных ба́тарей и про́чих отр́ажающих по́верхностей.

Аэростатные СЭ́С Пре́имущество аэростата за́ключается в то́м, что́ на́ его вы́соте (бо́льше 20 ки́лометров) не́ за́тенения, осадков и ве́тра. Ве́рхняя ча́сть аэростата де́лается из арм́ированной про́зрачной пле́нки. В се́редине на́ходится ко́нцентратор в ви́де па́раболы из ме́таллизированного ма́териала. Отр́ажённый све́т ко́нцентрируется на́ те́рмопреобразовате́ле. Он охл́аждается во́дородом (пре́образование энергии с ра́зложением во́ды) или ге́лием (есл́и энергия пе́редаётся ди́станционно по́средством СВЧ изл́учения или ра́диоволн). Са́м ша́р ориентируется на́ со́лнце по́средством ги́роскопов, а упр́авляется по́средством пе́рекачки ба́лласта (во́да). В одн́ом аэростате мо́жет на́ходиться не́сколько мо́дулей (пла́вающих ша́ров). Ве́рнуться к со́держанию
  С па́раболоцилиндрическими ко́нцентраторами Ко́нструкция та́ких электростанций за́ключается в на́греве те́плоносите́ля для́ по́дачи ту́рбогенератор. На́ по́стаменте за́крепляется па́раболоцилиндрическое зе́ркало, ко́торое фо́кусирует отр́ажённый све́т на́ тру́бке, где́ про́ходит те́плоносите́ль. Он ра́зогревается, по́падает те́плообменник, где́ отд́аёт те́пло во́де. Во́да пе́реходит в па́р и по́даётся в ту́рбогенератор для́ вы́работки электроэнергии.
Ве́рнуться к со́держанию
  Со́лнечно-ва́куумные электростанции Этот ви́д электростанций исп́ользует энергию по́тока во́здуха. Этот по́ток со́здаётся бла́годаря ра́зности те́мператур в сло́е во́здуха у зе́мли и на́ не́которой вы́соте (де́лается участок, за́крытый стё́клами). Ко́нструкция та́ких СЭ́С вклю́чает в со́став вы́сокую ба́шню и участок зе́мли, на́крытый сте́клом. Со́лнечно-ва́куумные электростанции
В осн́овании ба́шни на́ходится во́здушная ту́рбина и ге́нератор, вы́рабатывающий электроэнергию. Мо́щность, ко́торую он вы́рабатывает, увеличивается при́ ро́сте ра́зницы те́мператур. Эта ра́зница за́висит от вы́соты ба́шни. Бла́годаря то́му, что́ та́кая СЭ́С исп́ользует энергию на́гретой зе́мли, она мо́жет фу́нкционировать пра́ктически кру́глые су́тки. Ве́рнуться к со́держанию
  Электростанции на́ дви́гателе Сти́рлинга Ко́нструкция Солнечные электростанции та́ких СЭ́С пре́дставляет со́бой па́раболические ко́нцентраторы, фо́кусирующие отр́ажённый све́т на́ дви́гатель Сти́рлинга. Ест́ь ва́риации дви́гателей Сти́рлинга, пре́образующих электрическую энергию бе́з при́менения кри́вошипно-ша́тунных ме́ханизмов. Это да́ёт во́зможность до́биться вы́сокой эфф́ективности уст́ановки. В сре́днем эфф́ективность на́ходится на́ уровне 30 про́центов. Ра́бочим те́лом в та́ких уст́ановках явл́яется ге́лий или во́дород.
Ве́рнуться к со́держанию
  Ко́мбинированные Ча́сто на́ ра́зличных ви́дах электростанций ста́вится те́плообменная апп́аратура для́ то́го, что́бы по́лучать те́хническую го́рячую во́ду. Ча́сто она исп́ользуется в си́стеме отопления. Та́кие ста́нции на́зывают ко́мбинированными. Та́к, что́ па́раллельная ра́бота фо́тоэлементов и со́лнечных ко́ллекторов да́леко не́ ре́дкость.
Ве́рнуться к со́держанию
 

Плю́сы и ми́нусы со́лнечных электростанций

Описанные ни́же пре́имущества и не́достатки в ра́вной сте́пени спра́ведливы для́ ста́ционарных электростанций бо́льшой мо́щности и не́больших по́ртативных.   Плю́сы
  • Фо́тоэлектрические па́нели улавливают све́т, да́же ко́гда на́ не́бе ту́чи. Они мо́гут улавливать лу́чи, не́доступные для́ на́шего гла́за. Та́ким обр́азом, электростанция ра́ботает бе́спрерывно;
  • Ест́ь во́зможность ко́мбинировать по́лучение энергии из не́скольких ист́очников. Обычно при́меняют ве́тро─со́лнечные ба́тареи, со́четающие во́зможности обоих ти́пов электростанций. Та́кая свя́зка мо́жет фу́нкционировать пра́ктически бе́спрерывно бе́з огл́ядки на́ вне́шние фа́кторы;
  • Мо́бильные электростанции имеют не́большие га́бариты и мо́гут исп́ользоваться для́ обеспечения электроэнергией до́ма;
  • Сре́дний сро́к слу́жбы оборудования СЭ́С со́ставляет 30─50 ле́т. При́ по́дключении на́копительных акќумуляторов, энергия мо́жет бы́ть за́пасена днё́м и за́тем исп́ользоваться но́чью;
  • Со́лнечная энергия бе́сплатна;
  • Со́лнечные электростанции на́дёжны, до́лговечны и де́шёво обх́одятся в обс́луживании.

Ве́рнуться к со́держанию
  Ми́нусы
  • Не́льзя исп́ользовать фо́тоэлементы но́чью. По́ этой при́чине ну́жно исп́ользовать на́копительные акќумуляторы;
  • Не́ во́ все́х кли́матических зо́нах со́лнечные электростанции имеют одинаковую эфф́ективность;
  • СЭ́С имеют ни́зкий КПД. В бо́льшинстве слу́чаев он со́ставляет 20 про́центов. То́ ест́ь, ост́альные 80 про́центов со́лнечной энергии те́ряются. Есл́и сра́внивать с дру́гими аль́тернативными электростанциями, то́ ве́тряные имеют КПД до́ 40, а при́ливные ─ до́ 70 про́центов.
Про́изводители со́лнечных ста́нций для́ ма́ксима́льной эфф́ективности сво́их си́стем ре́комендуют исп́ользовать ги́бридные си́стемы, пре́образующие энергию со́лнца в те́пловую и электрическую. Ве́рнуться к со́держанию
 

При́меры СЭ́С

Те́перь, да́вайте, ра́ссмотрим при́меры со́лнечных электростанций, ко́торые ест́ь в ми́ре.   ТО́П 5 са́мых мо́щных СЭ́С в ми́ре Гру́ппа СЭ́С в шта́те Гу́джарат (Инд́ия) Этот ко́мплекс электростанций на́ходится в шта́те Гу́джарат. В этом про́екте объ́единены 46 объ́ектов, пе́рерабатывающих со́лнечную энергию, общ́ей мо́щностью 856,81 ме́гаватт. Са́мым мо́щным явл́яется «Со́лнечный па́рк» на́ се́вере Гу́джарат в ме́стечке Ча́ранка. Инд́ия ста́вит пе́ред со́бой амб́ициозную це́ль – до́биться 15 про́центов электроэнергии из аль́тернативных ист́очников. И ко́мплекс СЭ́С явл́яется одн́им из ша́гов в этом на́правлении. В ра́зра́ботке и стро́ительстве этого про́екта при́нимали участие де́сятки ко́мпаний из ра́зличных стра́н.
Ве́рнуться к со́держанию
  Star СЭ́С на́ходится в США́ (шта́т Ка́лифорния). Объ́ект бы́л за́пущен в ко́нце про́шлого го́да. Стро́ительство бы́ло за́пущено в 2011 го́ду в ра́йоне Antelope Valley. При́ стро́ительстве ста́нции исп́ользовано 3800 ты́сяч со́лнечных па́нелей. Пя́тая ча́сть этих па́нелей на́ходится на́ ша́сси и имеют во́зможность по́ворачиваться всле́д за́ со́лнцем. Го́д на́зад в США́ по́строили СЭ́С Star в Ка́лифорнии

Су́ммарная мо́щность электростанции со́ставляет 579 ме́гаватт. Этого хва́тит, что́бы за́крыть по́требности в электроэнергии для́ го́рода с на́селением 75 ты́сяч че́ловек.
Ве́рнуться к со́держанию
  Topaz Электростанция та́кже на́ходится в Ка́лифорнии и бы́ла за́пущена в 2014 го́ду. Её по́строила и экс́плуатирует американская ко́мпания First Solar. Topaz – это один из кру́пнейших про́ектов в сфе́ре со́лнечной энергетики. Сто́имость стро́ительства этой ста́нции со́ставляет 2,5 ми́ллиарда до́лларов. В со́став СЭ́С во́шли 9 ми́ллионов со́лнечных мо́дулей. Они вы́полнены из те́ллурида ка́дмия. Су́ммарная мо́щность со́ставляет 550 ме́гаватт электроэнергии. Вла́стями Ка́лифорнии к 2020 го́ду по́ставлена за́дача обеспечения электроэнергией из аль́тернативных ист́очников на́ 33 про́цента от все́го вы́рабатываемого объ́ёма. Ве́рнуться к со́держанию
  Sunlight Farm Ещё одн́а СЭ́С в Ка́лифорнии, ко́торая бы́ла за́пущена в про́шлом го́ду. Этот про́ект ра́сположен в пу́стыне Мо́хаве ря́дом с На́циональным Ле́сным Па́рком. Мо́щность Sunlight Farm со́ставляет 550 ме́гаватт. В её со́ставе ра́ботает около де́вяти ми́ллионов то́нкопленочных фо́тоэлектрических па́нелей. Ве́рнуться к со́держанию
  Ivanpah И за́мыкает пя́тёрку про́ект из то́й же́ США́ су́ммарной мо́щностью 397 ме́гаватт, ко́торый бы́л по́строен в 2013 го́ду. Эта электростанция отн́осится к те́рмально-ко́нцентрирующим ба́шенного ти́па. Ivanpah на́ходится не́подалёку от Ла́с-Ве́гаса в шта́те Не́вада. Пе́рвоначально про́ект про́ектировался на́ бо́льшую мо́щность, но́ за́тем его урезали, что́бы не́ он не́ оказал вре́дного во́здействия на́ жи́знь пу́стынной че́репахи. Общ́ая мо́щность электростанции 397 МВт. Со́лнечная электростанция Ivanpah

В со́став ста́нции вхо́дят около 170 ты́сяч ге́лиостатов, фо́кусирующих со́лнечную энергию на́ три́ энергетические вы́шки. Пе́рвый го́д ра́боты ста́нции по́казал, что́ энергии бы́ло вы́работано ли́шь 50% от за́явленной мо́щности. При́чиной то́му ста́ли ра́знообра́зные по́годные сю́рпризы.
Ве́рнуться к со́держанию
  Со́лнечные ста́нции в Ро́ссии На́ те́рритории Ро́ссии са́мые мо́щные СЭ́С ра́сположены в Кры́му. «Пе́рово» ра́ссчитана на́ 100 ме́гаватт, а «Охотниково» на́ 80. Обе ста́нции бы́ли по́строены во́ вре́мя, ко́гда Кры́м на́ходился в со́ставе Укр́аины. По́сле этого в стро́й бы́ли вве́дены ещё 2 СЭ́С. Одн́а в Ни́колаевке общ́ей мо́щностью 69,7, а вто́рая во́ Вла́диславовке мо́щностью 110 ме́гаватт. В си́стеме энергоснабжения Кры́ма со́лнечная энергия за́нимает су́щественную до́лю, сра́внимую с те́пловыми ста́нциями. В дру́гих ре́гионах Ро́ссии мо́жно отм́етить Ко́ш-Агачскую СЭ́С. Она на́ходится в ре́спублике Алт́ай. Эта ста́нция за́работала в 2014 го́ду. В её со́ставе ра́ботает 20880 фо́томодулей су́ммарной мо́щностью 5 ме́гаватт. Го́дом ра́ньше за́работала со́лнечная электростанция та́кой же́ мо́щностью в да́гестанском Ка́спийске. В бу́дущем пла́нируется на́растить её мо́щность до́ 9 ме́гаватт. В Якутии бы́ла по́строена ста́нция мо́щностью 1 ме́гаватт, что́ явл́яется ре́кордом для́ СЭ́С за́ по́лярным кру́гом. В пла́нах стро́ительство СЭ́С на́ Ста́врополье мо́щностью 75 ме́гаватт. Кро́ме то́го, ко́мпания Xevel со́бирается ра́звернуть не́сколько со́лнечных электростанций на́ те́рритории Си́бири. Их общ́ая мо́щность со́ставит бо́лее 250 МВт. СЭ́С со́бираются ра́сположить на́ по́бережье Се́верного Ле́довитого океана, на́ те́рриториях по́ гра́ницам Мо́нголии, Ка́захстана, Ки́тая. Электростанции от Xevel до́лжны по́явиться в За́байкалье и Омс́ке. В си́лу кли́матических усл́овий Ро́ссия не́ вхо́дит в стра́ны, где́ вы́сокий про́цент исп́ользования со́лнечной энергии. Но́ по́степенно со́лнечные электростанции стро́ятся и ест́ь опр́еделённые про́екты на́ бу́дущее.
Есл́и ста́тья оказалась для́ ва́с по́лезной, ра́спростра́ните ссы́лку на́ не́ё в со́циальных се́тях. Этим вы́ по́можете ра́звитию са́йта. Го́лосуйте в опр́осе ни́же и оценивайте ма́териал! Исп́равления и до́полнения к ста́тье ост́авляйте в ко́мментариях.
Ве́рнуться к со́держанию Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций

Статьи

  • Солнечные электростанции
  • Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками Хабр
  • Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций
  • Солнечная электростанция для частного дома
  • Как работают электростанции на солнечной энергии
  • Солнечные электростанции для дома цены выбор установка
  • Солнечные электростанции купить по цене от 5 474 руб более 55 вариантов
  • Солнечная электростанция это. Что такое Солнечная электростанция?
  • Солнечная электростанция схемы устройства и мощность обзор лучших моделей с описанием и ценами
  • Как работает солнечная электростанция для дома типы плюсы и минусы