Saulės energijos ir jos efektyvumo konvertavimo metodai

Saulės radiacija visą laiką neša energiją į Žemę. Iš esmės tai yra elektromagnetinė energija. Saulės elektromagnetinės spinduliuotės spektras yra platus: nuo radijo bangų iki rentgeno. Didžiausias jo intensyvumas patenka į matomą šviesą, būtent į geltonai žalią spektro dalį. Apskritai galima sakyti, kad saulės spinduliuotės energija kontroliuoja gyvybę Žemėje, klimatą ir orus mūsų planetoje - visa gyva gamta Žemėje yra savo egzistavimo dėka Saulės.

Faktas yra tas, kad iš Saulės į viršutinius Žemės atmosferos sluoksnius spinduliuotės pavidalu nuolat sklinda 174 pw galia (peta - nuo 10 iki 15 laipsnio). Tuo pačiu metu viršutinius atmosferos sluoksnius sugeria 16% gaunamos energijos, o iš jos atsispindi 6%. Atsižvelgiant į oro sąlygas, iki 20% taip pat atsispindi vidiniuose atmosferos sluoksniuose, o apie 3% saulės energijos gaunama.

Taigi mūsų atmosfera išsklaido ir filtruoja didelę spektro dalį, tačiau didelę dalį jo paviršiaus praleidžia infraraudonųjų spindulių ir šiek tiek ultravioletinių spindulių pavidalu. Dėl to galime stebėti vandens ciklą gamtoje, augalų fotosintezę, o vidutinė žemės paviršiaus temperatūra yra apie 14 ° C.

Technologija, leidžianti žmonijai beveik ir sąmoningai naudoti šią energiją, vadinama saulės energija. Ir ši padėtis nėra pagrįsta, nes, pasak mokslininkų, Saulės energijos, kurią galima sutikti su žemės paviršiumi ir paversti žmonėms naudinga forma, potencialas yra beveik 49,9 iškvėpimų per metus (egzaminui - 10, 18, 18). laipsnių), kuris viršija 10 000 dabartinių žmonijos poreikių.

Net Vokietijoje, kur klimatas nėra labai saulėtas, energijos, kurią idealiai būtų galima gauti iš saulės, būtų 100 kartų daugiau nei visos šalies poreikiai. O Austrijoje iki 1480 kWh per metus vienam kvadratiniam metrui žemės paviršiaus. Ir tik 50% šios energijos šalyje gauna saulės koncentratoriai, šildydami aušinimo skystį.

Toliau pažvelkime į priimtiniausius iki šiol taikomus saulės energijos konvertavimo metodus ir įvertinkime juos efektyvumo koeficientas (COP).

Saulės kolektorius

Saulės kolektoriai, nors ir susiję su žemos temperatūros įrenginiais, vis dėlto per metus jie gali pagaminti apie 1250 kWh vienam kvadratiniam metrui energijos. Čia energija gaunama kaip šiluma, tinkama pramoniniam šildymui ir karšto vandens tiekimui.

Praktiškai įrenginys paverčia matomos šviesos ir artimos infraraudonosios spinduliuotės energiją šiluma, nes čia pašildomas aušinimo skystis, vanduo. Nesant šilumos įsiurbimo (sąstingio), šio plano kolekcionieriai sugeba vandenį pašildyti iki 200 ° C.

Įrenginys yra padengtas specialiu absorberiu, kuris gerai sugeria saulės spinduliuotę ir perduoda šilumą į šilumą laidžią sistemą. Paprastai selektyvi danga yra juodojo nikelio ar titano oksido purškimas. Vidutinis tokių įrenginių efektyvumas yra 50%.

Parabolinis cilindro veidrodis

Įrenginiai, kurių pagrindiniai elementai yra paraboliniai cilindriniai veidrodžiai, priklauso vidutinės temperatūros įrenginiams. Jie leidžia jums gauti 375 kWh vienam kvadratiniam metrui elektros ir šiluminės energijos per metus. Tokio įrenginio dėmesio centre yra vamzdis (kurio viduje aušinimo skystis yra aliejus) arba fotoelektrinis keitiklis. Aliejus vamzdyje čia įkaitinamas iki 350 ° C ir dar daugiau.

Vieno parabolinio cilindro, iš kurio verbuojama didelė elektrinė, ilgis yra iki 50 metrų.Parabolinių koncentratorių šiluminis efektyvumas pasiekia 73%, kai šildymo terpės temperatūra yra 350 ° C. Vidutinis tokių įrenginių efektyvumas siekia 20%.

Heliostatinės sistemos

Saulės sistemos priklauso aukštos temperatūros įrenginiams. Jie gauna 500 kWh vienam kvadratiniam metrui elektros energijos per metus, be to, heliostatiniai įtaisai suteikia galimybę gauti šiluminę energiją. Čia šildomas šilumos nešiklis, kurio pagrindą sudaro natris ir dujos (dviejų kontūrų sistema su terminiu druska). Daugelis veidrodžių atspindi saulės spinduliuotę, nukreipdami ją į baką su aušinimo skysčiu, esantį bokšto viršuje. Tokių sistemų efektyvumas siekia 20%.

Saulės baterija

Saulės baterijos yra susijusios su elektros energijos instaliacijomis ir fotoelektrinių keitiklių pagalba jos leidžia per metus gauti 250 kWh elektros energijos. Jų efektyvumas yra pakankamas, kad būtų galima tiekti elektrą mažam saulės namų ūkiui, taip pat mažos saulės baterijos gali tiekti elektrą kelio ženklams, apšvietimo įtaisams, drėkinimo sistemoms ir kt.

Šiandien saulės baterijų efektyvumas palieka daug norimų rezultatų, vidutinis jų efektyvumas yra palyginti žemas, apie 10%, tačiau technologija nuolat tobulinama.

Taip pat žiūrėkite:„Gemasolar“ visą parą dirbanti saulės jėgainė ir Efektyvumo saulės kolektoriai