Преимущества солнечных электростанций
Человечеству для нормальной жизнедеятельности нужна электроэнергия. Каждый день потребность ее выработки набирает темп. Гидро-, тепло- и атомные электростанции требуют огромного количества дорогостоящих ресурсов. При этом установки работают, неблагоприятно воздействуя на экосистему планеты. Естественным неисчерпаемым источником энергии, который сегодня привлекает внимание ученых всего мира, является солнце.
Его использование позволяет решить многие проблемы, в том числе экологические. Солнечные электростанции представляют собой инженерные конструкции, преобразующие радиацию солнца в электроэнергию.
Содержание
Принцип работы и разновидность солнечных электростанций
Функциональность солнечных электростанций зависит от их конструкции. Есть несколько видов СЭС. По функциональности они разделяются на две группы:
- устройства, превращающие солнечные потоки сначала в тепловую энергию, а затем в электрическую;
- станции, напрямую преобразующие радиацию светила в электрический ток.
СЭС бывают разного строения.
Башенная установка
Конструкция представляет собой сложную систему. Ее название говорит само за себя. Схема предполагает наличие специальной башни, вверху которой расположен водяной котел черного цвета.
Башня содержит группу насосов, качающих жидкость в резервуар. Рядом с высотным сооружением по кругу находятся наземные гелиостаты – опорные сферические зеркала. Они отслеживают перемещение солнца и направляют отраженный световой поток на емкость. Полученный в котле пар подается в турбины, которые вырабатывают электричество. Затем охлажденная жидкость возвращается в котел. Такой тип электростанции задействует стандартные турбокомпрессоры с высоким показателем КПД и мощности, что очень выгодно в промышленных масштабах.
Тарельчатый тип
Этот вид СЭС функционально напоминает предыдущую конструкцию, но имеет другую схему строения. Система состоит из высотных солнечных модулей с приемником и круглым зеркальным отражателем, напоминающим тарелку. Мощность модуля определяет количество используемых зеркал. Тарельчатая установка может работать от сети или автономно.
Солнечные электростанции с батарейными установками
Конструкции состоят из солнечных батарей, обеспечивают энергией разные объекты инфраструктуры. Они могут устанавливаться в разных частях здания или на специально отведенных территориях, так как легко поддаются монтажу. Основу системы составляют отдельные модули разной мощности, которые состоят из полупроводниковых материалов. Фотоэлектрические элементы способны преобразовывать в ток любые солнечные лучи – прямые или рассеянные.
С применением параболоцилиндрического концентратора
Это вид СЭС идентичен станциям башенного типа. Они нагревают теплоноситель так, как это нужно турбогенератору. Большую роль играет длинное зеркало параболоцилиндрической формы со специальной трубкой, которая перемещает масло или незамерзающую жидкость. Нагреваясь до нужной температуры, теплоноситель превращает воду в пар, который используется турбиной.
С двигателем Стирлинга
Такие СЭС достигают высокой концентрации теплового излучения. Система улавливания светила осуществляется по двум координатам. Солнечный свет фокусируется в одном месте небольшой площади. Зеркальная конструкция оборудована тепловой машиной – двигателем Стирлинга с применением солнечных модулей. Она работает по принципу периодического нагрева-охлаждения рабочего тела, извлекая энергию путем изменения его объема. Рабочим телом может быть газ или жидкость.
Есть несколько вариантов двигателей Стирлинга, работающих по разным циклам. Функциональность машины зависит от особенностей ее конструкции. Цикличность задается диаметром поршня-вытеснителя, который влияет на радиус кругового движения регенератора.
Космического типа
СЭС аэростатного типа являются нововведением. Они работают при помощи специальных комплектов модулей, расположенных на орбитальных станциях вне нашей планеты. Устройства улавливают большое количество солнечной энергии, поэтому мощны и эффективны.
Комбинированные конструкции
Такой вид СЭС – это совокупность разных источников энергии с установкой солнечных батарей. Они могут включать несколько разновидностей солнечных электростанций или дополнительную установку теплообменных конструкций для образования раскаленной жидкости, которая впоследствии может применяться в разных целях.
С вакуумным механизмом
Солнечно-вакуумные электростанции функционируют на искусственно созданной энергии путем различия температур воздуха возле нагретой солнцем земли и на возвышенности. Конструкцию системы составляет башня с электрогенератором и закрытая стеклом прилегающая территория.
Предназначение СЭС
Альтернативное электроснабжение, получаемое с помощью солнечных электростанций, дает автономное питание постройкам, которые находятся вдали от линии электропередачи. Оно обеспечивает работоспособность приборов, требующих стандартного напряжения и частоты переменного тока 50 Гц. Влиянию солнечной радиации подвержено любое электрооборудование, включая:
- освещение;
- противопожарную защиту;
- мобильные устройства;
- радиостанции;
- компьютерную технику.
Комплектация солнечных электростанций
Альтернативный источник энергии все больше интересует владельцев загородных участков, домов. Их привлекают положительные свойства системы, ее окупаемость. Комплект домашней СЭС состоит из нескольких основных элементов.
Солнечная панель с фотоэлектрическими элементами. Она состоит из полупроводниковых ячеек, генерирующих энергию.
Элемент питания инвертора – аккумуляторная батарея позволяет накапливать и сохранять электроэнергию. Она бывает моно- или поликристаллическая, используемая в индивидуальном строительстве.
Контроллер заряда аккумуляторной батареи управляет процессом зарядки-разрядки элемента питания. Благодаря ему, солнечная панель эффективнее работает в пасмурную погоду.
Инвертор двух видов: сетевой и переменного тока. Оборудование распределяет нагрузку в сети, преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный с частотой 50 Гц.
Чтобы выбрать определенную модель, нужно определиться с напряжением постоянного тока системы.
Плюсы солнечных установок
Есть ряд положительных аспектов, доказывающих целесообразность солнечных электростанций.
Неисчерпаемость: использование естественной энергии солнца экономически выгодно. Ее намного больше, чем запасов нефти, газа, угля. Приобретение оборудования СЭС тоже оправданно. Оно может работать долго – больше 30 лет.
Постоянное присутствие источника света. Радиация зависит от многих факторов: географического положения, погодных условий, времени года. Даже небольшой световой поток позволяет производить электричество. Станции могут работать везде, находясь в любой части объекта.
Свобода выбора – немаловажный аспект. Установка солнечных электростанций освобождает от центральной энергетической системы, поставщиков ресурсов, сервисных компаний, служб, где нужно регулярно платить. Земля под застройку вдали от инфрастуктуры города, где можно внедрить инженерный проект, стоит намного дешевле. Есть возможность выбирать – есть свобода.
Прибыль от солнечных батарей основана на энергетической стратегии. Полученную продукцию можно реализовывать в общую сеть, налаживая бизнес.
Экологически чистый продукт – самое ценное качество по сравнению с другими видами ресурсов, которые во время переработки обогащают атмосферу планеты ядовитыми веществами, газами, канцерогенами, углекислотами.
Высокая концентрация ядохимикатов влияет на здоровье человека, изменяет климат, провоцируя глобальное потепление.Возможность комбинировать разные виды систем, получая энергию из разных источников вопреки внешним факторам.Эффективность – практика показывает, что станция окупает себя за несколько лет. Если цены на ископаемые ресурсы продолжают расти, то энергия небесного светила остается рентабельной.
Минусы использования
Из недостатков системы можно отметить несколько пунктов:
- Зависимость от внешних обстоятельств. На стабильность работы влияют ночное время суток, пасмурная, дождливая погода.
- Обеспечение защиты фотоэлементов в случае непогоды.
- Необходимость использования аккумуляторных солнечных батарей, способных накапливать энергоресурсы.
- Периодическое обслуживание оборудования системы.
- Высокая стоимость комплекта на начальном этапе установки.
- Наличие большого пространства, чтобы разместить элементы устройства.
- Недостаточная мощность по сравнению с нефтью, газом, углем, атомной энергией.
Поэтому производители советуют предпочесть гибридную систему с поэтапным преобразованием солнечных потоков.
Безопасность при эксплуатации станций
Владельцы стационарных или мобильных СЭС должны соблюдать определенные меры безопасности:
- Использовать систему по назначению.
- Два раза в год проводить профилактические работы по обслуживанию оборудования.
- Рекомендуется проверять жесткость креплений, отсутствие коррозии, целостность батарей, электрические параметры.
Зимой увеличивать мощность комплекса за счет добавления дополнительных модулей.
