Сонячні електростанції: система сонячних батарей

Як відомо сонячне випромінювання є поновлюваним і абсолютно екологічно чисте джерело енергії. Запаси енергії у сонця величезні. До початку 19 століття людьми було розроблено і зроблено велику кількість різних принципів перетворення енергії тепла в електроенергію. Дані принципи можна розділити умовно на машинні і безмашинних. Безмашинних принципи часто називають способами прямого звернення енергії, так як в них відсутній проміжна стадія перетворення енергії тепла в механічну роботу.

Деякі сонячні електростанції і системи сонячних батарей працюють на принципі машинного перетворення. При цьому використовуючи паро і газотурбінні установки. Загальна схема газотурбінної замкнутої системи виглядає так. Сонячне випромінювання, яке концентровано на поверхні котла, підігріває робоча речовина (зазвичай це інертний газ) до температур близько 1200-1500 градусів за Кельвіном. Далі під певним тиском подає розігрітий газ на лопаті газової турбіни, що приводить в рух електрогенератор.

Одного разу проводяться випробування 3-х кіловатної газотурбінної системи, які проводилися в 1977 році на 5-й метровому параболическом концентраторе, показали, що енергетичні системи подібного типу досить маневрені. Безпосередній вихід на номінальний режим роботи і обороти дорівнює не більше однієї хвилини з того моменту, як було вироблено наведення сонячного плями на робочу порожнину котла. ККД такої системи дорівнює близько 11%. Від різних недоліків, які притаманні машинним перетворювачів сонячної енергії, вільні енергосистеми з безмашинних перетворювачами (фотоелектрична установка), безпосередньо трансформує сонячну енергію в електричний струм.

Давайте з Вами розглянемо фотоелектричний принцип перетворення сонячної енергії. Сонячні електростанції і системи сонячних батарей використовують дію зовнішнього фотоефекту, який виникає в напівпровіднику на р-п переході при прямому освітленні його сонячним світлом. Роблять р-п (або п-р) перехід через безпосереднє введення в спеціальний напівпровідниковий монокристаллический матеріал деяку домішка зі знаком протилежної провідності. Якщо відбувається потрапляння сонячного світла на даний р-п перехід, відбувається деяке збудження наявних електронів валентної зони напівпровідника і утворюється струм у зовнішній електричного кола. ККД нинішніх сонячних електростанцій і систем сонячних батарей досягає 13-15%.

Сонячні електростанції мають одну значну проблему. Приймати і застосовувати чисту сонячну радіацію на поверхні Землі сильно заважає наша атмосфера. Значить, для підвищення коефіцієнта корисної дії систем сонячних батарей необхідно розмістити сонячні електростанції в НЕ атмосфери, тобто, на навколоземній орбіті в космосі. У цьому випадку вже не стоятиме на заваді атмосфера. Невагомість дасть можливість робити багатокілометрові системи, що необхідні для перетворення сонячної енергії. У таких сонячних електростанцій є величезна перевага. Безпосереднє перетворення сонячної енергії в електричну енергію супроводжується виділенням тепла, і відведення його в космос, в результаті, дозволить запобігти перегріванню атмосфери землі.

Що з себе представлятимуть космічні сонячні електростанції і системи сонячних батарей, сьогодні точно сказати неможливо. До розробки таких сонячних електростанцій приступили ще в 60-х роках. Будь-який проект космічної сонячної електростанції має на увазі, що це величезна споруда. Навіть мала космічна сонячна електростанція повинна мати вагу в десятки тисяч тонн.

Нинішні методи виведення вже в стані транспортувати частини сонячної електростанції на низьку опорну орбіту землі. Для того що б зменшити масу дзеркал відображення, які концентрують сонячне випромінювання, можна робити їх зі спеціальної тонкої добре відбиває плівки. Зібрані воєдино окремі фрагменти космічної сонячної електростанції необхідно транспортувати на високу орбіту і вже там повністю зістикувати. Так що буде чекати даного проекту і сподіватися на краще.

Посилання на основну публікацію