Альтернативные источники энергии 4 (стр. 4 из 10)
В проекте, не оглядываясь на кризис, готовы учавствовать такие большие международные компании как Siemens и Deutsche Bank. Инженеры планируют вывести суммарную мощность всех солнечных элементов проекта до 100 ГВатт/час. Для этого необходимо 10-15 лет работы над воплощением проекта и 400 миллионов евро инвестиций.
Кроме фактического получения энергии, этот смелый проект преследует еще множество целей. Планируется, что громадное количество солнечных батарей сумеют концентрировать в себе воду, которая будет выпущена в искусственные водоемы. Наличие данной воды обязано поменять к лучшему жизнь обитателей пустыни. По задумке, часть ее уйдет на орошение земель и получения с их урожая, а часть – на собственные необходимости народонаселения. Это же обязано поспособствовать в успешном осуществлении проекта по высадке в Сахаре лесов, который был заявлен в прошедшем году.
Чтоб обезопасить проект от политических неурядиц, которые то и дело вспыхивают в различных африканских странах, солнечные батареи будут сосредоточены не в одной стране, а сходу в нескольких.
Солнечные парковки
Колоссальные площади, занимаемые на даный момент автостоянками, оказывается, можно применять и на выгоду экологии. На них можно установить солнечные панели по технологии Solar Grove от компании Envision Solar.
Солнечные парковки:
ParkSolar
Нынешние автостоянки захватывают довольно немалые территории. Например, поблизости от зданий серьезных компаний площадь автостоянок исчисляется в гектарах. А ведь если подумать, эти площади можно употреблять не только лишь для того, чтоб размещать на них автомобили, но и с выгодой для экологии и окружающей нас природы.
Компания Envision Solar создает солнечные панели Solar Trees («Солнечные деревья»), произведенные по технологии Solar Grove («Солнечная роща»). Они изначально разработаны для установки на открытых парковочных территориях больших компаний. Это дает возможность компаниям очень значительно экономить электрорасходы. Поскольку площадь их парковок исчисляется в гектарах, если даже не в квадратных километрах. Вот и получается, что эти территории можно применять с выгодой как для самих компаний, так и для нашей планеты в целом.
Установки Solar Trees выступают в роли навесов над авто. На кровле этих навесов размещаются солнечные панели. Это позволяет и скапливать солнечную энергию в ясные дни, и прикрывать машину от ненастья в период осадков.
Первая подобная парковка с «солнечной рощей» была продемонстрирована в 2006-м году на возле офиса компании Kyocera International, Inc. в г. Сан-Диего. Там были установлены 20 «солнечных деревьев». Их применение дало возможность компании сэкономить на электричестве 50000 у.е. за первый же год! Сэкономленная энергия была перенаправлена на надобности офисных и жилых построек компании, и на зарядку АКБ электромобилей на самих паркингах.
Воспользовались опытом Kyocera International, Inc. и другие солидные компании. Так «солнечные рощи» в последние годы появились на паркингах компании Dell, Natomas Gateway и пр.. Миниатюрные же «рощи» из одного-двух «деревьев» то и дело появляются вдоль центральных трасс штата Калифорния, на заправках и стоянках придорожных лавок.
Преимущества и недостатки солнечной энергетики
Солнечная энергетика - отрасль хозяйства, связанная с использованием солнечного излучения для получения энергии. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии, не вызывает вредных отходов и является экологически чистой.
Солнечная энергетика основывается на том, что поток солнечного излучения, проходящего через участок площадью 1 м.кв., расположенный перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м.кв. (cолнечная постоянная). Через поглощение, при прохождении атмосферы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) - 1020 Вт/м.кв. Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичный горизонтальный участок как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение еще в два раза меньше.
Известны следующие способы получения энергии за счет солнечного излучения:
1. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
2. Преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью тепловых машин:
а) паровые машины (поршневые или турбинные), использующих водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;
б) двигатель Стирлинга и т.д.
3. Гелиотермальная энергетика - преобразование солнечной энергии в тепловую за счет нагрева поверхности, поглощающей солнечные лучи.
4. Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).
Недостатки солнечной энергетики
Для строительства солнечных электростанций требуются большие площади земли через теоретические ограничения для фотоэлементов первого и второго поколения. К примеру, для электростанции мощностью 1 ГВт может понадобиться участок площадью несколько десятков квадратных километров. Строительство солнечных электростанций такой мощности может привести к изменению микроклимата в прилегающей местности, поэтому устанавливают в основном фотоэлектрические станции мощностью 1-2 МВт недалеко от потребителя или даже индивидуальные и мобильные установки.
Фотоэлектрические преобразователи работают днем, а также в утренних и вечерних сумерках (с меньшей эффективностью). При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме этого, произведенная ими электроэнергия может резко и неожиданно колебаться из-за изменений погоды. Для преодоления этих недостатков на солнечных электростанциях используются эффективные электрические аккумуляторы. На сегодняшний день эта проблема решается созданием единых энергетических систем, объединяющих различные источники энергии, которые перераспределяют производимую и потребляемую мощность.
Сегодня цена солнечных фотоэлементов сравнительно высокая, но с развитием технологии и ростом цен на ископаемые энергоносители этот недостаток постепенно преодолевается.
Поверхность фотопанелей и зеркал (для тепломашинных ЭС) очищают от пыли и других загрязнений.
Эффективность фотоэлектрических элементов падает при их нагреве (в основном это касается систем с концентраторами), поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения, обычно водяных. В фотоэлектрических преобразователях третьего и четвертого поколений для охлаждения используют преобразования теплового излучения в излучение наиболее согласовано с поглощающим материалом фотоэлектрического элемента (т.н. up-conversion), что одновременно повышает КПД.
Через 30 лет эксплуатации эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться. Отработав свое, фотоэлементы, хотя и незначительная их часть, содержат кадмий, который нельзя выбрасывать на свалку. Нужно дополнительно расширять индустрию по их утилизации.
Экологические проблемы
При производстве фотоэлементов уровень загрязнения не превышает допустимого уровня для предприятий микроэлектронной промышленности. Применение кадмия при производстве некоторых типов фотоэлементов ставит сложный вопрос их утилизации. Этот вопрос не имеет пока с экологической точки зрения приемлемого решения, но такие элементы имеют незначительное распространение и соединениям кадмия в современном производстве уже найдена замена.
Новые виды фотоэлементов
В последнее время активно развивается производство тонкопленочных фотоэлементов, которые содержат лишь около 1% кремния в отношении массы подложки, на которую наносятся тонкие пленки. Из-за незначительного расхода материалов на поглощающий слой тонкопленочные кремниевые фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность и неустранимую деградацию характеристик во времени. Кроме того, развивается производство тонкопленочных фотоэлементов на других полупроводниковых материалах, в частности CIS и CIGS.
Солнечная энергия широко используется как для производства электроэнергии, так и для нагрева воды. Солнечные коллекторы изготавливаются из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т.д., без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования и произведенной на нем энергии. В настоящее время нагревание воды с помощью солнца является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.
Искусственные листья
Ученые из North Carolina State University продемонстрировали устройства на основе состава "вода-гель" - так называемые "искусственное листья" - которые могут действовать как солнечные батареи для выработки электроэнергии. Эти выводы доказывают возможность концепции создания солнечных батарей, которые будут более тесно подражать природе. Они также имеют потенциал, чтобы стать более ддешевыми и более экологически чистыми, чем современные фотоэлементы на основе кремния.