Солнечная энергетика 4 (стр. 9 из 10)
Рис. 12. Солнечная электростанция башенного типа в Испании
По сравнению с первой солнечной электростанцией этой компании (PS10), 162-х метровая солнечная башня, расположенная около Севиллии, Испания, претерпела рад улучшений и увеличила свою мощность. Названная PS20, установка стала самой большой в мире, с мощностью 20мВТ, достаточной для обеспечения электричеством 10 000 домов.
Солнечная электростанция башенного типа состоит из полей зеркал, направляющих солнечные лучи на ресивер, расположенный в башне. При нагревании образуется пар, который вращает турбину, вырабатывающую электрический ток. В PS20 использовано 1255 зеркал. Традиционные солнечные электростанции используют ряды зеркал, которые вращаются и следуют за движением солнца на протяжении дня.
В настоящее время в итальянском городе Болонья рассматривается проект строительства монорельсовой дороги, работающей на энергии солнца. Архитектурное бюро Iosa Ghini Associati предлагает оборудовать рельсы тонкими солнечными панелями, которые и обеспечат передвижение поездов.
Реализация данного проекта позволит закрепить за Италией лидирующие позиции в области использования энергии «светила». Недавно в этой стране появилось крупнейшее европейское предприятие по производству тепловых солнечных систем, предназначенных для производства горячей воды. Завод был построен Ariston Thermo Group, крупнейшим мировым производителем водонагревательного и отопительного оборудования.
Компания Nanosolar, расположенная в Кремниевой Долине (США), выиграла инвестиционный конкурс в размере 100 миллионов долларов на строительство и обслуживание наибольшей в мире фабрики по созданию дешевых солнечных элементов в районе залива Сан-Франциско. Суммарная мощность завода – около 430 мегаватт в год, а это втрое превышает суммарный годовой выпуск солнечных элементов в США. Выпускать компания будет в год до 200 млн. солнечных панелей.
Основанная в 2001 году молодая, но амбициозная компания Nanosolar уже имела ряд патентов в области наноэлектроники и солнечных элементов. После того, как инвестиционные фирмы и частный инвестор Кристиан Рейтбургер обратили внимание на перспективную компанию, владеющую новыми технологиями по изготовлению недорогих и эффективных солнечных панелей, Nanosolar приобрела вес среди производителей «солнечной» микроэлектроники. Тем более, что в США правительство и частные компании уделяют большое внимание финансированию производства солнечных элементов, что, как полагают аналитики, улучшит позиции страны в периоды энергетического кризиса.
Инновация в технологии производства солнечных элементов заключается в использовании пленок медь-индий-диселенид галлия (CIGS-пленки). Этот полупроводник характеризуется на 20% большим фотоэлектрическим эффектом, чем современные солнечные элементы. Тонкая пленка CIGS толщиной всего 1 микрометр производит столько же электричества, сколько 200-300 микронная полупроводниковая кремниевая подложка.
Современный рынок кремниевых полупроводниковых солнечных панелей составляет 90% от общего мирового потребления солнечных элементов.
Одно из преимуществ новой технологии производства пленок – «самосборка» чернил, состоящих из наночастиц, которые покрывают поверхность CIGS. Благодаря этому, солнечные элементы могут быть нанесены на гибкую основу. А это практически невозможно при использовании кремниевых элементов.
Маркетологические исследования, выполненные фирмой Clean Edge свидетельствуют о том, что к 2015 году рынок вырастет до $51 млрд.
В ходе визита в Египет израильский премьер Биньямин Нетаниягу и министр промышленности и торговли Биньямин Бен-Элиэзер предложили президенту Мубараку осуществить совместный проект по развитию солярных электрических станций на Синае.
Согласно проекту, Египет предоставит территорию, необходимую для строительства таких станций, а Израиль возьмет на себя всю техническую сторону и эксплуатацию солярных станций.
По словам Бен-Элиэзера, рассказавшего о предложении на конференции по альтернативной энергетике в Эйлате-Эйлоте, Хосни Мубарак заинтересовался проектом и обещал изучить вопрос.
Договор о осуществлении подобного проекта – Desertec - был начат странами средиземноморского региона в 2009 году. Европейские страны создадут солярные станции в Северной Африке, что должно удовлетворить 15% энергетических нужд Западной Европы. Разработка проекта закончится к 2012 году, а к 2050 году инвестиции в Desertec должны составить 400 млрд. евро.
В 2009 году продажи панелей солнечных элементов в Японии достигли рекордно высокого уровня, что объясняется новыми правительственными льготами. Новая правительственная программа требует от электроэнергетических компаний покупать излишки электричества частных домохозяйств, которые установили у себя системы генерирования электроэнергии с помощью солнечного света.
Японская ассоциация фотоэлектрической энергии сообщает, что в прошлом году на внутреннем рынке были проданы солнечные панели, способные выработать почти 500 тысяч киловатт электроэнергии. Этого достаточно, чтобы обеспечить энергией 120 тысяч средних домохозяйств. Продажи систем генерирования солнечной энергии более чем удвоились по сравнению с годом ранее, и почти девять из каждых десяти приобретались для частных домов.
Ранее японская корпорация Panasonic сообщила о планах получения к 2019 году до 3 трлн йен или 32 млрд долларов в год от продажи аккумуляторных батарей, солнечных панелей и других решений для "зеленой" энергетики. Особый упор компания намерена сделать на батареи для электромобилей и солнечную энергетику.
Озвученная цель представляет собой примерно треть от общих продаж, ожидаемых Panasonic к марту 2019 года. Президент компании Фумио Оцубо заявил, что в предстоящие шесть лет Panasonic инвестирует в энергетический бизнес Sanyo более 100 млрд йен или почти 92 млн долларов.
Японское правительство собирается потратить 2 трлн иен (около 21 млрд долларов) на строительство орбитальной солнечной электростанции на высоте 36 тыс. км. Её площадь составит 4 кв. км, мощность — 1 ГВт. Передавать на Землю электроэнергию предполагается при помощи лазера или микроволнового пучка. Плюс разработки состоит в том, что станция может собирать энергию непрерывно, поскольку ей не будет мешать плохая погода, атмосфера и т.д. Главный минус проекта — всей мощности такой станции хватит для снабжения электроэнергией лишь 300 тыс. японских домохозяйств, а их в Японии 47 млн.
Реализация проекта запланирована на 2030 год. В 2015 году на орбиту Земли будет отправлен первый экспериментальный спутник, задача которого — протестировать саму технологию сбора солнечной энергии из космоса и её транспортировки на приёмную станцию. Если начатое доведут до конца, это будет самый масштабный проект в сфере альтернативной энергетики (аналогичный американский проект рассчитан на 200 МВт генерируемой мощности). Разработкой проекта займутся Mitsubishi и ряд других японских компаний. Соответствующие соглашения уже подписаны.
10. В кругосветку на солнечных парусах
Недавно швейцарско-французская команда PlanetSolar приступила к строительству одноимённого катамарана, который должен впервые обогнуть Землю на энергии солнечного света.
Рис. 13 Катамаран «PlanetSolar»
Суммарная площадь его фотоэлектрических батарей составит 470 квадратных метров, причём часть из этих панелей (по краям и на корме аппарата) будут складными. При КПД 22% ячейки смогут выдавать в солнечный день до 103,4 киловатта мощности. Этого должно быть более чем достаточно для питания двух маршевых электромоторов, вращающих гребные винты (мощность каждого — по 10 киловатт), бортового оборудования и зарядки батарей для движения в пасмурную погоду и ночью.
Полная длина и ширина PlanetSolar (с откинутыми боковыми батареями) достигают 35 и 23 метров соответственно. Со сложенными – 31 и 15. Высота судна равна 6 метрам, а водоизмещение составляет 60 тонн (фото и иллюстрации PlanetSolar).
Строительство PlanetSolar идёт на верфи компании Knierim Yachtbau в германском Киле. А вообще проект PlanetSolar базируется в швейцарском городе Ивердон-ле-Бен (Yverdon-les-Bains) (фотографии PlanetSolar).
PlanetSolar станет самым крупным судном в мире, движимым исключительно энергией солнца. И пусть для практических целей вроде транспортировки грузов оно непригодно (хотя бы из-за скромной скорости), испытанные в боевых условиях передовые технологии наверняка послужат стартовой площадкой для создания чего-нибудь более внушительного.
Рис. 14. Солнечные батареи на катамаране
Кругосветный вояж PlanetSolar намечен на 2010 год. Средняя скорость аппарата должна достигать 8 узлов (15 км/ч), а максимальная — 14 узлов (25 км/ч), так что путешествие в 40 000 километров из Марселя в Марсель займёт примерно 120 дней.
11. Социально-экологические характеристики солнечной энергетики
По сравнению с другими видами энергетики солнечная энергетика в целом является одним из наиболее чистых в экологическом отношении видов энергии. Однако избежать полностью вредного воздействия солнечной энергетики на человека и окружающую среду практически не удается, если учесть всю технологическую цепочку от получения требующихся материалов до производства электроэнергии.
Наиболее характерны в этом аспекте солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ), эксплуатация которых наносит минимальный вред среде. Но производство полупроводниковых материалов является весьма экологически и социально опасным. В связи с этим в ряде стран мира существуют весьма жесткие требования к производству полупроводников для СФЭУ, а также к хранению, транспортировке и ликвидации вредных веществ от производства СФЭУ, ограничения контакта персонала с этими веществами и т. д.
Наиболее опасны в этом отношении кадмий Cd, а также Ga, As, и Te. Сегодня наиболее изучено вредное воздействие кадмия на здоровье человека и даже введены запреты на использование в бытовых устройствах его соединений. Весьма токсичны и некоторые соединения селена. Например, SeH,
- отрицательно влияют на органы дыхания.