Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • Как отличить хороший самозажимной клеммник от подделки
  • Почему горят ТЭНы на водонагревателях и стиральных машинах и как их заменить
  • Способы и схемы управления тиристором или симистором
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера
  • Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение, устройство и принцип работы, преимущества, схема подключения
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты » Способы преобразования солнечной энергии и их КПД
    Количество просмотров: 7193
    Комментарии к статье: 2


    Способы преобразования солнечной энергии и их КПД

    Излучение Солнца все время несет к Земле энергию. Это, по существу, электромагнитная энергия. Спектр электромагнитного излучения Солнца лежит в широком диапазоне: от радиоволн до рентгеновских лучей. Максимум его интенсивности приходится на видимый свет, а именно — на желто-зеленую часть спектра. В целом можно сказать, что энергия солнечного излучения управляет жизнью на Земле, климатом и погодой на нашей планете — вся живая природа на Земле обязана своим существованием Солнцу.

    Дело в том, что от Солнца - к верхним слоям земной атмосферы непрерывно поступает в форме излучения мощность порядка 174 петаватт (пета - 10 в 15 степени). При этом 16% поступающей энергии поглощается верхними слоями атмосферы, а 6% - отражается от нее. В зависимости от погодных условий, в средних слоях атмосферы также происходит отражение до 20%, а поглощается около 3% приходящей от Солнца энергии.

    Таким образом, наша атмосфера рассеивает и фильтрует значительную часть спектра, пропуская, однако, к поверхности земли немалую его долю в форме инфракрасного и немного ультрафиолетового. В результате мы можем наблюдать круговорот воды в природе, фотосинтез растений, и имеем среднюю температуру земной поверхности около 14°C.

    Способы преобразования солнечной энергии и их КПД

    Технология, позволяющая человечеству использовать данную энергию практически и осознанно, называется солнечной энергетикой. И такое положение не лишено здравых оснований, ведь по оценкам ученых потенциал энергии Солнца, которая может быть принята на поверхности земли и преобразована в полезную для человека форму, составляет на сегодняшний день в максимуме почти 49,9 эксаджоуль в год (экса — 10 в 18 степени), что в 10000 превосходит нынешние потребности человечества.

    Даже в Германии, где климат не особо солнечный, энергия, которую можно было бы в идеале получить от Солнца, в 100 крат превзошла бы потребности всей страны. А в Австрии на 1 квадратный метр поверхности земли приходится до 1480 кВтч в год. И лишь 50% этой энергии принимается в стране солнечными концентраторами, осуществляющими нагрев теплоносителя в своем фокусе.

    Далее давайте рассмотрим наиболее приемлемые на сегодняшний день способы преобразования солнечной энергии, и оценим их коэффициент полезного действия (КПД).

    Солнечный коллектор

    Солнечные коллекторы, хотя и относятся к низкотемпературным установкам, тем не менее они позволяют добывать примерно 1250 кВтч на квадратный метр энергии в год. Энергия получается здесь в форме тепла, пригодного для промышленного отопления и обеспечения горячего водоснабжения.

    Солнечный коллектор

    Практически установка преобразует энергию, даваемую видимым светом и ближним инфракрасным излучением, - в тепло, поскольку разогревается здесь теплоноситель — вода. При отсутствии забора тепла (застое) коллекторы такого плана способны нагреть воду до 200°C.

    Установка имеет покрытие из специального абсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение, и передающего тепло теплопроводящей системе. Селективное покрытие обычно представляет собой черный никель или напыление оксида титана. Среднестатистический КПД таких установок 50%.

    Допонительно: В чем преимущество солнечных коллекторов по сравнению с традиционными котельными

    Параболоцилиндрическое зеркало

    Установки на базе параболоцилиндрических зеркал относятся к среднетемпературным установкам. Они позволяют получать 375 кВтч на квадратный метр электрической и тепловой энергии в год. В фокусе такой установки располагается трубка (внутри которой теплоноситель — масло) или фотоэлектрический преобразователь. Масло в трубке разогревается здесь до 350°C и даже больше.

    Параболоцилиндрическое зеркало

    Одно параболоцилиндрическое зеркало, из которых набирается крупная электростанция, имеет протяженность до 50 метров. Термальная эффективность параболических концентраторов доходит до 73 % при температуре нагрева теплоносителя 350°C. Средний КПД подобных установок доходит до 20%.

    Гелиостатные системы

    Гелиостатные системы относятся к высокотемпературным установкам. На них получают 500 кВтч на квадратный метр электрической энергии в год, кроме того гелиостатные установки дают возможность получать и тепловую энергию. Здесь нагревается теплоноситель на основе натрия и газ (двухконтурная система с термической солью). Множество зеркал отражают солнечное излучение, направляя его на емкость с теплоносителем, расположенную на вершине башни. КПД таких систем достигает 20%.

    Гелиостатные системы

    Солнечная батарея

    Солнечные батареи относятся к электроэнергетическим установкам, и позволяют получать при помощи фотоэлектрических преобразователей 250 кВтч электроэнергии в год. Их эффективности бывает достаточно чтобы обеспечить электричеством небольшое домашнее хозяйство в солнечном регионе, также небольшие солнечные панели в состоянии снабжать электроэнергией дорожные знаки, осветительные приборы, оросительные системы и т. д.

    Солнечная батарея

    На сегодняшний день эффективность солнечных батарей оставляет желать лучшего, их средний КПД относительно невысок, около 10%, но технология все время совершенствуется.

    Смотрите также: Солнечные батареи с рекордным КПД

    Андрей Повный





    Поделитесь этой статьей с друзьями:


    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • В чем преимущество солнечных коллекторов по сравнению с традиционными котел ...
  • Солнечные окна - прозрачные солнечные концентраторы
  • Полимерные солнечные батареи
  • Круглосуточная солнечная электростанция Gemasolar
  • Монтаж плавучих фотоэлектрических панелей на водоемах
  • Как устанавливать и эксплуатировать солнечные батареи
  • Двусторонние солнечные элементы
  • Солнечные батареи с рекордным КПД
  • Возобновляемые источники энергии и умные сети на практике
  • Альтернативные источники энергии
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

    Солнечные панели, Электрическая энергия

      Комментарии:

    #1 написал: Антон | [цитировать]

    Добавлю про солнечные коллекторы, так как я ранее долго изучал эту тему. Основная часть системы солнечного теплоснабжения — коллектор, улавливающий солнечное излучение и преобразующий его в низкопотенциальное тепло. Ясно, что коллектор не только поглощает энергию, но, нагреваясь, и сам начинает излучать тепло. Это снижает его к. п. д., и приходится принимать меры, уменьшающие тепловые потери. Для этого освещенной солнцем стороны коллектора устанавливают стекло, которое пропускает более 90% коротковолновой солнечной радиации, но почти полностью преграждает путь потерям тепла путем инфракрасного излучения с поверхности коллектора и существенно снижает конвективные потери. С теневой стороны делают теплоизоляцию из стекловолокнистых плит, пенопластов и других материалов. К сожалению, солнечные системы теплоснабжения в настоящее время довольно дороги, причем основная часть стоимости приходится на коллекторы.

    Но обычно коллекторы являются самостоятельной частью системы. Их устанавливают на крышах, балконах и других конструктивных элементах здания. Такой коллектор теряет часть тепла через лицевую и тыльную поверхности и через стенки корпуса по периметру. В то же время определенная доля тепла уходит из здания через стены. Кроме того, значительное количество тепла теряется на пути от отдельно стоящего коллектора до здания. А если коллектор встроить в стену? Тогда площадь поверхностей, теряющих тепло, уменьшится более чем втрое: из трех фасадных поверхностей останется одна, снизится площадь соприкасающихся с наружным воздухом бортовых стенок, отпадет надобность в трубах, по которым теплоноситель циркулирует между коллектором и зданием. Одновременно значительно возрастет теплозащита стены: ее обеспечит сам коллектор. Совмещенная конструкция и менее материалоемка, так как не нужен специальный корпус, ведь днищем служит поверхность стены. Не требуются и опоры, на которых размещают отдельные коллекторы. КПД такой системы отопления должен серьезно вырасти. Как вам такое предложение?

      Комментарии:

    #2 написал: Павел | [цитировать]

    Эффективность преобразования солнечной энергии в электричество варьируется в широких пределах, бывает даже более 20%, в зависимости от структуры ячеек. Однако их цены также очень разные, поэтому лучше всего конвертировать цену в полученную электроэнергию (рубили или доллары на кВт). На мой взгляд, электричество - гораздо более универсальный вид энергии, чем тепло, получаемое в солнечных коллекторах. Его можно использовать для питания всех электроприборов, а также для нагрева или приготовления горячей воды. Поэтому использование солнечных панелей, которые сразу преобразуют энергию солнечного света в электричество перспективнее. Если они со временем станут дешевле, чем сейчас и вырастит их КПД, то будут массово использоваться только такие солнечные панели.

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото