Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Атомная физика
Нетрадиционная виды получения электрической энергии Ветродвигатели Гелиоэнергетика Альтернативная гидроэнергетика Геотермальная энергетика Космическая энергетика Водородная энергетика Биотопливная энергетика

Гелиоэнергетика

Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция на Солнце. При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется, в основном из-за поглощения инфракрасного излучения – озоном и рассеяния излучения молекулами газов и находящимся в воздухе частицами пыли и аэрозолями. Солнечную энергию получают в большинстве случаев с помощью фотоэлементов.

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Преобразование энергии основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.

Типы фотоэлектрических элементов:

- Монокристаллические кремниевые

- Поликристаллические кремниевые

- Тонкоплёночные

Рис. 19. Схема работы фотоэлемента.


Неоднородность структуры фотоэлемента может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями, путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой, или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны.

Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств фотоэлемента , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Наиболее вероятными материалами для фотоэлементов СЭС считаются кремний, Cu(In,Ga)Se2 и арсенид галлия (GaAs), причём в последнем случае речь идёт о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой AlGaAs-GaAs. В 2006 г. десять крупнейших производителей произвели 74 % фотоэлементов, в том числе: Sharp Solar — 22 %; Q-Cells — 12 %; Kyocera — 9 %; Suntech — 8 %; Sanyo — 6 %; Mitsubishi Electric — 6 %; Schott Solar — 5 %; Motech — 5 %;

BP Solar — 4 %; SunPower Corporation — 3 %.

К 2010 г. установленная мощность установок на фотоэлементах достигнет 3,2—3,9 ГВт

Фотоэлементы в солнечных батареях

 Рис. 20. Панели солнечных батарей

 

Рис. 21. Карта солнечных ресурсов Российской Федерации

Способы получения преобразования солнечной энергии:

1). Пассивная система солнечного отопления.

В качестве элемента поглотителя солнечной радиации служит здание или его отдельные ограждения.

1-солнечные лучи; 2-светопроницаемый экран; 3-воздушная заслонка;

4-нагретый воздух; 5-охлажденный воздух из помещения; 6-собственное тепловое излучение стены; 7-черная лучевоспринимающая поверхность;

8-жалюзи.

Рис. 22. Схема работы пассивной системы солнечного отопления

2). Активная система солнечного отопления

Гелиоприемник является самостоятельным устройством.

Активные гелиосистемы подразделяются:

- назначению (горячее водоснабжение, отопление, комбинированные системы)

- вид теплоносителя (жидкостные, воздушные)

- продолжительность работы (круглогодичные, сезонные)

- исполнению (одно, двух и многоконтурные)

Основные элементы: гелиоприемник, аккумулятор теплоты, преобразователь теплоты,

потребитель

Ветровой энергетический потенциал Земли в 1989 году был оценен в 300 млрд. кВт * ч в год. Но для технического освоения из этого количества пригодно только 1,5%. Главное препятствие для него – рассеянность и непостоянство ветровой энергии. Непостоянство ветра требует сооружения аккумуляторов энергии, что значительно удорожает себестоимость электроэнергии. Из-за рассеянности при сооружении равных по мощности солнечных и ветровых электростанций для последних требуется в пять раз больше площади (впрочем, эти земли можно одновременно использовать и для сельскохозяйственных нужд)
Принцип построения атомной энергетики