Bruk av solenergi som alternativ kilde

Hva er solenergi

Solen er en stjerne, innenfor hvilken termonukleære reaksjoner finner sted i en kontinuerlig modus. Som et resultat av pågående prosesser frigjøres en enorm mengde energi fra solens overflate, hvorav en del varmer opp atmosfæren på planeten vår.

Solenergi er en kilde til fornybar og miljøvennlig energi.

Hvordan kan du beregne mengden solenergi

Eksperter bruker å evaluere en slik verdi som solkonstanten. Det er lik 1367 watt. Dette er mengden solenergi per kvadratmeter av planeten.Omtrent en fjerdedel går tapt i atmosfæren. Maksimal verdi ved ekvator er 1020 watt per kvadratmeter. Med tanke på dag og natt, endringer i innfallsvinkelen til strålene, bør denne verdien reduseres med ytterligere tre ganger.

Fordeling av solstråling på kartet over planeten

Versjoner om kildene til solenergi var svært forskjellige. For øyeblikket sier eksperter at energi frigjøres som et resultat av transformasjonen av fire H2-atomer til en He-kjerne. Prosessen fortsetter med frigjøring av en betydelig mengde energi. For sammenligning, se for deg at konverteringsenergien til 1 gram H2 er sammenlignbar med den som frigjøres ved brenning av 15 tonn hydrokarboner.

Utviklingen av solenergi i forskjellige land og dens utsikter

Alternative energityper, som inkluderer solenergi, utvikler seg raskest i teknologisk avanserte land. Dette er USA, Spania, Saudi-Arabia, Israel og andre land hvor det er et stort antall soldager i året. Solenergi utvikler seg også i Russland og CIS-landene. Riktignok er tempoet vårt mye lavere på grunn av klimatiske forhold og lavere inntekter til befolkningen.

I Russland skjer det en gradvis utvikling og det er lagt vekt på utvikling av solenergi i regionene i Fjernøsten. Solkraftverk bygges i avsidesliggende bosetninger i Yakutia. Dette lar deg spare på importert drivstoff. Det bygges også kraftverk i den sørlige delen av landet. For eksempel i Lipetsk-regionen.

Alle disse dataene lar oss konkludere med at mange land i verden prøver å introdusere bruken av solenergi så mye som mulig. Dette er aktuelt fordi energiforbruket stadig øker, og ressursene er begrensede.I tillegg forurenser den tradisjonelle energisektoren i stor grad miljøet. Derfor er alternativ energi fremtiden. Og solens energi er et av dens nøkkelområder.

Utflukt i historien

Hvordan har solenergi utviklet seg frem til i dag? Mennesket har tenkt på bruken av solen i sine aktiviteter siden antikken. Alle kjenner legenden om at Arkimedes brente fiendens flåte nær byen hans Syracuse. Han brukte brannspeil til dette. For flere tusen år siden, i Midtøsten, ble palassene til herskere varmet opp med vann, som ble varmet opp av solen. I noen land fordamper vi sjøvann i solen for å få salt. Forskere utførte ofte eksperimenter med varmeapparater drevet av solenergi.

De første modellene av slike varmeovner ble produsert i XVII-XVII århundrer. Spesielt forsker N. Saussure presenterte sin versjon av varmtvannsberederen. Det er en treboks med glasslokk. Vannet i denne enheten ble varmet opp til 88 grader Celsius. I 1774 brukte A. Lavoisier linser for å konsentrere varme fra solen. Og det har også dukket opp linser som lar lokalt smelte støpejern på få sekunder.

Batterier som omdanner solens energi til mekanisk energi ble laget av franske forskere. På slutten av 1800-tallet utviklet forskeren O. Musho en insolator som fokuserte stråler med en linse på en dampkjele. Denne kjelen ble brukt til å drive trykkpressen. I USA på den tiden var det mulig å lage en enhet drevet av solen med en kapasitet på 15 "hester".

Insolator O. Musho

På 30-tallet av forrige århundre foreslo akademiker fra USSR A.F. Ioffe bruk av halvlederfotoceller for å konvertere solenergi.Batterieffektiviteten på den tiden var mindre enn 1 %. Det gikk mange år før det ble utviklet solceller med en virkningsgrad på 10-15 prosent. Da bygde amerikanerne solcellepaneler av moderne type.

Fotocelle for solcellebatteri

Det er verdt å si at halvlederbaserte batterier er ganske holdbare og krever ikke kvalifikasjoner for å ta vare på dem. Derfor brukes de oftest i hverdagen. Det er også hele solkraftverk. Som regel er de opprettet i land med et stort antall soldager per år. Disse er Israel, Saudi-Arabia, sør i USA, India, Spania. Nå er det helt fantastiske prosjekter. For eksempel solkraftverk utenfor atmosfæren. Der har sollyset ennå ikke mistet energi. Det vil si at strålingen foreslås fanget i bane og deretter omdannet til mikrobølger. Deretter, i denne formen, vil energien bli sendt til jorden.

Paneltyper

Det finnes ulike typer solcellepaneler i bruk i dag. Blant dem:

1. Poly- og enkrystall.
2. Amorf.

Monokrystallinske paneler er preget av lav produktivitet, men de er relativt rimelige, så de er veldig populære. Hvis det er nødvendig å utstyre et ekstra strømforsyningssystem for alternativ strømforsyning når hovedenheten er slått av, er kjøpet av et slikt alternativ fullt berettiget.

Polykrystaller er i en mellomposisjon i disse to parameterne. Slike paneler kan brukes til å gi sentralisert strømforsyning på steder hvor det av en eller annen grunn ikke er tilgang til et stasjonært system.

Når det gjelder de amorfe panelene, demonstrerer de maksimal produktivitet, men dette øker kostnadene for utstyret betydelig. Amorft silisium er tilstede i enheter av denne typen. Det er verdt å merke seg at det fortsatt er urealistisk å kjøpe dem, siden teknologien er på stadium med eksperimentell bruk.

Hva er utradisjonelle energikilder

En lovende oppgave i energikomplekset i det 21. århundre er bruk og implementering av fornybare energikilder. Dette vil redusere belastningen på klodens økologiske system. Bruken av tradisjonelle kilder påvirker miljøet negativt og fører til utarming av jordens indre. Disse inkluderer:

1. Ikke-fornybar:

• kull;
• naturgass;
• olje;
• Uranus.

2. Fornybar:

• tre;
• vannkraft.

Alternativ energi er et system med nye måter og metoder for å skaffe, overføre og bruke energi, som brukes dårlig, men er gunstig for miljøet.

Alternative energikilder (AES) er stoffer og prosesser som finnes i naturmiljøet og som gjør det mulig å skaffe nødvendig energi.

Forutsetninger for arbeid og effektivitet

Det er bedre å overlate beregningen og installasjonen av solsystemet til fagfolk. Overholdelse av installasjonsteknikken vil sikre drift og oppnå den deklarerte ytelsen. For å forbedre effektiviteten og levetiden må noen nyanser tas i betraktning.

termostatventil. I tradisjonelle varmesystemer er det sjelden installert et termostatelement, siden varmegeneratoren er ansvarlig for å regulere temperaturen. Men når man arrangerer et solsystem, bør man ikke glemme beskyttelsesventilen.

Oppvarming av tanken til maksimal tillatt temperatur øker ytelsen til oppsamleren og lar deg bruke solvarme selv i overskyet vær

Den optimale plasseringen av ventilen er 60 cm fra varmeren. Når den er plassert i nærheten, varmes "termostaten" opp og blokkerer tilførselen av varmt vann.

Plassering av lagertanken. Varmtvannsbuffertanken må installeres på et tilgjengelig sted.

Når den plasseres i et kompakt rom, er det spesielt oppmerksom på takhøyden

Minste ledige plass over tanken er 60 cm. Denne klaringen er nødvendig for batterivedlikehold og utskifting av magnesiumanoden

Installere en ekspansjonstank. Elementet kompenserer for termisk ekspansjon under stagnasjonsperioden. Installering av tanken over pumpeutstyret vil provosere overoppheting av membranen og dens for tidlig slitasje.

Det optimale stedet for ekspansjonstanken er under pumpegruppen. Temperatureffekten under denne installasjonen reduseres betydelig, og membranen beholder sin elastisitet lenger.

Koble til solkretsen. Når du kobler til rør, anbefales det å organisere en løkke. "Thermoloop" reduserer varmetapet, og forhindrer utløp av den oppvarmede væsken.

Teknisk korrekt versjon av implementeringen av "løkken" til solkretsen. Forsømmelse av kravet fører til en reduksjon i temperaturen i lagertanken med 1-2 ° C per natt

Tilbakeslagsventil. Forhindrer "veltning" av kjølevæskesirkulasjonen. Ved manglende solaktivitet hindrer tilbakeslagsventilen at varmen som samles opp i løpet av dagen forsvinner.

Utvikling av solenergi

Som allerede nevnt, vokser tallene som reflekterer i dag egenskapene til utviklingen av solenergi jevnt og trutt.Solcellepanelet har for lengst sluttet å være en betegnelse for en snever krets av tekniske spesialister, og i dag snakker de ikke bare om solenergi, men tjener også på gjennomførte prosjekter.

I september 2008 ble byggingen av et solkraftverk i den spanske kommunen Olmedilla de Alarcón fullført. Toppeffekten til Olmedilla kraftverk når 60 MW.

Solstasjon Olmedilla

I Tyskland drives solstasjonen Waldpolenz, som ligger i Sachsen, nær byene Brandis og Bennewitz. Med en toppeffekt på 40 MW er dette anlegget et av de største solkraftverkene i verden.

Solstasjon Waldpolenz

Uventet for mange begynte gode nyheter å glede Ukraina. Ifølge EBRD kan Ukraina snart bli ledende blant grønne økonomier i Europa, spesielt i forhold til solenergimarkedet, som er et av de mest lovende fornybare energimarkedene.

Solkraftverk opererer i

• Orenburg-regionen:
  "Sakmarskaya im. A. A. Vlaznev, med en installert kapasitet på 25 MW;
  Perevolotskaya, med en installert kapasitet på 5,0 MW.
• Republikken Basjkortostan:
  Buribaevskaya, med en installert kapasitet på 20,0 MW;
  Bugulchanskaya, med en installert kapasitet på 15,0 MW.
• Republikken Altai:
  Kosh-Agachskaya, med en installert kapasitet på 10,0 MW;
  Ust-Kanskaya, med en installert kapasitet på 5,0 MW.
• Republikken Khakassia:
  "Abakanskaya", med en installert kapasitet på 5,2 MW.
• Belgorod-regionen:
  "AltEnergo", med en installert effekt på 0,1 MW.
• I Republikken Krim, uavhengig av landets enhetlige energisystem, er det 13 solkraftverk med en total kapasitet på 289,5 MW.
• Dessuten opererer en stasjon utenfor systemet i republikken Sakha-Yakutia (1,0 MW) og i Trans-Baikal-territoriet (0,12 MW).

Kraftverk er på stadiet av prosjektutvikling og bygging

• I Altai-territoriet er 2 stasjoner med en total designkapasitet på 20,0 MW planlagt satt i drift i 2019.
• I Astrakhan-regionen er 6 stasjoner med en total designkapasitet på 90,0 MW planlagt satt i drift i 2017.
• I Volgograd-regionen er 6 stasjoner med en total designkapasitet på 100,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.
• I Trans-Baikal-territoriet er 3 stasjoner med en total anslått kapasitet på 40,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.
• I Irkutsk-regionen er 1 stasjon med en anslått kapasitet på 15,0 MW planlagt satt i drift i 2018.
• I Lipetsk-regionen er 3 stasjoner med en total designkapasitet på 45,0 MW planlagt satt i drift i 2017.
• I Omsk-regionen er 2 stasjoner med en anslått kapasitet på 40,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2019.
• I Orenburg-regionen er den 7. stasjonen, med en designet kapasitet på 260,0 MW, planlagt satt i drift i 2017-2019.
• I republikken Bashkortostan er 3 stasjoner med en anslått kapasitet på 29,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.
• I republikken Buryatia er 5 stasjoner med en anslått kapasitet på 70,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.
• I republikken Dagestan er 2 stasjoner med en anslått kapasitet på 10,0 MW planlagt satt i drift i 2017.
• I republikken Kalmykia er 4 anlegg med en anslått kapasitet på 70,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2019.
• I Samara-regionen er 1 stasjon med en anslått kapasitet på 75,0 MW planlagt satt i drift i 2018.
• I Saratov-regionen er 3 stasjoner med en anslått kapasitet på 40,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.
• I Stavropol-territoriet er 4 stasjoner med en anslått kapasitet på 115,0 MW planlagt satt i drift i 2017-2019.
• I Chelyabinsk-regionen er 4 stasjoner med en anslått kapasitet på 60,0 MW planlagt satt i drift i 2017 og 2018.

Den totale anslåtte kapasiteten til solkraftverk under utvikling og bygging er 1079,0 MW.
Termoelektriske generatorer, solfangere og solvarmeanlegg er også mye brukt i industrianlegg og i hverdagen. Alternativet og bruksmetoden velges av alle for seg selv.

Antallet tekniske enheter som bruker solenergi til å generere elektrisk og termisk energi, samt antall solkraftverk under bygging, deres kapasitet, taler for seg selv - i Russland bør alternative energikilder være og utvikle seg.

Overføring av solenergi til jorden

Solenergi fra en satellitt overføres til jorden ved hjelp av en mikrobølgesender gjennom verdensrommet og atmosfæren og mottas på jorden av en antenne som kalles en rektenne. Rectenna er en ikke-lineær antenne designet for å konvertere energien til feltet til bølgen som faller inn på den.

laseroverføring

Nylig utvikling foreslår å bruke laseren med nyutviklede solid-state lasere som muliggjør effektiv energioverføring.I løpet av få år kan et område på 10 % til 20 % effektivitet oppnås, men ytterligere eksperimentering må fortsatt ta hensyn til mulige farer dette kan forårsake for øynene.

mikrobølgeovn

Sammenlignet med laseroverføring er mikrobølgeoverføring mer avansert, har en høyere effektivitet på opptil 85%. Mikrobølgestråler er godt under dødelige konsentrasjonsnivåer, selv ved langvarig eksponering. Så en mikrobølgeovn med en frekvens på 2,45 GHz mikrobølge med en viss beskyttelse er helt ufarlig. Den elektriske strømmen som genereres av fotovoltaiske celler, føres gjennom en magnetron, som omdanner den elektriske strømmen til elektromagnetiske bølger. Denne elektromagnetiske bølgen passerer gjennom bølgelederen, som danner egenskapene til den elektromagnetiske bølgen. Effektiviteten til trådløs kraftoverføring avhenger av mange parametere.

Viktig teknologiinformasjon

Hvis vi vurderer solbatteriet i detalj, er driftsprinsippet lett å forstå. Separate seksjoner av den fotografiske platen endrer ledningsevnen i separate seksjoner under påvirkning av ultrafiolett stråling.

Som et resultat blir solenergi omdannet til elektrisk energi, som umiddelbart kan brukes til elektriske apparater, eller lagres på flyttbare autonome medier.

For å forstå denne prosessen mer detaljert, må flere viktige aspekter vurderes:

1. Et solcellebatteri er et spesielt system av fotovoltaiske omformere som danner en felles struktur og kobles sammen i en bestemt rekkefølge.
2. Det er to lag i strukturen til fotokonvertere, som kan variere i type ledningsevne.
3. Silisiumskiver brukes til å produsere disse omformerne.
4. Fosfor tilsettes også til silisium i n-type laget, noe som forårsaker et overskudd av elektroner med en negativt ladet indeks.
5. P-type laget er laget av silisium og bor, noe som fører til dannelse av såkalte "hull".
6. Til syvende og sist er begge lagene plassert mellom elektroder med forskjellige ladninger.

Hvor brukes solenergi?

Bruken av solenergi øker hvert år. For ikke så lenge siden ble solens energi brukt til å varme opp vann i landstedet i sommerdusjen. Og i dag brukes allerede forskjellige installasjoner til oppvarming av private hus, i kjøletårn. Solcellepaneler genererer elektrisiteten som trengs for å drive små landsbyer.

Funksjoner ved bruk av solenergi

Fotoenergien fra solens stråling omdannes til solcelleceller. Dette er en to-lags struktur som består av 2 halvledere av forskjellige typer. Halvlederen nederst er p-type og den øverste er n-type. Den første har mangel på elektroner, og den andre har et overskudd.

Elektronene i en n-type halvleder absorberer solstråling, noe som får elektronene i den til å de-bane. Pulsstyrken er nok til å transformeres til en p-type halvleder. Som et resultat oppstår en rettet elektronstrøm og elektrisitet genereres. Silisium brukes i produksjonen av solceller.

Til dags dato produseres flere typer fotoceller:

• Monokrystallinsk. De er produsert av silisium enkeltkrystaller og har en jevn krystallstruktur. Blant andre typer skiller de seg ut med høyest effektivitet (ca. 20 prosent) og økte kostnader;
• Polykrystallinsk. Strukturen er polykrystallinsk, mindre jevn. De er billigere og har en effektivitet på 15 til 18 prosent;
• Tynn film. Disse solcellene er laget ved å sputtere amorft silisium på et fleksibelt underlag.Slike fotoceller er de billigste, men effektiviteten overlater mye å være ønsket. De brukes i produksjon av fleksible solcellepaneler.

solcellepanel effektivitet

Hva omdannes solenergi til og hvordan produseres den?

Solenergi tilhører kategorien alternativ. Den utvikler seg dynamisk, og tilbyr nye metoder for å hente energi fra solen. Til dags dato er slike metoder for å oppnå solenergi og dens videre transformasjon kjent:

• fotovoltaikk eller fotoelektrisk metode - innsamling av energi ved hjelp av fotovoltaiske celler;
• varm luft - når energien til solen omdannes til luft og sendes til turbogeneratoren;
• solar termisk metode - oppvarming av stråler av en overflate som akkumulerer termisk energi;
• "solseil" - en enhet med samme navn, som opererer i et vakuum, konverterer solens stråler til kinetisk energi;
• ballongmetoden - solstråling varmer ballongen, hvor det på grunn av varme genereres damp, som tjener til å generere backup-elektrisitet.

Å motta energi fra solen kan være direkte (gjennom solceller) eller indirekte (ved å bruke konsentrasjonen av solenergi, slik tilfellet er med solvarmemetoden). De viktigste fordelene med solenergi er fraværet av skadelige utslipp og lavere strømkostnader. Dette oppmuntrer et økende antall mennesker og bedrifter til å vende seg til solenergi som et alternativ. Mest aktivt brukes alternativ energi i land som Tyskland, Japan og Kina.

Solcellepaneler, enhet og applikasjon

Nylig virket ideen om å få gratis strøm fantastisk.Men moderne teknologier blir stadig bedre og alternativ energi utvikler seg også. Mange begynner å bruke nye utbygginger, er borte fra strømnettet, får full autonomi og uten å miste urban komfort. En slik strømkilde er solcellepaneler.
Omfanget av slike batterier er hovedsakelig beregnet på strømforsyning av hytter, hus og sommerhus, som ligger langt fra kraftledninger. Det vil si på steder hvor det kreves ekstra strømkilder.

Hva er et solcelledrevet batteri - dette er mange ledere og fotoceller koblet til ett system som omdanner energien som mottas fra solstrålene til elektrisk strøm. Effektiviteten til dette systemet når et gjennomsnitt på førti prosent, men dette krever passende værforhold.

Det er fornuftig å installere solcelleanlegg bare i de områdene der været er solfylt de fleste dagene i året. Det er også verdt å vurdere den geografiske plasseringen av huset. Men i utgangspunktet, under gunstige forhold, reduserer batterier forbruket av elektrisitet fra det generelle nettverket betydelig.

Effektivitet av solcellebatterier

Én fotocelle, selv ved middagstid i klart vær, produserer svært lite strøm, bare nok til å betjene en LED-lommelykt.

For å øke utgangseffekten kombineres flere solceller parallelt for å øke den konstante spenningen og i serie for å øke strømmen.

Effektiviteten til solcellepaneler avhenger av:

• lufttemperatur og selve batteriet;
• riktig valg av belastningsmotstand;
• innfallsvinkelen til solens stråler;
• tilstedeværelse / fravær av anti-reflekterende belegg;
• lys utgangseffekt.

Jo lavere temperatur ute er, jo mer effektive fungerer fotocellene og solbatteriet som helhet. Alt er enkelt her. Men med beregningen av belastningen er situasjonen mer komplisert. Det bør velges basert på gjeldende utgang fra panelet. Men verdien varierer avhengig av værfaktorer.

Solcellepaneler produseres med forventning om en utgangsspenning som er et multiplum av 12 V - hvis det skal tilføres 24 V til batteriet, så må to paneler kobles til det parallelt

Det er problematisk å kontinuerlig overvåke parametrene til solbatteriet og manuelt justere driften. For å gjøre dette er det bedre å bruke kontrollkontrolleren, som automatisk justerer innstillingene til selve solcellepanelet for å oppnå maksimal ytelse og optimale driftsmoduser fra den.

Den ideelle innfallsvinkelen for solstrålene på solpanelet er rett. Men når det avvikes innenfor 30 grader fra perpendikulæren, synker effektiviteten til panelet med bare rundt 5 %. Men med en ytterligere økning i denne vinkelen vil en økende andel av solstrålingen reflekteres, og dermed redusere effektiviteten til solcellen.

Hvis batteriet er nødvendig for å produsere maksimal energi om sommeren, bør det være orientert vinkelrett på den gjennomsnittlige posisjonen til solen, som den inntar på jevndøgn om våren og høsten.

For Moskva-regionen er dette omtrent 40-45 grader mot horisonten. Hvis maksimum er nødvendig om vinteren, bør panelet plasseres i en mer vertikal posisjon.

Og en ting til - støv og skitt reduserer ytelsen til fotoceller betydelig. Fotoner gjennom en slik "skitten" barriere når dem rett og slett ikke, noe som betyr at det ikke er noe å konvertere til elektrisitet. Panelene skal vaskes regelmessig eller plasseres slik at støvet vaskes av av regn alene.

Noen solcellepaneler har innebygde linser for å konsentrere stråling på solcellen. I klart vær fører dette til økt effektivitet. Men med kraftig uklarhet, forårsaker disse linsene bare skade.

Hvis et konvensjonelt panel i en slik situasjon fortsetter å generere strøm, om enn i mindre volumer, vil linsemodellen slutte å fungere nesten helt.

Solen bør ideelt sett belyse et batteri av fotoceller jevnt. Hvis en av dens seksjoner viser seg å være mørk, blir de uopplyste solcellene til en parasittisk belastning. Ikke bare genererer de ikke energi i en slik situasjon, men de tar den også fra arbeidselementene.

Panelene skal monteres slik at det ikke er trær, bygninger og andre hindringer i veien for solens stråler.