Преобразование солнечной энергии в тепло

Гелиоэнергетика – это область энергетики, занимающаяся поиском путей более полного и эффективного использования энергии Солнца, приходящей на Землю в виде солнечных лучей.

Пименяются два метода преобразования – термоэлектрический и фотоэлектрический.

При фотоэлектрическом преобразовании солнечной энергии используется явление фотоэффекта, возникающее в результате воздействия солнечного излучения на поверхностные слои полупроводника толщиной 2–3 мкм, высвобождая при этом некоторое количество электронов. Если в полупроводнике присутствуют свободные электроны и разность потенциалов, то возникнет электрический ток. Разность потенциалов возникает между облучаемой поверхностью и его «теневой» стороной.

Чистый кремний (или германий), показатели которого хуже, является диэлектриком и разность потенциалов в нем возникнуть не может. Она появляется за счет внедрения в его поверхность слоя специальных добавок. Донор (мышьяк, фосфор) наносится тонким слоем на облучаемую наружную поверхность, образует дополнительные электроны и, следовательно, отрицательный заряд. Акцептор (бор, бром) наносится на внутреннюю поверхность, способствует появлению дефицита электронов и, следовательно, положительного заряда. Положительный и отрицательный заряды создают разность электронов. Приборы, основанные на явлении фотоэффекта, называются фотоэлементами.

Фотоэлектрические преобразователи имеют высокую стоимость, низкий КПД и применяются в малых масштабах в специальных целях.

Термоэлектрический способ заключается в идее фокусирования в нужной точке солнечного излучения, собираемого с некоторой поверхности. Например, использование большого параболического зеркала или параболической поверхности, покрытой большим количеством маленьких зеркал. Все остальное оборудование такое же, как у тепловой электростанции. При использовании достаточно больших концентраторов такие электростанции могут иметь КПД до 30 %. Стоимость энергии солнечных электростанций будет достаточно высока. Сами по себе концентраторы сложны и дороги. Кроме того, они должны иметь еще систему слежения за Солнцем. Так, например, на сооруженной в Крыму солнечной электростанции мощностью 5 МВт стоимость электроэнергии в сотни раз дороже, чем на тепловых и атомных электростанциях. Но строительство таких станций необходимо для приобретения опыта строительства и эксплуатации подобных установок. Упрощенная технологическая схема солнечной электростанции башенного типа (паротурбинный метод) представлена на рис. 6.1.1.

Рис. 6.1.1. Схема солнечной электростанции башенного типа: 1 – улавливатель солнечных лучей; 2 – приемник; 3 – тепловой аккумулятор; 4 – теплообменник; 5 – паровая турбина; 6 – конденсатный насос; 7 – конденсатор; 8 – генератор

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: