четверг, 25 октября 2007 г.

SUN

Ни для кого не секрет, что нефть и газ сейчас являются основными источниками энергии. Но запасы этих полезных ископаемых ограничены, так же как и запасы каменного угля, горючих сланцев, нефтяных песков и торфа. Но не только ограниченность этих ископаемых вызывает беспокойство, ведь еще Менделеев говорил, что сжигать нефть и другое углеводородное топливо - преступление.

Африка занимает площадь около 9 млн км2. С учетом того, что меняются день и ночь, бывают облачные дни, на ее долю приходится 450 тераВатт (тера - 1012) энергии, приходящей от Солнца - это 4 млн тераВатт/ча-сов в год. В настоящее время все страны совокупно вырабатывают на своих электростанциях 13 тераВатт. А еще есть Европа, Австралия, Америка и Азия они тоже освещаются Солнцем.

Самое очевидное решение - солнечные батареи. Плотность мощного потока солнечной энергии на околоземной орбите достигает 1400 Вт/ м2. В южных широтах на уровне моря эта цифра меньше - примерно 1020 Вт/м2. Связано это с тем, что 19% энергии поглощается атмосферой, а если есть облака, то еще 35% отражается обратно. В средних широтах эта мощность еще меньше, т.к. сильно меняется угол освещенности поверхности Земли в течение суток. Реально мощность, приходящаяся на 1 м2 поверхности, колеблется от 125 до 375 Вт/м2, или от 3 до 9 кВт/м2, в день. Самые лучшие (и самые дорогие) образцы солнечных батарей, сделанные из монокристаллического кремния, имеют эффективность примерно 15%, что дает цифру в 15-60 Вт с 1 м2 поверхности такой батареи. Солнечные батареи из поликристаллического кремния несколько дешевле, но и КПД у них пониже. Номинальное напряжение такой батареи - 0,7 В, поэтому для того, чтобы получить хотя бы 12 В на выходе, приходится последовательно соединять 17 таких элементарных ячеек, а столбики из элементарных ячеек соединять еще и параллельно для того, чтобы поднять максимально снимаемый с такой батареи ток до приемлемого уровня. Реальная мощность, которую обеспечивают подобные батареи, - от 0,45 до 1,35 кВт/м2 в день. Зимой в наших северных широтах эта мощность намного меньше из-за короткого светового дня. На выходе всех солнечных батарей присутствует постоянное напряжение, а для работы бытовой техники требуется переменное напряжение 220 В/50 Гц. Поэтому просто запитать ее от таких солнечных батарей не получится, нужен специальный инверторный блок, который преобразует постоянное напряжение в переменное промышленной частоты. И еще нужны мощные аккумуляторные батареи, способные заряжаться днем и отдавать энергию инвертору ночью. Такая система относится к системе прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

Другим вариантом преобразовательной системы может быть черный абсорбер, поглощающий излучение Солнца и нагревающий, например, воду или иной теплоноситель. Такие системы уже широко используются для получения горячей воды.

Комментариев нет: