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.

Silicon wires cost

Сегодня утром пришло сообщение от одного менеджера о ценах на кремниевые пластины (silicon wires) в Китае. Итак, одна пластинка размерами 125х125 мм стоит 6,7$ плюс затраты на самовывоз из Китая. Существенные скидки при поставках от 100 000 шт. ежемесячно. Для начала забудем о скидке и добавим к стоимости пластины затраты на перевозку в размере 1 $. И то, если не платить за растаможку. Итого около 8 $ за псевдоквадрат 125х125 мм. Посчитаем стоимость квадратного метра ~= (1000/125) * (1000/125) =~ 64 пластины * 8$ = 512 $. Нда, результат превзошел ожидания не в лучшую сторону. Продолжая исследования вычислим стоимость исходного сырья, кремния, входящего в состав пластин. Итак, плотность поликремния равна 2,33 г/см³, объём пластины составляет 125х125=~5,5см³, отсюда её вес равен 12,815 грамм что в переводе на $ означает 522 $ за 1кг поликремния в пластине. Но это первое приближение, которое нельзя применить к расчету стоимости 1кг кремния в болванке ввиду отсутствия поправки на потерю кремния при резке и затрат на саму нарезку пластин.

Как ни крути, а выгоду от использования солнечной энергетики возможно получить, только в случае нахождения дешевого производства поликремния солнечного качества.