Реферат: Сонячна батарея

Саранськ

2010

Вірніше, по справедливості,

Вірніше, по стільки розлито,

Хто, скільки здатний взяти.

В. Солоухин

Сонце - центральна і єдина зірка Сонячної системи, навколо якої звертаються інші об'єкти цієї системи: планети і їх супутники, карликові планети і їх супутники, астероїди, метеороіди, комети і космічний пил.

Маса Сонця становить 99,866% від сумарної маси всієї Сонячної системи.

Сонячне випромінювання підтримує життя на Землі, визначає клімат.

Сонце складається з водню, гелію і наступних, що входять до його складу в малих концентраціях, елементів: заліза, нікелю, кисню, азоту, кремнію, сірки, магнію, вуглецю, неону, кальцію та хрому. За спектральної класифікації Сонце відноситься до типу G2V ( «жовтий карлик»). Температура поверхні Сонця досягає 6000 K, тому Сонце світить майже білим світлом, але через більш сильного розсіювання і поглинання короткохвильової частини спектра атмосферою Землі пряме світло Сонця біля поверхні нашої планети набуває певний жовтий відтінок. [1]

Сонячна енергетика - напрямок нетрадиційної енергетики, засноване на безпосередньому використанні сонячного випромінювання для отримання енергії в будь-якому вигляді. Сонячна енергетика використовує поновлюване джерело енергії і є екологічно чистою, тобто не виробляє шкідливих відходів. Виробництво енергії за допомогою сонячних електростанцій добре узгоджується з концепцією розподіленого виробництва енергії. [2]

Ще в давнину люди почали замислюватися про можливості застосування сонячної енергії. Згідно з легендою, великий грецький вчений Архімед спалив ворожий флот, обложили його рідне місто Сіракузи, за допомогою системи запальних дзеркал. Достеменно відомо, що близько 3000 років тому султанський палац в Туреччині опалювався водою, нагрітою сонячною енергією. Стародавні жителі Африки, Азії і Середземномор'я одержували куховарську сіль, випарівая морську воду. Однак найбільше людей залучали досліди з дзеркалами і збільшувальними стеклами. Справжній "сонячний бум" розпочався в XVIII столітті, коли наука, звільнена від пут релігійних марновірств, пішла вперед семимильними кроками. Перші сонячні нагрівачі з'явилися у Франції. Натураліст Ж. Бюффон створив велике увігнуте дзеркало, яке фокусувало в одній точці відображені сонячні промені. Це дзеркало було здатне в ясний день швидко запалити сухе дерево на відстані 68 метрів. Незабаром після цього шведський вчений Н. Соссюр побудував перший водонагрівач. Це був всього лише дерев'яний ящик зі скляною кришкою, проте вода, налита в нехитре пристосування, нагрівалася сонцем до 88 ° С. У 1774 році великий французький вчений А. Лавуазьє вперше застосував лінзи для концентрації теплової енергії сонця. Незабаром в Англії відшліфували велике двоопукле скло, розплавляють чавун за три секунди і граніт - за хвилину.

Перші сонячні батареї, здатні перетворювати сонячну енергію в механічну, були побудовані знову-таки у Франції. В кінці XIX століття на Всесвітній виставці в Парижі винахідник О. Мушо демонстрував інсолятор - апарат, який за допомогою дзеркала сфокусував промені на паровому котлі. Котел приводив в дію друкарську машину, яка випускала по 500 відбитків газети в годину. Через кілька років в США побудували подібний апарат потужністю в 15 кінських сил.

Паровий котел на сонячній енергії, що приводить в рух друкарський верстат

Підходили роки, інсолятори які використовують сонячну енергію удосконалювалися, але принцип залишався незмінним: сонце - вода - пар. Але ось, в 1953 році вчені Національного аерокосмічного агентства США створили справжню сонячну батарею - пристрій, безпосередньо перетворює енергію сонця в електрику.

Ще в 70-х роках 19 століття був відкритий так званий фотоелектричний ефект - явище, пов'язане із звільненням електронів твердого тіла або рідини під дією електромагнітного випромінювання. У 30-х роках глава фізиків нашої країни академік А. Ф. Йоффе висловив думку про використання напівпровідникових фотоелементів в сонячній енергетиці. Правда, рекордний коефіцієнт корисної дії (ККД) тодішніх матеріалів не перевищував 1 відсотка, тобто, в електрику перетворювалася лише сота частина світлової енергії. Після багаторічних експериментів вдалося створити фотоелементи з ККД до 10-15%. Потім американці побудували сонячні батареї сучасного типу. У 1959 році вони були встановлені на одному з перших штучних супутників Землі, і з тих пір все космічні станції оснащуються багатометровими панелями з сонячними батареями. Низький ККД сонячних батарей можна було б компенсувати великою площею, наприклад, покрити всю пустелю Сахару фотоелементами - і готова найпотужніша сонячна електростанція. Однак кремнієві напівпровідники, на основі яких виробляються сонячні батареї, дуже дорого коштують. І чим вище ККД, тим дорожче матеріали. Внаслідок цього частка сонячної енергії в сьогоднішній енергетиці невелика. Однак у зв'язку з не нескінченністю викопного палива, частка енергії одержуваної сонячними батареями буде неминуче зростати. Так само зростання використання сонячних батарей сприяють розробки спрямовані на підвищення ККД і зниження їх вартості.

Одне з головних достоїнств сонячної енергії - її екологічна чистота. Правда, сполуки кремнію можуть наносити невеликий шкоду навколишньому середовищу, проте в порівнянні з наслідками спалювання природного палива така шкода - крапля в морі.

Напівпровідникові сонячні батареї мають дуже важливе достоїнство - довговічність. При тому, що догляд за ними не вимагає від персоналу особливо великих знань. Внаслідок цього сонячні батареї стають все більш популярними в промисловості та побуті.

Кілька квадратних метрів сонячних батарей цілком можуть вирішити всі енергетичні проблеми невеликого селища. У країнах з великою кількістю сонячних днів - південній частині США, Іспанії, Індії, Саудівської Аравії та інших - давно вже діють сонячні електростанції. Деякі з них досягають досить значною потужності.

Сьогодні вже розробляються проекти будівництва сонячних електростанцій за межами атмосфери - там, де сонячні промені не втрачають своєї енергії. Уловлене на земній орбіті випромінювання пропонується переводити в інший тип енергії - мікрохвилі - і потім вже відправляти на Землю. Все це завчить фантастично, проте сучасна технологія дозволяє здійснити такий проект в найближчому майбутньому.

Сонячні батареї на верблюді

Велика кількість наукових експериментів і тонких технологій вимагають часом створення величезної температури. Ідеальний варіант - сонячна енергія, здатна створювати гігантські температури на невеликій площі. Найвідоміша "сонячна піч" діє у французькому містечку Оділо. Її рухливі дзеркала концентрують енергію сонця з великої площі на майданчику менш одного квадратного метра. Цей майданчик знаходиться на невеликій вежі перед системою дзеркал. У ясні дні в фокусі дзеркал вдається досягти температури в 3300 ° С. З її допомогою в Оділо створюють матеріали з особливими властивостями, які неможливо отримати в традиційній металургії. [11]

Сонячна енергетика відкрита вже досить давно. Але її довго не розглядали в якості великого джерела енергії через дорожнечу виробництва. Час минав, і технології розвивалися. Сонячні панелі подешевшали і стали серйозним джерелом енергії. У минулому році у всьому світі сумарна потужність сонячних електростанцій перевищила 20 гігават! І цей показник з початку нинішнього століття подвоюється кожні три роки. Осторонь тільки Росія. [4]

1. Перша промислова сонячна електростанція була побудована в 1985 році в СРСР в Криму, недалеко від міста Щолкіно. СЕС-5 мала пікову потужність 5 МВт. Стільки ж, скільки у першого ядерного реактора. За 10 років роботи вона виробила всього 2 мільйони кВт.год електроенергії, проте вартість її електрики виявилася досить високою, і в середині 90-х її закрили. У цей час роботи активізувалися в Штатах, де компанія Loose lndustries в самому кінці 1989 року запустила 80-мегаватну сонячно-газову електростанцію. За наступні 5 років та ж компанія, тільки в Каліфорнії, побудувала таких СЕС ще на 480 МВт і довела вартість одного «сонячно-газового» кВт.год до 7-8 центів. Що зовсім непогано порівняно з 15 центами за кВт.год енергії - у стільки обходиться електрику, вироблене на АЕС.

2. Використовувати енергію Сонця в побуті можна і без перетворення її в електрику. Для того щоб «протопити» холодну кімнату або нагріти воду у водопроводі, можна безпосередньо скористатися сонячним теплом. Установки, що збирають, зберігають і передають це тепло, називаються сонячними колекторами. У найпростішому варіанті все виглядає так: на даху будинку або на його південній стіні встановлюється панель, що складається з тоненьких трубочок, по яких в спеціальний бак-акумулятор подається вода. Сонце нагріває трубки, ті нагрівають воду, вода (температура якої в цій системі при використанні дзеркального піддону може доходити до 60-90 ° С) накопичується в баку і потім використовується для обігріву або гарячого водопостачання. Будинки, обладнані такими системами (які зазвичай доукомплектовуються і кремнієвими сонячними елементами), називаються «сонячними будинками». З одного боку, цей будинок коштує трохи дорожче, ніж звичайний, але з іншого - він дозволяє різко скоротити комунальні платежі - на 50-70%.

Сторінки: 1, 2 , 3 , 4 , 5