Реферат на тему солнечные электростанции

Обновлено: 03.07.2024

Солнечная электростанция - инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. Они бывают двух видов:

1. фотоэлектрические - непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора.

2. термодинамические - преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций

Фотоэлектрические солнечные электростанции

Главным элементом фотоэлектрических станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Фотоэлектрические преобразователи отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД.

Солнечные батареи используют для энергоснабжения автономных потребителей малой мощности, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолётов. Есть надежда, что в будущем им найдут применение в отоплении и электроснабжении жилых домов.

Термодинамические солнечные электростанции

В устройстве термодинамических солнечных электростанций используют теплообменные элементы с селективным светопоглощающим покрытием. Они способны поглощать до 97% попадающего на них солнечного света. Эти элементы даже за счет обычного солнечного освещения могут нагреваться до 200°С и более. С помощью них воду превращают в пар в обычных паровых котлах, что позволяет получить эффективный термодинамический цикл в паровой турбине. КПД солнечной паротурбинной установки может достигать 20%.

На основе этого эффекта была разработана конструкция аэростатной солнечной электростанции. Источником энергии в ней является баллон аэростата, заполненный водяным паром. Внешняя часть баллона пропускает солнечные лучи, а внутренняя покрыта селективным светопоглощающим покрытием, и позволяет нагревать содержимое баллона до 150-180°С. Полученный внутри пар будет иметь температуру 130-150°С, а давление такое же как атмосферное. Распыляя воду внутри баллона с перегретым паром, получают генерацию пара.

Пар из баллона отводится в паровую турбину посредством гибкого паропровода, а на выходе из турбины превращается в конденсаторе в воду. Из него воду с помощью насоса подают обратно в баллон. За счет пара накопленного за день, такая электростанция может работать и ночью. В течение суток мощность турбогенератора можно регулировать в соответствии с потребностями.

Главной проблемой является способ размещения солнечных аэростатных электростанций. Такие электростанции можно размещать над землей, над морем или в горах. В каждом случае есть свои плюсы и минусы. Здесь необходимо все учитывать и длину паропровода, и место размещения турбогенератора, и то, чтобы баллоны не мешали движению самолетов

Существуют и другие способы получения энергии от солнца, и если удастся решить все проблемы, то спрос на такую продукцию может быть практически неограничен. С помощью новых разработок можно будет решить проблемы энергоснабжения отсталых труднодоступных районов, сократить потребление топливных ресурсов в больших мегаполисах, защитить окружающую среду от излишнего загрязнения выбросами вредных веществ.

Типы солнечных электростанций.

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

" СЭС башенного типа

" СЭС тарельчатого типа

" СЭС, использующие фотобатареи

" СЭС, использующие параболические концентраторы

" Аэростатные солнечные электростанции

СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрыт чёрным цветом для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности.

Пример: Солнечная башня, Севилья, Испания. Построена в 2007 СЭС в Крыму

В Крыму была построена СЭС такого же типа в Щёлкино как резервный источник электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них - система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией [источник?]. Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована.

СЭС тарельчатого типа

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал - нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

СЭС, использующие параболические концентраторы

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Солнечная энергетика - непосредственное использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Достоинства солнечной энергетики.

" Общедоступность и неисчерпаемость источника.

" Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения.

" Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

" Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин:

" паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

" двигатель Стирлинга и т.д.

" гелиотермальная энергетика - Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

" Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

" Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество - запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Направления научных исследований в солнечной энергетики

1. Фундаментальные исследования

" Поток солнечной энергии, падающий на установленный под оптимальным углом фотоэлемент, зависит от широты, сезона и климата и может различаться в два раза для заселённой части суши (до трёх с учётом пустыни Сахары). Атмосферные явления (облака, туман, пыль и др.) не только изменяют спектр и интенсивность падающего на поверхность Земли солнечного излучения, но и изменяют соотношение между прямым и рассеянным излучениями, что оказывает значительное влияние на некоторые типы солнечных электростанций, например, с концентраторами или на элементах широкого спектра преобразования.

2. Прикладные исследования

" Фотоэлектрические преобразователи работают днём и с меньшей эффективностью работают в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме того, производимая ими электроэнергия может резко и неожиданно колебаться из-за смены погоды. Для преодоления этих недостатков на солнечных электростанциях используются эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это не достаточно решённая проблема), либо преобразуют в другие виды энергии, например, строят гидроаккумулирующие станции, которые занимают большую территорию, или концепцию водородной энергетики, которая на сегодняшний день пока недостаточно экономически эффективна. На сегодняшний день эта проблема просто решается созданием единых энергетических систем, которые перераспределяют вырабатываемую и потребляемую мощность. Проблема некоторой зависимости мощности солнечной электростанции от времени суток и погодных условий решается также с помощью солнечных аэростатных электростанций.

" На сегодняшний день сравнительно высокая цена солнечных фотоэлементов. С развитием технологии и ростом цен на ископаемые энергоносители этот недостаток преодолевается. В 1990-2005 гг. цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4 % в год.

" Поверхность фотопанелей и зеркал (для тепломашинных ЭС) нужно очищать от пыли и других загрязнений. В случае крупных фотоэлектрических станций, при их площади в несколько квадратных километров это может вызвать затруднения.

" Эффективность фотоэлектрических элементов падает при их нагреве (в основном это касается систем с концентраторами), поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения, обычно водяных. Также в фотоэлектрических преобразователях третьего и четвёртого поколений используют для охлаждения преобразование теплового излучения в излучение наиболее согласованное с поглощающим материалом фотоэлектрического элемента (так называемое up-conversion), что одновременно повышает КПД.

" Через 30 лет эксплуатации эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться. Отработавшие своё фотоэлементы, хотя и незначительная их часть, в основном специального назначения, содержат компонент (кадмий), который недопустимо выбрасывать на свалку. Нужно дополнительное расширение индустрии по их утилизации.

3. Экологические проблемы

" При производстве фотоэлементов уровень загрязнений не превышает допустимого уровня для предприятий микроэлектронной промышленности. Современные фотоэлементы имеют срок службы (30-50 лет). Применение кадмия, связанного в соединениях, при производстве некоторых типов фотоэлементов, с целью повышения эффективности преобразования, ставит сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения, хотя такие элементы имеют незначительное распространение и соединениям кадмия при современном производстве уже найдена достойная замена.

В последнее время активно развивается производство тонкоплёночных фотоэлементов, в составе которых содержится всего около 1 % кремния, по отношению к массе подложки на которую наносятся тонкие плёнки. Из-за малого расхода материалов на поглощающий слой, здесь кремния, тонкоплёночные кремниевые фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность и неустранимую деградацию характеристик во времени. Кроме того, развивается производство тонкоплёночных фотоэлементов на других полупроводниковых материалах, в частности CIS и CIGS, достойных конкурентов кремнию. Так, например, в 2005 г. компания "Shell" приняла решение сконцентрироваться на производстве тонкоплёночных элементов, и продала свой бизнес по производству монокристаллических (нетонкоплёночных) кремниевых фотоэлектрических элементов.

Фотоэлемент - электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов.

Фотоэлектрические и термодинамические солнечные электростанции, их типы. Технологии получения электричества из солнечного излучения; экология. Физический принцип работы солнечных батарей, термальная энергетика. Фотоэлементы промышленного назначения.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	04.11.2011
Размер файла	810,3 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Фотоэлектрические солнечные электростанции

2. Термодинамические солнечные электростанции

3. Типы солнечных электростанций

3.1 СЭС башенного типа

3.2 СЭС тарельчатого типа

3.3 СЭС использующие фотобатареи

3.4 СЭС использующие параболические концентраторы

3.5 Комбинированные СЭС

4. Солнечная энергетика

4.1 Достоинства солнечной энергетики

4.2 Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

4.3 Фундаментальные исследования в солнечной энергетике

4.4 Прикладные исследования

4.5 Экологические проблемы

6. Физический принцип работы солнечных батарей

7. С чем связаны основные необратимые потери энергии в ФЭП

8. Солнечный коллектор

9. Солнечная термальная энергетика

10. Солнечный водонагреватель

11. Технологии солнечной энергетики

12. Фотоэлементы промышленного назначения

12.1 Типы фотоэлектрических элементов

12.2 Минимальные цены на фотоэлементы

12.3 Итоги развития фотоэлементарной отрасли

Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. Они бывают двух видов:

1. Фотоэлектрические солнечные электростанции

2. Термодинамические солнечные электростанции

3. Типы солнечных электростанций

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

- СЭС башенного типа

- СЭС тарельчатого типа

- СЭС, использующие фотобатареи

- СЭС, использующие параболические концентраторы

- Аэростатные солнечные электростанции

3.1 СЭС башенного типа

Пример: Построена в 2007 СЭС в Крыму

В Крыму была построена СЭС такого же типа в Щёлкино как резервный источник электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них - система позиционирования отражателей практически полностью (95) расходовала энергию, вырабатываемую станцией [источник?]. Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована.

3.2 СЭС тарельчатого типа

3.3 СЭС, использующие фотобатареи

3.4 СЭС, использующие параболические концентраторы

3.5 Комбинированные СЭС

4. Солнечная энергетика

- непосредственное использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

4.1 Достоинства солнечной энергетики

- Общедоступность и неисчерпаемость источника

- Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

4.2 Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

- Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

- Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин:

- паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

- двигатель Стирлинга и т.д.

- нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

- термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

- солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество - запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

4.3 Фундаментальные исследования в солнечной энергетике

Из-за теоретических ограничений в преобразовании спектра в полезную энергию (около 30%) для фотоэлементов первого и второго поколения требуется использование больших площадей земли под электростанции.

Поток солнечной энергии, падающий на установленный под оптимальным углом фотоэлемент, зависит от широты, сезона и климата и может различаться в два раза для заселённой части суши (до трёх с учётом пустыни Сахары). Атмосферные явления (облака, туман, пыль и др.) не только изменяют спектр и интенсивность падающего на поверхность Земли солнечного излучения, но и изменяют соотношение между прямым и рассеянным излучениями, что оказывает значительное влияние на некоторые типы солнечных электростанций, например, с концентраторами или на элементах широкого спектра преобразования.

4.4 Прикладные исследования

Фотоэлектрические преобразователи работают днём и с меньшей эффективностью работают в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме того, производимая ими электроэнергия может резко и неожиданно колебаться из-за смены погоды. Для преодоления этих недостатков на солнечных электростанциях используются эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это не достаточно решённая проблема), либо преобразуют в другие виды энергии, например, строят гидроаккумулирующие станции, которые занимают большую территорию, или концепцию водородной энергетики, которая на сегодняшний день пока недостаточно экономически эффективна. На сегодняшний день эта проблема просто решается созданием единых энергетических систем, которые перераспределяют вырабатываемую и потребляемую мощность. Проблема некоторой зависимости мощности солнечной электростанции от времени суток и погодных условий решается также с помощью солнечных аэростатных электростанций.

На сегодняшний день сравнительно высокая цена солнечных фотоэлементов. С развитием технологии и ростом цен на ископаемые энергоносители этот недостаток преодолевается. В 1990-2005 гг. цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4% в год.

Поверхность фотопанелей и зеркал (для тепломашинных ЭС) нужно очищать от пыли и других загрязнений. В случае крупных фотоэлектрических станций, при их площади в несколько квадратных километров это может вызвать затруднения.

Эффективность фотоэлектрических элементов падает при их нагреве (в основном это касается систем с концентраторами), поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения, обычно водяных. Также в фотоэлектрических преобразователях третьего и четвёртого поколений используют для охлаждения преобразование теплового излучения в излучение наиболее согласованное с поглощающим материалом фотоэлектрического элемента (так называемое up-conversion), что одновременно повышает КПД.

Через 30 лет эксплуатации эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться. Отработавшие своё фотоэлементы, хотя и незначительная их часть, в основном специального назначения, содержат компонент (кадмий), который недопустимо выбрасывать на свалку. Нужно дополнительное расширение индустрии по их утилизации.

4.5 Экологические проблемы

При производстве фотоэлементов уровень загрязнений не превышает допустимого уровня для предприятий микроэлектронной промышленности. Современные фотоэлементы имеют срок службы (30-50 лет). Применение кадмия, связанного в соединениях, при производстве некоторых типов фотоэлементов, с целью повышения эффективности преобразования, ставит сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения, хотя такие элементы имеют незначительное распространение и соединениям кадмия при современном производстве уже найдена достойная замена.

солнечный термальный электростанция фотоэлемент

Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи энергии.

Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. При характерной для ФЭП равновесной температуре порядка 300-350 Кельвинов и Тсолнца ~ 6000 К их предельный теоретический КПД

Введение………………………………………………………………………3
Солнечные электростанций, типы солнечных электростанций…………..4
Принцип работы и особенность работы таких станций,
(Примеры (СЭС) в мировой энергетике)……………………………………5
Основные технико-экономические показатели…………………………….13
Влияние работы СЭС на экологию………………………………………….14
Заключение……………………………………………………………………15
Список используемой литературы…………………………………………..16

Файлы: 1 файл

Общая энергетика.doc

Солнечные электростанций, типы солнечных электростанций………….. 4

Принцип работы и особенность работы таких станций,

(Примеры (СЭС) в мировой энергетике)……………………… ……………5

Основные технико- экономические показатели…………………………….13

Влияние работы СЭС на экологию………………………………………….14

Список используемой литературы…………………………………………..16

Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного топлива - водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены, и неизвестно когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде, без участия в этом процессе реакторов деления. В связи с указанными проблемами становится все более необходимым использование нетрадиционных энергоресурсов, в первую очередь солнечной, ветровой, геотермальной энергии, наряду с внедрением энергосберегающих технологий. Среди возобновляемых источников энергии солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности наиболее перспективна. Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”. Энергия солнца может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Наземные солнечные электростанции следует строить в районах расположенных как можно ближе к экватору с большим количеством солнечных дней. В настоящее время солнечную энергию экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонных потребителей типа спортивно-оздоровительных учреждений, баз отдыха, дачных поселков, а также для обогрева открытых и закрытых плавательных бассейнов. В сухом жарком климате Средней Азии рационально использовать установки для охлаждения зданий и сооружений, сельскохозяйственных объектов, птичников, хранения скоропортящихся продуктов, медицинских препаратов.

Солнечные электростанций, типы солнечных электростанций.

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. Солнечное тепло можно сберегать разными способами. Современные технологии включают параболические концентраторы, солнечные параболические зеркала и гелиоэнергетические установки башенного типа. Их можно комбинировать с установками, сжигающими ископаемое топливо, а в некоторых случаях адаптировать для аккумуляции тепла. Основное преимущество такой гибридизации и теплоаккумуляции - это то, что такая технология может обеспечивать диспетчеризацию производства электричества (то есть выработка электроэнергии может производиться в периоды, когда в ней есть необходимость). Гибридизация и аккумулирование тепла могут повысить экономическую ценность производимого электричества и снизить его среднюю стоимость.

Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов:

СЭС башенного типа

СЭС тарельчатого типа

СЭС, использующие фотобатареи

СЭС, использующие параболические концентраторы

СЭС, использующие двигатель стирлинга

Принцип работы и особенность работы таких станций (примеры (СЭС) в мировой энергетике)

СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности.

Первая башенная электростанция под названием “Solar One” близ Барстоу (Южная Калифорния) с успехом продемонстрировала применение этой технологии для производства электроэнергии. Предприятие работало в середине 1980-х. На нем использовалась водно-паровая система мощностью 10 МВтэ. В 1992 г. консорциум энергетических компаний США принял решение модернизировать “Solar One” для демонстрации приемника на расплавленных солях и теплоаккумулирующей системы. Благодаря аккумулированию тепла башенные электростанции стали уникальной гелиотехнологией, позволяющей диспетчеризацию электроэнергии при коэффициенте нагрузки до 65%. В такой системе расплавленная соль закачивается из “холодного” бака при температуре 288 C и проходит через приемник, где нагревается до 565 C, а затем возвращается в “горячий” бак. Теперь горячую соль по мере надобности можно использовать для выработки электричества. В современных моделях таких установок тепло хранится на протяжении 3 - 13 часов.

“Solar Two” - башенная электростанция мощностью 10 МВт в Калифорнии - это прототип крупных промышленных электростанций. Она впервые дала электричество в апреле 1996 г., что явилось началом 3-летнего периода испытаний, оценки и опытной выработки электроэнергии для демонстрации технологии расплавленных солей. Солнечное тепло сохраняется в расплавленной соли при температуре 550 C, благодаря чему станция может вырабатывать электричество днем и ночью, в любую погоду. Успешное завершение проекта “Solar Two” должно способствовать строительству таких башен на промышленной основе в пределах мощности от 30 до 200 МВт.

В Крыму была построена СЭС в Щёлкино как резервный источник электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них — система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией . Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована

СЭС тарельчатого типа

В 1984 году на Ранчо Мираж в штате Калифорния удалось добиться практического КПД 29%. Вдобавок к этому, благодаря модульному проектированию, такие системы представляют собой оптимальный вариант для удовлетворения потребности в электроэнергии как для автономных потребителей (в киловаттном диапазоне), так и для гибридных (в мегаваттном), соединенных с электросетями коммунальных предприятий.

Эта технология успешно реализована в целом ряде проектов. Один из них - проект STEP (Solar Total Energy Project) в американском штате Джорджия. Это крупная система параболических зеркал, работавшая в 1982-1989 гг. в Шенандоа. Она состояла из 114 зеркал, каждое 7 метров в диаметре. Система производила пар высокого давления для выработки электричества, пар среднего давления для трикотажного производства, а также пар низкого давления для системы кондиционирования воздуха на той же трикотажной фабрике.

Совместным использованием параболических зеркал и двигателей Стирлинга заинтересовались и другие компании. Так, фирмы “Stirling Technology”, “Stirling Thermal Motors” и “Detroit Diesel” совместно с корпорацией “Science Applications International Corporation” создали совместное предприятие с капиталом 36 млн долларов с целью разработки 25-киловаттной системы на базе двигателя Стирлинга.

СЭС, использующие фотобатареи

СЭС, использующие параболические концентраторы

В этих установках используются параболические зеркала (лотки), которые концентрируют солнечный свет на приемных трубках, содержащих жидкость-теплоноситель. Эта жидкость нагревается почти до 400 C и прокачивается через ряд теплообменников; при этом вырабатывается перегретый пар, приводящий в движение обычный турбогенератор для производства электричества. Для снижения тепловых потерь приемную трубку может окружать прозрачная стеклянная трубка, помещенная вдоль фокусной линии цилиндра. Как правило, такие установки включают в себя одноосные или двуосные системы слежения за Солнцем. В редких случаях они являются стационарными.

Построенные в 80-х годах в южно-калифорнийской пустыне фирмой “Luz International”, девять таких систем образуют крупнейшее на сегодняшний день предприятие по производству солнечного теплового электричества. Эти электростанции поставляют электричество в коммунальную электросеть Южной Калифорнии. Еще в 1984 г. “Luz International” установила в Деггетте (Южная Калифорния) солнечную электрогенерирующую систему “Solar Electric Generating System I” (или SEGS I) мощностью 13,8 МВт. В приемных трубках масло нагревалось до температуры 343 C° и вырабатывался пар для производства электричества. Конструкция “SEGS I” предусматривала 6 часов аккумулирования тепла. В ней применялись печи на природном газе, которые использовались в случае отсутствия солнечной радиации. Эта же компания построила аналогичные электростанции “SEGS II - VII” мощностью по 30 МВт. В 1990 г. в Харпер Лейк были построены “SEGS VIII и IX”, каждая мощностью 80 МВт.

Оценки технологии показывают ее более высокую стоимость, чем у солнечных электростанций башенного и тарельчатого типа, в основном, из-за более низкой концентрации солнечного излучения, а значит, более низких температур и, соответственно, эффективности. Однако, при условии накопления опыта эксплуатации, улучшения технологии и снижения эксплуатационных расходов параболические концентраторы могут быть наименее дорогостоящей и самой надежной технологией ближайшего будущего.

СЭС, использующие двигатель Стирлинга

СЭС, использующие двигатель Стирлинга представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Действие двигателя Стирлинга основано на расширении рабочего газа в замкнутом цилиндре под действием внешнего источника тепла. Необходимое перемещение газа после совершения работы обеспечивают два поршня — рабочий и вытеснитель. По внешнему трубопроводу газ переходит из одной части цилиндра в другую через нагревательные трубки, регенератор и теплообменник, а затем обратно. Регенератор при протекании газа в одном направлении отбирает тепло, а при обратном направлении подогревает газ. Поэтому не обязательно все тепло отводить через теплообменник, оно сохраняется для использования в регенераторе, и тем самым повышается тепловой к. п. д.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………..………………………..……………………….…..…. … 3
Глава I. Особенности устройства солнечных электростанций.………….… 5
1.1 Принцип работы современных солнечных электростанций…. …. 5
1.2 Башенные и модульные электростанции…………….…………….. 8
1.3 Термодинамические солнечные электростанции…………………. 9
Глава II. Эксплуатация солнечных электростанций………………………. 11
2.1 Срок службы солнечных батарей…………………………………. 11
2.2 Обслуживание солнечных батарей……………………….……….. 12
2.3 Правила эксплуатации солнечных батарей…………. ………….. 14
Заключение………………………………….………………………. …. 18
Список литературы…………………………….………………………. ….. 20

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ солнечные электро станции-энергия будущего..ppt

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тема работы: Солнечные электростанции - энергия будущего Выполнили: Молчанова Анастасия, Молчанова Ольга. Руководитель: Муканова Даметкен Каримовна, учитель физики

Между селами Тамар-Уткуль и Первомайское Соль-Илецкого городского округа ,построена солнечная электростанция. Мы выбрали эту тему, потому что мы хотим больше узнать о солнечных электростанциях, и как станции влияют на окружающую среду. Нас волнует, могут ли солнечные электростанции нанести вред нашей флоре и фауне.

На сегодняшний день главной проблемой человечества является нехватка энергетических ресурсов. Решение этой проблемы использование таких ресурсов как солнце и ветер. Ветроэлектростанции Солнечные электостанции

В 1970 году в СССР Жоресом Алферовым и его соратниками была создана первая гетероструктурная солнечная батарея. Жорес Альферов.

Факторы влияющие на выбор Солнечных Электростанций. Положительные стороны: -Экологичность. Не вызывает загрязнения природы -Доступная цена . Сейчас цена на фотоэлементы сравнительно высокая, но с ростом цен на ископаемые энергоносители этот недостаток преодолевается. -Долговечность. Качественные солнечные батареи используют 25 лет. При том, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. -Комплектность. Не занимает много места. -Автономность. Независимость от центрального электроснабжения.

Отрицательные стороны: -Несмотря на экологичность, солнечные батареи могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб - капля в море -высокая стоимость оборудования и его монтажа; -Зависимость от погодных условий; -Низкий КПД (в среднем 20 %, хотя ведутся работы по увеличению КПД).

Заключение. -Наше исследование завершено. Мы нашли достоинства и недостатки СЭС . Мы выяснили, что солнечная энергия – энергия будущего, надежда всего человечества . -В строительство солнечных электростанций вкладывают свои инвестиции страны, её считают главной альтернативой традиционным энергоносителям. Мировой лидер в этой сфере – Германия. -Наше исследование помогло понять значимость темы, определить свое отношение к солнечным электростанциям. Мы согласны с тем, что использование солнечной энергии все же вызывает загрязнения природы, но одновременно это и способ получения дешевой энергии.

Литература: 1.Андреев С.В. Солнечные электростанции,2015 2. Ильин А.К., Ковалев О.П. Нетрадиционная энергетика в Приморском крае: Ресурсы и технические возможности. – Владивосток: ДВО РАН, 1994. – 41 с. 3. Михеев Г.М.Электростанции и электрические сети. 4. Проблемы и перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Материалы круглого стола / Под общ. ред. акад. Ю.В. Гуляева. – М.: НИЦ Инженер, 2003. – 96 с 5. Шишкин Н.Д. Малые энергоэкономичные комплексы с возобновляемыми источниками энергии. – М.: Готика, 2000. – 236 с

Выбранный для просмотра документ солнечные электростанции.docx

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

Тема работы: Солнечные электростанции -это энергия будущего

Выполнили: Молчанова Анастасия,

Молчанова Ольга-ученицы 8 класса

Руководитель: Муканова Даметкен Каримовна,

Глава I. Источники электроэнергии

1.1 Атомные элетростанции

Глава II. Солнечные электростанции

2.1 История солнечных батарей .

2.2 СЭС- источник энергии

2.3 Факторы, влияющие на выбор СЭС

2.4 Строительство СЭС в Соль-Илецком районе.

Введение: В настоящее время энергетических ресурсов не хватает для удовлетворения потребностей человека. Энергия необходима для обеспечения жизнедеятельности человека. Не все источники энергии являются безопасными. Ядерные катастрофы, которые происходили, на атомных электростанциях подтолкнули к разработке новых источников энергоресурсов, более экологически чистых.

Цель : Изучить, что представляют собой солнечные электростанции, и как преобразовать солнечную энергию в электрическую, как станции влияют на окружающую среду.

1.Изучить по разным источникам информации, об источниках энергии.

2.Анализ положения дел в стране с переходом на использования СЭС.

3.Подготовка предложений по решению экологических проблем с помощью СЭС.

4.Пропаганда через средства информации.

5.Оформление результатов в виде презентации.

6.Представить работу одноклассникам, чтобы заинтересовать их данной проблемой.

Объект исследования: Солнечная электростанция

Предмет исследование: Влияние на экологию местности

I .На сегодня главной проблемой человечества является нехватка энергетических ресурсов.

Решение этой проблемы в настоящее время использование источников энергии, таких как солнце и ветер. Энергия Солнца огромна. И если бы человек смог взять у Солнца хотя бы один процент поступающей от него энергии, то энергетическая проблема не вставала бы перед человечеством еще многие столетия. Уже более полувека Солнце обеспечивает энергией космические аппараты на орбите. Экологически чистая и неиссякаемая энергия Солнца – это будущее и земной энергетики

Исходя из этого, у нас возникло желание познакомиться с принципом работы солнечных электростанций и устройством солнечных батарей.

На различных электростанциях вырабатывают электроэнергию: АЭС, ГЭС, ТЭС.

2. Гидроэлектростанции (ГЭС) используют энергию рек, энергию падающей воды . Огромные площади земель затопляются, вода в водохранилищах загрязняется, так как накопляются отходы. ГЭС наносит непоправимый вред популяциям рыб. Сегодня доля в мировом производстве электроэнергии составляет около 20

3.Теплоэлектростанции (ТЭС) электростанции превращают химическую энергию топлива в тепловую, а затем механическую и в электрическую. Эти станции дают много отходов, а топливо для них дорогое. И, прежде всего, химическое загрязнение, связанное со значительными выбросами в атмосферу таких загрязнителей, как оксиды азота, углерода, диоксид серы, зола

II . Солнечные электростанции. Солнечные электростанции работают на возобновляемом ресурсе, они заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.

2.1 История солнечных батарей

Еще в древности люди начали задумываться о возможностях применения солнечной энергии. По легенде, великий греческий ученый Архимед с помощью системы зажигательных зеркал сжег неприятельский флот, осадивший его родной город Сиракузы.

Впервые на взаимосвязь солнечного света и электричества обратил внимание Александр-Эдмон Беккерель. Он открыл явление фотоэффекта, представляющее собой излучение электронов под воздействием солнечного света в 1839 году.

В 30-х годах физик А. Ф. Иоффе высказал мысль о использовании полупроводниковых фотоэлементов в солнечной энергетике, где КПД =1%

В начале 50-х годов XX века американские ученые Пирсон, Фуллер и Чапин открыли и запатентовали кремниевый солнечный элемент с КПД около 6 процентов. В 1957 году в СССР был запущен первый искусственный спутник с применением фотогальванических элементов, а в 1958 г. США произвели запуск искусственного спутника Explorer 1 с солнечными панелями. С 1958 года кремниевые солнечные батареи стали основным источником энергии для космических кораблей и орбитальных станций.

В 1970 году в СССР Жоресом Алферовым и его соратниками была создана первая высокоэффективная гетероструктурная (с применением галлия и мышьяка) солнечная батарея. К середине 70 годов прошлого века удалось поднять КПД солнечных элементов до 10 процентов. После этого наступила полоса застоя почти на два десятилетия.

В наше время солнечные электростанции напрямую преобразуют энергию солнца в электроток. Их главные элементы – солнечные батареи на основе полупроводниковых материалов. Солнечная батарея — это несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Их принцип работы основан на возникновении тока на границе двух полупроводников разной проводимости под действием ультрафиолетовых лучей. Эффективность кремниевых станций в среднем достигает 20%, однако уже разработаны фотоэлементы с гораздо большей производительностью (порядка 40%). Принцип работы самой электростанции базируется на фотоэлектрических панелях. Мощность одной панели– 150 Вт. В комплектацию так же входят аккумуляторы, инверторы и контролер заряда

Для того чтобы солнечные батареи работали зимой так же, как и летом – в пластины добавляют специальные примеси: галлий, медь, арсенид, кадмий, теллурид, селен. Это делается для того чтобы сделать их менее чувствительными к перепадам температуры. Это делает элементы солнечной батареи зимой более надежными, и снижает риск их поломки.

На запуск солнечных батарей затрачивается государством больше капиталовложения, но в конечном итоге они самоокупаются. Солнечные батареи это фотоэлектрический генератор, который превращает солнечное излучение в электричество.

Благодаря солнечным панелям обеспечиваются электроэнергией города, сёла, плавают суда и летают самолёты.

В настоящее время использование энергии солнца и дорогостоящих солнечных аккумуляторных систем стало экономически оправданным для нашей местности.

Так как стоимость полезных ископаемых растёт, уменьшается запас топлива

-водные ресурсы истощаются

-разумная государственная политика делает использование солнечных электростанций выгоднее

-КПД солнечных батарей повышается

70% комплектующих для строительства СЭС в Соль-Илецком городском округе, включая солнечные панели, произведённых в России.

Реализация данных проектов приведёт к сохранению экологически чистой энергии, увеличения налогов в бюджет.

2.2 Факторы, влияющие на выбор СЭС:

Положительные стороны:

-Экологичность. Не вызывает загрязнения природы.

-Доступная цена. Если велико солнечное освещение в течении года солнечные электростанции другие источники электроэнергии . Сейчас цена на фотоэлементы сравнительно высокая, но с ростом цен на ископаемые энергоносители этот недостаток преодолевается.

-Долговечность. Качественные солнечные батареи используют 25 лет. При том, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту

-Комплектность. Не занимает много места, комплексный способ обеспечения электричеством;

-Автономность. Независимость от центрального электроснабжения;

Отрицательные стороны:

- Несмотря на экологичность, солнечные батареи могут наносить и вред флоре и фауне. Соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб - капля в море

-высокую стоимость оборудования и его монтажа;

-зависимость от погодных условий;

-низкий КПД (в среднем 20 %, хотя ведутся работы по увеличению КПД).

Эффективность солнечных батарей в России: по современным исследованиям солнечная энергия составляет 1367 Ватт за 1 м 2 . На экваторе через атмосферу до земли доходит 1020 Вт. На территории России в среднем можно получить 163, 2 ВТ на 1 м 2 .

Если в Москве, к примеру, установить солнечные батареи по углам 40 0 , то в год вырабатывается электроэнергия 187,6 гВт/ч.

Если 1 кВт/ч стоит 3 рубля, то условная стоимость выработанной энергии будет 561 млн.руб.

Наше исследование завершено. Мы нашли достоинства и недостатки СЭС.

Мы выяснили, что солнечная энергия – энергия будущего, надежда всего человечества.

В строительство солнечных электростанций вкладывают свои инвестиции страны, её считают главной альтернативой традиционным энергоносителям. Мировой лидер в этой сфере – Германия.

Наше исследование помогло понять значимость темы, определить свое отношение к солнечным электростанциям. Мы согласны с тем, что использование солнечной энергии не вызывает загрязнений природы. Это способ получения дешевой энергии. Но в то же время оно вызывает гибель птиц.

Читайте также: