Сонячна енергія

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

«Альтернативні джерела енергії. Сонячна енергія»

Вступ

Людству необхідно все більше й більше енергії, отримати яку за рахунок невідновлюваних джерел у недалекому майбутньому буде важко чи взагалі неможливо. Дійсно, за різними оцінками, розвіданого органічного палива вистачить на 30-50 років. Якщо врахувати так звані геологічні запаси, які будуть своєчасно розвідані, а експлуатація їх не затримується, то, з урахуванням все зростаючого рівня витрат енергії, органічного палива може вистачити ще років на 100-150. Причому тільки вугілля ще довгий час може зберігати своє місце в енергетичному балансі. Проте використання його супроводжується високим рівнем забруднення атмосфери Землі. Ядерна енергетика, яка на сьогодні має значно більше сировинних ресурсів ніж органічне паливо, динамічно розвивалась у світі протягом останніх 20-30 років.

Але сьогодні, на думку багатьох фахівців, вона вже не може вважатися перспективним видом енергії через високий ризик радіоактивного забруднення навколишнього середовища, що проявилося в серії техногенних аварій та катастроф, особливо під час сумно відомої Чорнобильської катастрофи.

Тому у світі все більше звертають увагу на використання так званих відновлюваних джерел енергії - тепла Землі, енергії вітру, припливів та відпливів, біогазу, сонячного випромінювання, тощо. Практично всі ці джерела енергії повністю зумовлені прямою дією Сонця. Серед зазначених джерел одним із найбільш перспективних є пряме перетворення сонячного випромінювання в електрику в напівпровідникових сонячних елементах.

Природа сонячного випромінювання

Енергія випромінювання Сонця - є основним джерелом енергії атмосферних процесів; вона вимірюється кількістю тепла і виражається в мегаджоулях на 1 кв. м. Промениста енергія Сонця досягає земної поверхні, проникаючи через шари атмосфери, що частково поглинає, відбиває і розсіює сонячну радіацію.

Оскільки її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще кілька мільйонів років), її відносять до поновлюваних енергоресурсів.

Тепловий потік сонячного випромінювання, який сягає Землі, дуже великий. Він більш як у 5000 разів перевищує сумарне використання всіх видів паливно-енергетичних ресурсів у світі.

Випромінювання з поверхні Сонця характеризується широким енергетичним спектром, що приблизно відповідає енергетичному спектру випромінювання «чорного тіла» при температурі 5800К. Максимум інтенсивності лежить у видимій області спектра (0.35-0.75 мкм), в якій зосереджена майже половина всієї енергії. Решта сонячного випромінювання розподіляється між ультрафіолетовою частиною спектра з довжиною хвиль меншою за 0.3 мкм (менша частина) і інфрачервоною з довжиною хвиль більшою 0.75 мкм (більша частина). Інтенсивність сонячного випромінювання біля атмосфери Землі дорівнює 1360 Вт/м2 - величина відома як сонячна стала АМ0. При проходженні крізь атмосферу Землі інтенсивність сонячного випромінювання зменшується за рахунок його поглинання, розсіювання та відбивання при взаємодії з частинками пилу, з киснем, озоном, вуглекислим газом, парами води. При взаємодії з озоном та киснем поглинання сонячного випромінювання відбувається переважно в ультрафіолетовій частині спектру, водяна пара та вуглекислий газ поглинають переважно в інфрачервоній частині. Тому сонячне випромінювання, яке досягає земної поверхні, має меншу енергію, а його спектр змінюється.

Використання сонячної енергії

Способи отримання електрики і тепла з сонячного випромінювання

· Отримання електроенергії за допомогою фотоелементів.

· Геліотермальна енергетика - нагрівання поверхні, що поглинає сонячні промені і подальший розподіл і використання тепла (фокусування сонячного випромінювання на судині з водою для подальшого використання нагрітої води в опалюванні або в парових електрогенераторах).

· «Сонячне вітрило» може в безповітряному просторі перетворювати сонячні промені в кінетичну енергію.

· Термоповітряні електростанції (перетворення сонячної енергії в енергію повітряного потоку, що направляється на турбогенератор).

· Сонячні аеростатні електростанції (генерація водяної пари усередині балона аеростата за рахунок нагрівання сонячним випромінюванням поверхні аеростата, покритої селективно-поглинаючим покриттям). Перевага - запасу пари в балоні достатньо для роботи електростанції в темний час доби і хмарну погоду.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена по великій площі (іншими словами, має низьку густину), будь-яка установка для прямого використання сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з достатньою поверхнею. Найпростіший пристрій такого роду - плоский колектор; в принципі це чорна плита, добре ізольована знизу.

Вона прикрита склом або пластмасою, яка пропускає світло, але не пропускає інфрачервоне теплове випромінювання. У просторі між плитою і склом найчастіше розміщують чорні трубки, в яких тече вода, масло, повітря, сірчистий ангідрид і т. п. Сонячне проміння, проникаючи крізь скло або пластмасу в колектор, поглинається чорними трубками і плитою та нагріває робочу речовину в трубках. Теплове випромінювання не може вийти з колектора, тому температура в ньому значно вища (на 200-300°С), ніж температура навколишнього повітря. У цьому виявляється так званий парниковий ефект.

Сонячні батареї

На думку фахівців, найпривабливішою ідеєю щодо перетворення сонячної енергії є використання фотоелектричного ефекту в напівпровідниках. Однак поверхня сонячних батарей для забезпечення достатньої потужності має бути досить значною (для добового вироблення 500 МВт * год. необхідна поверхня площею 500 000 м²), що досить дорого.

Основою напівпровідникового сонячного елементу є пластина напівпровідника з p-n переходом. Його робота їх заснована на явищі фотоефекту, відкритому ще в позаминулому столітті Г. Герцем та дослідженому О.Г. Столетовим. Теорію фотоефекту створив А. Ейнштейн у 1905 році, за що був відзначений Нобелівською премією. Суть ефекту полягає в тому, що кванти сонячного світла з енергією, більшою ніж ширина забороненої зони напівпровідника, поглинаються напівпровіднику і створюють пари носіїв струму: електрони в зоні провідності та дірки у валентній зоні. Для просторового розведення зарядів, а значить і виникнення електричного струму, необхідна наявність внутрішнього електричного поля у напівпровіднику. Таке поле існує в електронно - дірковому p-n переході, в контакті метал - напівпровідник, в контакті двох різних напівпровідників (гетеропереході).

На рис. 1 схематично показано сонячний елемент з p-n переходом та напрям руху фотогенерованих носіїв заряду. Фотогенеровані в р-області електрони витягуються електричним полем в n-область, і, навпаки, фотогенеровані в n-області дірки витягуються електричним полем в р-область. На омічних контактах виникає різниця потенціалів, яка називається напругою холостого ходу Uxx. Якщо закоротити контакти, то через сонячний елемент потече струм короткого замикання Iкз. Для того, щоб елемент віддавав енергію в зовнішнє коло, до його контактів підєднують навантаження, яке має електричний опір Rн. Тобто сонячний елемент виконує роль помпи, яка перекачує електрони в напрямку n-область - зовнішнє навантаження - р-область.

Оскільки вольт-амперна характеристика такого приладу проходить через четвертий квадрант (рис. 1), то це значить, що прилад є джерелом струму. Слід відзначити, що на відміну від хімічних джерел світла напівпровідникові сонячні елементи не псуються при електричному замиканні контактів. При відповідному виборі опору навантаження енергія, що виробляється сонячним елементом, може досягати 80% від добутку UxxIкз. На рис. 1 показані також значення Uм та Iм - значення струму та напруги, для яких реалізується максимальна вихідна потужність Рм = UмIм. Коефіцієнт корисної дії ККД сонячного елементу визначається як відношення максимальної вихідної потужності Рм до потужності падаючого сонячного світла Р0: ККД= Рм/ Р0.

Чим більше фотонів сонячного світла поглинається сонячним елементом, тим більшим буде у нього струм Ікз. Це може бути досягнено за рахунок використання напівпровідників з меншою шириною забороненої зони (тоді підвищується доля фотонів в сонячному випромінюванні, які мають енергію вищу ширини забороненої зони напівпровідника). З іншого боку, напруга Uxx визначаються висотою потенціального бар'єру в p-n переході і буде тим більша, чим більша ширина забороненої зони напівпровідника. Оскільки для отримання максимальної вихідної потужності сонячного елементу треба створити такий елемент, у якого будуть найбільшими не величини Uхх чи Iкз окремо, а добуток Рм = UмIм, та, враховуючи розподіл енергії в спектрі сонячного випромінювання, можна підібрати найкращий напівпровідниковий матеріал для створення ефективних сонячних елементів. Такий матеріал повинен мати ширину забороненої зони 1.3-1.5 еВ. Це, насамперед, арсенід галію, теоретична межа максимального коефіцієнту корисної дії сонячних елементів на ньому більше 31%. Проте найбільш широкого застосування набули сонячні елементи на основі більш дешевого ніж арсенід галію кремнію, хоча в нього ширина забороненої зони менша оптимальної (1.1 еВ), і тому теоретична межа максимального коефіцієнту корисної дії менша (до 29%).

Домінуюча позиція кремнієвої технології у промисловій сонячній енергетиці (90% світового виробництва сонячних елементів) визначає сучасні тенденції науково-технічного розвитку цієї галузі. Перевагами кремнієвої технології є достатня наявність кремнію у природі, його хімічна стабільність і відсутність будь-якого токсичного впливу на людей і навколишнє середовище, сумісність технології кремнієвих сонячних елементів і базових процесів мікроелектроніки. Ефективність промислових сонячних елементів на мульти- і монокристалічному кремнії вже досягла 14-18%, лабораторних зразків - 22-24%.

Чому ж ефективність сонячних елементів менша 100%? По-перше, не всі пари носіїв струму можуть бути розведені полем. Деякі з них можуть рекомбінувати (гинути) в результаті переходу збудженого електрона із зони провідності у валентну зону. По-друге, кванти світла з енергією меншою ширини забороненої зони, не поглинаються напівпровідником і не беруть участі у фотоелектричному процесі. По-третє, електрони і дірки, збуджені квантами світла з енергією, значно більшою ніж ширина забороненої зони, за дуже короткий час віддають надлишок енергії і опускаються до дна зони провідності (електрони) чи піднімаються до вершини валентної зони (дірки). Надлишкова енергія при цьому йде не на створення струму в зовнішньому колі, а на підвищення температури напівпровідника.

Яку ж електричну енергію можна отримати від сонячного елементу? Це визначається як умовами освітлення, так і характеристиками сонячного елементу. На рис. 2 подано фотографію типового промислового сонячного елементу на монокристалічному кремнію розміром 100х100 мм² та товщиною 280 мкм. При коефіцієнті корисної дії 14.5% в умовах стандартизованого освітлення потужністю 100 мВт/см2, сонячний спектр якого відповідає атмосферній масі 1.5 (положення Сонця під кутом 45о), такий елемент може подати на зовнішнє навантаження напругу 0.49В (Uxx=0.6В) та струм 3А (Ікз=3.3А), тобто виділити 1.45Вт потужності. Проте такий рівень освітлення існує лише на малих широтах влітку, у полудень при ясному небі. Тому при розрахунку електричної енергії від сонячного елементу треба знати кількість сонячної енергії, яка поступає протягом року в даній місцевості.

Фотографія лицевої поверхні кремнієвого сонячного елементу, який має форму «псевдоквадрату». Струмозбираюча металева сітка покриває поверхню з кроком 2 мм, загальний струм протікає через 2 шини товщиною 2 мм.

Вихідна потужність сонячного елементу може бути підвищена також за рахунок збільшення площі сонячного елементу (оскільки Ікз лінійно зростає з площею освітленого елементу), однак кремнієві елементи з більшою площею (150х150 чи 200х200 мм²) ще не так поширені ніж елементи 100х100 мм².

Як видно, на відміну інтегральних схем та інших мініатюрних приладів сучасної мікроелектроніки, сонячні елементи характеризуються великою площею, що дозволяє отримувати великі струми (порядку одиниць ампера). Для зменшення можливих електричних втрат при проходженні такого великого струму лицева сторона елемента покривається електропровідною металевою плівкою. Її звичайно роблять у вигляді гребінки (рис. 2) для того, щоб сонячне світло пройшло крізь металевий контакт без втрат та поглинулося у напівпровідниковому матеріалі. Для зменшення втрат сонячного світла на оптичне відбивання від поверхні напівпровідника n - область часто текстурують (наприклад, витравлюють спеціальні піраміди мікронних розмірів) та покривають антивідбиваючим шаром діелектрика. Тобто реально конструкція сонячного елементу більш складна, ніж та, що показана на рис. 1.

Для практичного використання напівпровідникової сонячної енергетики для живлення навіть малогабаритної радіоапаратури одного сонячного елемента замало - у нього недостатня напруга за загальна вихідна потужність. Тому із окремих сонячних елементів збирають сонячні батареї (фотомодулі). Типова батарея номіналом 50 Вт складається із 36 послідовно з'єднаних сонячних елементів 100х100 мм². Така батарея в робочій точці розвиває 17 В при струмі 3 А при освітленні 100 мВт/см2 (рис. 3).

З'єднуючи такі фотомодулі, можна створювати електричні станції різної потужності, від декількох кіловатт до декількох мегаватт.

Сонячні електростанції

· Енергетична вежа

Древня легенда розповідає, що Архімед врятував своє рідне місто Сіракузи за допомогою сонячної енергії. Наказавши тисячі солдатів повернути свої щити до сонця і вишикувавши їх у лінію у формі параболи, Архімед сфокусував відбиті сонячні промені на вітрилах кораблів флоту нападників і спалив їх. Це і є принцип дії енергетичної вежі: промені сонця концентруються в одному пункті відповідно розташованими дзеркалами.

Ці дзеркала (геліостати) повертаються протягом дня, щоб слідкувати за сонцем у його небесному шляху. Вони відбивають сонячні промені і фокусують їх на енергетичній вежі, де величезна концентрація енергії змушує воду кипіти і перетворюватися в пару. Водяна пара по трубах надходить у турбіну на землю, обертає її і виробляє електроенергію.

На Кримському узбережжі Азовського моря побудована сонячна електростанція (СЕС-5). Потужність цієї електростанції - 5000 кВт. СЕС-5 призначена головним чином для проведення експериментів, спрямованих на відпрацьовування й удосконалення систем і режимів експлуатації великих СЕС баштового типу з метою розробки нової надійної та ефективної технології. Разом з тим, СЕС-5 виробляє електроенергію і передає її в Кримську енергосистему.

Учені вважають, що потужні сонячні електростанції по своїй економічності зможуть стати в один ряд із сучасними тепловими й атомними електростанціями.

· Сонячні ставки

Сонячні ставки - ще більш дешевий спосіб уловлювати сонячну енергію. Штучна водойма частково заповнюється розсолом (дуже солоною водою), поверх якого знаходиться прісна вода. Щільність розсолу набагато вище, тому він залишається на дні і з верхнім шаром майже не змішується. Сонячні промені без перешкод проходять через прісну воду, але поглинаються розсолом, перетворюючись при цьому в тепло. Верхній шар діє як ізоляція, не дозволяючи нижньому остигати.

Іншими словами, у сонячних ставках використовується той же принцип, що й у парниках, тільки земля і скло замінені відповідно розсолом і прісною водою. Гарячий розчин солі може циркулювати по трубах, опалюючи приміщення, чи використовуватися для вироблення електрики; ним нагрівають рідини з низькою точкою кипіння, що, випаровуючись, надають руху турбогенераторам низького тиску. Оскільки сонячний ставок являє собою високоефективний тепловий акумулятор, з його допомогою можна одержувати енергію безупинно.

До недоліків усіх перерахованих установок перетворення сонячної енергії відноситься те, що для них потрібні великі площі, причому відносно недалеко (у межах 80 км) від споживача. Інакше втрати при передачі електроенергії будуть неприпустимо високі. Правда, згодом можуть з'явитися понадпровідні лінії електропередач, що вирішать проблему, однак у найближчому майбутньому будівництво енерговеж і сонячних ставків обмежується браком досить великих вільних територій поблизу великих міст. З іншого боку, сонячні батареї можна розміщати на дахах будинків.

сонячний енергетика електростанція батарея

Перспективи сонячної енергетики

На сьогодні сонячна енергетика широко застосовується у випадках, коли малодоступність інших джерел енергії в сукупності з достатньою кількістю сонячного випромінювання виправдовує її економічно.

Серед інших застосувань сонячної енергетики відзначимо: в системах телекомунікації та зв'язку (ретранслятори, телеметрія); для забезпечення електроенергією навігаційних вогнів, бакенів, дорожніх знаків, освітлення автошляхів в нічний час; для антикорозійного захисту металевих конструкцій та трубопроводів; у віддалених не електрифікованих оселях для живлення побутових приладів; в системах охоронної сигналізації; в сільському господарстві та засушливих районах для добування та подачі води; створення мережі автоматичних постів, обладнаних різними датчиками для моніторингу навколишнього середовища, тощо. Нарешті, в космічних апаратах та штучних супутниках сонячні батареї грають винятково важливу роль в системах живлення бортової апаратури.

На сьогоднішній день індустрія, яка пов'язана з виробництвом сонячних батарей, переживає неабиякий бум. Достатньо сказати, що у 2001 році в світі було виготовлено сонячних елементів загальної потужністю більше 150 МВт, що в перерахунку на кремнієві елементи розміром 100х100 мм² та потужності 1.5 Вт означає виробництво в 100 млн. штук. На відміну від інших приладів мікроелектроніки, виробництво сонячних елементів у світі не тільки не скорочується, а характеризується щорічним 15% приростом протягом останніх 6 років. На наукові дослідження в області сонячної енергетики щорічно витрачаються сотні мільйонів доларів.

Єдине, що стримує ще більш широке поширення сонячної енергетики, це висока ціна енергії, яка отримується від сонячних елементів. Собівартість сонячної батареї потужності 1 Вт становить близько 2-3 доларів США, тому окупність енергії, що виробляється сонячними батареями, складає більше 20-30 років. Вартість 1кВт.год електроенергії, яка виробляється фотомодулями, сьогодні значно вища ніж для традиційної енергетики, але слід зауважити, що: по-перше, ця величина має тенденцію до зменшення для сонячної енергетики та до зростання для традиційної енергетики, а по-друге, сонячна енергетика може успішно конкурувати з традиційною в тих випадках, коли споживання енергії порівняно невелике, а підвести електроенергію від загальної електромережі дорого або зовсім неможливо. У цих випадках на перший план виступає не вартість електроенергії, а цінність або необхідність тих функцій, які здійснюються за рахунок електроенергії. Застосування сонячних батарей в наведених вище випадках (в засобах зв'язку, на транспорті, у побуті, сільському господарстві, для екологічного контролю) виправдано не стільки кількістю виробленої ними електроенергії, скільки появою нових можливостей, покращанням якості процесів, які вже використовуються. Ефект від застосування сонячних батарей в перерахованих напрямках і галузях підвищується, якщо використовуються економічніші споживачі енергії, спеціально розроблені для роботи з фотомодулями (лампи освітлення, холодильники, насоси, телевізори). Крім того, термін роботи сонячних елементів практично необмежений і може складати десятки років.

Серед головних переваг сонячної енергії - її вічність і виняткова екологічна чистота. Сонячна енергія надходить на всю поверхню Землі, лише полярні райони планети страждають від її нестачі. Тобто, практично на всій земній кулі лише хмари та ніч заважають користуватися нею постійно. Така загальнодоступність робить цей вид енергії неможливим для монополізації, на відміну від нафти і газу. Звичайно, вартість 1 кВт * год. сонячної енергії значно вища, ніж отримана традиційним методом. Лише п'ята частина сонячного світла перетворюється в електричний струм, але ця частка дедалі зростає завдяки зусиллям учених та інженерів світу.

Головне - використовувати сонячну енергію так, щоб її вартість була мінімальна або взагалі дорівнювала нулю. В міру вдосконалювання технологій і подорожчання традиційних енергоресурсів ця енергія буде знаходити все нові і нові області застосування.

Недоліки сонячної енергетики

Сонячна енергетика належить до найбільш матеріалоємних видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреб у матеріалах, а отже, в трудових ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення. Ефективність сонячних електростанцій у районах, віддалених від екватора, досить мала через нестійкі атмосферні умови, відносно слабку Інтенсивність сонячної радіації, а також її коливання, зумовлені чергуванням дня і ночі.

Через відносно невелику величину сонячної постійної для сонячної енергетики потрібне використання великих площ землі під електростанції (наприклад, для електростанції потужністю 1 Гвт це може бути декілька десятків квадратних кілометрів). Проте, цей недолік не так великий, наприклад, гідроенергетика виводить з користування значно більші ділянки землі. До того ж фотоелектричні елементи на великих сонячних електростанціях встановлюються на висоті 1,8-2,5 метра, що дозволяє використовувати землі під електростанцією для сільськогосподарських потреб, наприклад, для випасу худоби.

Проблема знаходження великих площ землі під сонячні електростанції вирішується у разі застосування сонячних аеростатних електростанцій, придатних як для наземного, так і для морського і для висотного базування.

Потік сонячної енергії на поверхні Землі сильно залежить від широти і клімату. У різних місцевостях середня кількість сонячних днів в році може дуже сильно відрізнятися.

Сонячна електростанція не працює вночі і недостатньо ефективно працює у ранкових і вечірніх сутінках. При цьому пік електроспоживання припадає саме на вечірні години. Крім того, потужність електростанції може стрімко і несподівано коливатися через зміни погоди. Для подолання цих недоліків потрібно або використовувати ефективні електричні акумулятори (на сьогоднішній день це невирішена проблема), або будувати гідроакумулюючі станції, які теж займають велику територію, або використовувати концепцію водневої енергетики, яка також поки далека від економічної ефективності.

Проблема залежності потужності сонячної електростанції від часу доби і погодних умов вирішується у разі сонячних аеростатних електростанцій.

Висока ціна сонячних фотоелементів. Ймовірно, з розвитком технології цей недолік подолають. В 1990-2005 рр. ціни на фотоелементи знижувалися в середньому на 4% на рік.

Недостатній ККД сонячних елементів (ймовірно, буде незабаром збільшений).

Поверхню фотопанелей потрібно очищати від пилу і інших забруднень. При їх площі в декілька квадратних кілометрів це може викликати утруднення.

Ефективність фотоелектричних елементів помітно падає при їх нагріванні, тому виникає необхідність в установці систем охолоджування, зазвичай водяних.

Через 30 років експлуатації ефективність фотоелектричних елементів починає знижуватися.

Не дивлячись на екологічну чистоту отримуваної енергії, самі фотоелементи містять отруйні речовини, наприклад, свинець, кадмій, галій, миш'як і т.д., а їх виробництво споживає масу інших небезпечних речовин. Сучасні фотоелементи мають обмежений термін служби (30-50 років), і масове їх застосування поставить в найближчий час складне питання їх утилізації.

Останнім часом починає активно розвиватися виробництво тонкоплівкових фотоелементів, у складі яких міститься всього біля 1% кремнію. Завдяки низькому вмісту кремнію тонкоплівкові фотоелементи дешевші у виробництві, але поки мають меншу ефективність. Так, наприклад, в 2005 р. компанія «Shell» ухвалила рішення сконцентруватися на виробництві тонкоплівкових елементів, і продала свій бізнес по виробництву кремнієвих фотоелектричних елементів.

Розвиток сонячної енергетики у світі

В наш час дуже багато країн вкладають великі кошти в розвиток сонячної енергетики, внаслідок чого будуються потужні електростанції. Не так давно в Іспанії запрацювала найбільша у світі сонячна електростанція. Десять тисяч будинків іспанського міста Севілья переходять на обслуговування до сонячної електростанції. Іспанська компанія Abengoa Solar завершила останні тестові випробування найбільшої в Європі сонячної електростанції, яка буде забезпечувати електроенергією мешканців Севільї. До 2013 року Іспанія планує отримувати від сонячних установок, розташованих на території країни, близько 300 мегават електроенергії.

До Іспанії найбільшою електростанцією вважалась електростанція яка розташована в Португалії, потужністю в 11 Мвт. Панелі цієї станції займають площу майже у 60 га. Її потенціал забезпечує електроенергією 8 тис. будинків.

У Португалії майже немає власного енергетичного сектора, але вона веде активну роботу з розвитку проектів з використанням енергії сонця, вітри та води. У наступні 5 років в електростанції на альтернативних джерелах енергії планується вкласти 10,8 млрд доларів. Влада Португалії прагне до того, щоб до 2010 року 45% потреби в електроенергії забезпечувалися за допомогою альтернативних джерел.

Також одна із найбільших електростанцій розташована неподалік від німецького міста Вюрцбурга. Її потужність, як свідчать у компанії S.A.G. Solarstrom, що контролює роботу об'єкта, може досягати 12 Мвт. Друга за потужностю сонячна електростанція побудована в пригороді Лейпцигу і за допомогою 33500 панелей виробляє 5 Мвт енергії.

У листопаді минулого року стало відомо з повідомлень інформагентства Сіньхуа, що почати будівництво першої в країні сонячної електростанції має намір влада Китаю. Станція допоможе зменшити залежність економіки, яка розвивається, від поставок вугілля. Електростанція буде побудована на північно-заході країни, у провінції Ганьси.

Головну роль у виборі саме цієї території зіграло достаток сонячного світла: сонце в провінції світить, у середньому, 3362 години протягом року. Станція розміститься на площі в 31200 кв м, більшу частину займуть фотогальванічні модулі, які міняють своє положення слідом за сонцем, що рухається. Будівництво станції протриває 5 років, і буде коштувати близько 766 млрд доларів.

На 2008 рік намічене відкриття сонячної енергетичної станції в Австралії. Об'єкт буде побудований у штаті Вікторія силами мельбурнской компанії Solar Systems і після виходу на повну потужність у 2013 році буде виробляти до 154 Мвт енергії, що, приблизно, зробить станцію наймогутнішої у світі.

Очікується також, що сонячна електростанція буде запущена у 2009 році в Об'єднаних Арабських Еміратах. Будівництво електростанції обійдеться уряду емірату Абу-Дабі в 350 млн доларів. Її потужність складе 500 Мвт.

Франція оголосила про свої наміри стати світовим лідером із сонячної енергетики та планує до 2011 року довести потужність своїх сонячних електростанцій до 300 МВт. На даний момент Франція є четвертою в ЄС за потужністю сонячних електростанцій зі встановленою потужністю 69 МВт.
Уряд країни розробляє та впроваджує стимулюючі заходи для розвитку сонячної енергетики.

Розвиток сонячної енергетики в Україні

Доцільність розвитку сонячної енергетики в Україні визначається такими основними чинниками: доволі високий рівень надходження енергії сонячної радіації, наявність потужних мікроелектронних і електротехнічних підприємств, здатних за короткий термін освоїти виробництво сонячних елементів і батарей у великих масштабах, а також наявність наукових закладів і висококваліфікованих науково-технічних кадрів, які спеціалізуються на розробці сонячних елементів, обладнання і технологій їх виробництва.

За кліматичними умовами Україна належить до регіонів із середньою інтенсивністю сонячної радіації. Кількість сонячної енергії, що припадає на одиницю площі земної поверхні впродовж року, становить 1000-1350 кВт.год/м2. З урахуванням ККД сонячних установок для умов України щорічні ресурси сонячного гарячого водопостачання та опалення можуть становити до 28 кВт.год. теплової енергії на 1 м² площі сонячних колекторів.

Для України найперспективнішими наразі є два основних напрями використання сонячної енергії: безпосереднє її перетворення в низькопотенційну теплову енергію без попередньої концентрації потоку сонячної радіації і безпосереднє її перетворення в електричну енергію постійного струму за допомогою фотоперетворювачів.

Використання сонячної енергії для гарячого водозабезпечення та опалення є найефективнішим і найвідпрацьованішим. Основним елементом систем активного сонячного теплозабезпечення є плоский сонячний колектор, який являє собою геліоприймальний абсорбер, по якому циркулює теплоносій. Конструкція сонячного колектора теплоізольована з тильної і засклена з лицьової сторони. Конструктивне вдосконалення такого типу колекторів відбувається в двох напрямах: пошук нових неметалевих конструкційних матеріалів і удосконалення оптико-теплових характеристик найвідповідальнішого вузла «абсорбер - світлопроникний елемент».

В Україні сонячне теплозабезпечення має достатній досвід використання, а технологічний потенціал вітчизняної промисловості дає змогу розв'язати завдання масового виробництва геліотехнічного обладнання. Проектним інститутом нетрадиційних електротехнологій поставлені на виробництво два типи сонячних колекторів з чорного (КС-3) і кольорового (КСБ-4.00) металів, призначені для використання у будь-яких системах сонячного теплозабезпечення. Добова продуктивність колекторів, залежно від схеми та умов роботи, становить від 80 до 120 л гарячої води температурою 50…55°С з 1 м² робочої поверхні геліоприймача. У НВП «Укргеліопром» створено сонячний колектор з максимальною температурою нагрівання 220°С, а також сонячний водонагрівач для індивідуальних і дачних будинків, промисловості й сільського господарства. АТ «ІНКОНМАШ» виробляє сонячний плоский колекторний водонагрівач КПЛШ-10.02, здатний забезпечити за добу до 170 л гарячої води з температурою 60°С. Розроблено також інше геліотехнічне обладнання. Колектори сончної енергії, розроблені в Україні, за теплотехнічними показниками не поступаються кращим світовим зразкам, але поки що істотно програють за металомісткістю і довговічністю основних елементів - поглинача теплової енергії і світлопроникного покриття.

Однак серійного промислового виробництва сонячних колекторів, які є основним елементом теплового геліоенергетичного обладнання, в Україні немає. Тому можна стверджувати, що основним чинником, що стримує широке використання геліотехнічного обладнання в країні, є відсутність його продажу на внутрішньому ринку, насамперед, для індивідуального споживача. Своєю чергою впровадження сонячних колекторів у виробництво, з урахуванням високих і постійно зростаючих цін на матеріали, стримується відсутністю стимулюючої державної політики в цьому питанні.

Таким чином, застосування в Україні альтернативних джерел енергії, в першу чергу, сонячної енергетики, без сумніву дасть користь. З іншого боку, економіка України має відповідні потужності з виробництва необхідних компонентів та створення інфраструктури такої енергетики. Виробничі можливості тільки таких гігантів мікроелектроніки, як виробничі об'єднання «КВАЗАР», «ІРВА» (м. Київ), «Гравітон» (м. Чернівці), «Хартрон» (м. Харків), «Гамма» і «Електроавтоматика» (м. Запоріжжя), «Дніпро» (м. Херсон), «Позитрон» (м. Івано-Франківськ) дозволяють проводити повний технологічний цикл створення сонячних елементів. Україна має висококваліфікований науковий потенціал в цій галузі (Інститут фізики напівпровідників та Інститут електродинаміки НАНУ, Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Національний технічний університет «КПІ»).

Размещено на Allbest.ru