Энергия солнца и актуаторы для солнечных батарей
До того как электрическую энергию стали получать из угля в ТЭЦ или мощных турбин ГЭС, до того как мощные электродвигатели и линейные приводы стали приводить в движение технику, знакомую нам, люди получали энергию в “чистом” виде: ветер вращал лопасти и сложный механизм перемалывал зерно в муку, течение реки тоже могло само помочь зачерпнуть воду, солнце - нагревало и отапливало. Именно об этом, об энергии солнца, наша статья.
Мощная тепловая энергия солнца ощутима каждым человеком, причем чем темнее поверхность, тем больше нагрев. Солнечная энергия участвовала в формировании всех полезных ископаемых и природных ресурсов, той же самой нефти, угля, сланцев. Гипотетически мы вообще можем пользоваться только солнечной энергией, но только на отдельных частях планеты, в среднем мощность излучения невелика, например на широте 40 он составляет 0, 3 кВт на квадратный метр. Чтобы ее усилить нужно использование специальных концентраторов и аккумуляторы для хранения. Мощность излучения на поверхность Земли при безоблачном небе 1кВт/м, однако для промышленности современных городов требуются миллионы киловатт. Это значит, что солнечная станция должна иметь площадь десятки квадратных километров. Найти такую возможно только в африканских или австралийских пустынях, и да и там могут возникнуть проблемы. Идеальное решение - размещать батареи на поверхности океанов, разработать специальные фотоэлементы или покрытия, устойчивые к соли и воде.
Компания НПП “Сервомеханизмы” предлагает актуаторы для солнечных батарей они представляют собой приводы, которые регулируются по высоте, в зависимости от положения солнца, а также поворачиваются по его направлению, вращается специальная платформа. Это специальная разработка для уличного использования и суровой погоды - и жары, и холода, кроме того, есть устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Срок эксплуатации до 25 лет!
В основном разработки по использованию солнечной энергии ведут европейские страны и Япония, те у кого запасы традиционного топлива ограничены или отсутствуют.
Например во Франции была создана солнечная печь на 1000 кВт для производства огнеупорных материалов. Но исследования велись и в СССР.
В 70-е были разработаны и созданы топливно-солнечные котельные, комбинированные солнечно-паровые установки считались очень перспективными, правда эффективно они могут работать только в южных районах. Например в Симферополе подобная установка обеспечивала горячей водой 5 этажную гостиницу (не полностью, а частично) и экономила 30% топлива. В Узбекистане построили дома с солнечным отоплением.
Солнечное отопление, путем нагрева воды, известно людям с древности, а первая солнечная паровая электростанция демонстрировалась на всемирной выставке в Париже в 1878 году и представляла собой большое зеркало, фокусирующее лучи на специальный котел. Такие установки были позже построены в Калифорнии и Египте.
Первый плоский солнечный коллектор был изобретен в 1767 году ученым из Швейцарии Горацио Де Сосюром. Этот коллектор использовали для приготовления еды в 30-х годах 19 века во время экспедиции в Южную Африку. В настоящее время существуют коллекторы, способные нагреть теплоноситель до температуры до 150 градусов. Дальше полученное тепло сразу используется для нагрева, либо накапливается в специальном теплоаккумуляторе.
Если коллекторы накапливают и передают тепловую. энергию, которую используют для нагревания, то солнечная батарея производит сразу электричество постоянного тока.
Элементы солнечных батарей в основном изготавливают из кремния и собирают в модули, чтобы повысить их эффективность. Их КПД осоло 15%, а то и меньше. Сейчас ведутся работы по увеличению КПД, разрабатываются новые, более дешевые материалы материалы. Модули из аморфного кремния - самого распространенного материала для этого производства, имеют срок службы 7-20 лет. Срок работы фотоэлектрических станций и поликристаллических модулей около 25 лет, при этом КПД снижается на 10%. Еще стоит отметить в что в горных чистых районах эффективность работы батарей выше, чем в условиях промышленных городов. Первый искусственный спутник с солнечными батареями был запущен в 1958 году
Параболоцилиндрические концентрирующие установки - тоже одной из новых решений в солнечной энергетики. Данная установка имеет форму дуги, С приемником энергии посередине, этот приемник оснащен следящим механизмом, которые передвигает установку согласно движения солнца.
Интересное изобретение данного направления - солнечные пруды. Устроено оно так: в cлоях воды у дна имеется высокая концентрация соли, а на поверхности - слабая. Солнечный свет попадает на поверхность воды и тепло удерживается в нижних слоях, вода становится плотной, и не может подняться. Она остается на дня и постепенно нагревается, но не закипает, а верхние слои остаются холодными. Эти придонные воды используются как источник энергии с помощью турбины. Один из наиболее крупных прудов находится в Израиле.
Новым этапом развития стало изобретение солнечных аэростатных электростанций.
Принцип работы подобной электростанции с паровой турбиной следующий, поверхность баллона аэростата поглощает излучение и нагревает водяной пар внутри баллона. температура этого пара примерно 130-150 градусов. Давление внутри баллона равно атмосферному давлению. Из баллона он подается в турбину и там конденсируется в конденсаторе, а турбогенератор вырабатывает непосредственно электрический ток.
Из конденсатора вода опять подается внутрь баллона с помощью насоса, распыляется и опять испаряется при контакте с перегретым водяным паром.
Достоинство этой установки в том, что запаса водяного пара достаточно для непрерывной работы ночью.
В настоящее время разработаны солнечные аэростаты номинальной мощности до 4000кВт, их мощность также меняется от времени года.
В общем наука двигается в этом направление, но пока производство 1 кв/ч подобным образом выходит очень затратно.
Статью представила компания НПП “Сервомеханизмы” www.servomh.ru - мы производим линейные приводы и винтовые домкраты, актуаторы и подъемные системы, муфты для соединения валов, а также можем поставить любой электрический двигатель.
