Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Энергии Земли

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 144 RSS
←   Июль 2010   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://htth://energi.ucoz.ru
Открыта: 11-07-2009

Автор
павел

Статистика

144 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Энергии Земли


Здравствуйте уважаемые читатели с Вами Юрий Колесник и рассылка Энергии Земли.

Абсолютно Бесплатно Получить в Свое Полное Распоряжение  Советы от Профессионала и Практика, Которые Сэкономят Вам не Одну Сотню Долларов! 7 Типичных Ошибок Домашних Умельцев, Которые они Совершают при Выборе Конструкции, Материалов и Генераторов для своих Самодельных Ветроустановок. Чертежи, Фотографии и Схемы Ветрогенераторов. Подарок!

 

Солнечные батареи — энергия будущего

Значительный интерес в связи с возможным энергетическим кризисом в последнее время вызывают регенеративные источники энергии. Одним из наиперспективнейших источников электроэнергии, по мнению авторов статьи, претендующему на объективность, является использовании энергии солнца.

Итак, часть излучаемой солнцем энергии может быть преобразована в электрическую энергию на поверхности земли. Для большей же части излучаемой солнцем энергии атмосфера становится непреодолимым препятствием. При этом можно выделить два "оптических окна": диапазон 0,3-5,0 микрометра (видимый свет характеризуется длиной волны 0,38-0,78 микрометра) и низкочастотную область 0,01-0,001 метра.

Ослабляющим фактором является диффузное отражение: всестороннее рассеивание солнечного излучения (иными словами изменение направления распространения излучения вследствие присутствующих в воздухе частиц воды и пыли). Различают релеевское рассеивание (рассеивание посредством частиц, которые значительно меньше длины волны света) и ми рассеивание (рассеивание посредством частиц, которые соизмеримы с длиной волны света или больше ее). Вторым ослабляющим фактором является избирательная адсорбция — определенная область спектра солнечного излучения адсорбируется озоном, оксидом углерода и парами воды и преобразуется в тепло.

Таким образом суммарное излучение складывается из прямого и диффузного (рассеяного) излучений. Расчетное среднее значение энергии, излучаемое солнцем за промежуток времени в один световой день составляет: Германия — 2,8 kWh, Испания — 4,65 kWh, Сахара — 6,85 kWh.

При этом различают внешний фотоэлектрический эффект (носители заряда покидают материал) и внутренний фотоэлектроический эффект (носители заряда приобретают повышенную подвижность — и как следствие возрастает проводимость материала).

Необходимыми предпосылками фотоэлектрического эффекта являются следующие факторы: свет должен адсорбироваться материалом солнечной батареи и высвобождать свободные носители заряда, которые внутри рабочего материала при этом должны разделяться полем.

Стоит упомянуть о истории развития технологии:

  • 1839 — открытие фотогальванического эффекта;
  • 1921 — объяснение эффекта Эйншейном (Нобелевская премия по физике 1923 год);
  • 1954 — первая кремниевая солнечная батарея (Bell Laboratories, USA);
  • 1966 — первая тонкослойная CdS/Cu2O солнечная батарея;
  • 1974 — первая аморфная кремниевая батарея;
  • 1983 — первая электростанция на основе солнечных батарей с мощностью более 1мегаватт;
  • 1984 — США, электростанция на основе солнечных батарей мощностью 6,5 мегаватт;
  • 1985 — первая солнечная батарея с коэффициентом полезного действия больше 20%;
  • 1987 — первое серийное производство солнечных батарей в Европе;
  • 1989 — солнечная батарея с коэффициентом полезного действия больше 30%;

Принципиальная структурная схема солнечной батареи представлена на рисунке. Напряжение на единичном кристалле кремния солнечной батареи составляет обычно около 0,5 вольт. Для генерирования большего напряжения используют соединенные между собой последовательно ячейки.

В тонкослойных ячейках (которые производятся путем нанесения тонкого слоя полупроводника на подложку) кроме кремния может быть использованы соединения галлия и арсенида (GaAs), кадмия и теллурида (CdTe) или меди, индия, серы и селена (СIS). В отдельную группу выделяют солнечные батареи, в которых адсорбцию излучения осуществляют красители (например рутений), а в качестве полупроводника выступает оксид титана. Принцип действия подобных солнечных батарей еще не до конца исследован, а изготовление связано с определенными технологическими трудностями.

Солнечные батареи на основе соединения галлия-арсенида отличаются высоким КПД и устойчивостью вольт-амперной характеристики к перепадам температуры, однако эта разновидность характеризуется относительно высокой ценой в связи с определенными трудностями, сопутствующими технологическому процессу. Кадмий-теллурид относительно дешев, но при этом отличается невысоким КПД (10%). Производство CIS кристаллов находится в стадии разработки.

Большинство современных видов применяемых солнечных батарей имеют КПД немногим больше 20%. Рекорд КПД для созданной в лабораторных условиях солнечной батареи составляет 24,7 %. Таким образом, грубо говоря, полезная мощность солнечной батареи может составлять 160 ватт на квадратный метр (для Центральной Европы). При этом следует также учитывать фактор старения: в среднем за 25 лет КПД солнечной батареи уменьшаетя на 10%.

Преимуществами солнечных батарей являются: отсутствие потребности в топливе, отсутствие шума и эмиссии вредных веществ, отсутствие механического износа, требуют минимального обслуживания (низкие амортизационные отчисления), отсутствие промежуточных фаз преобразования энергии. Недостатками солнечных батарей является перманентная зависимость мощности от местных условий, времени суток и года, относительная дороговизна, маленький коэффициент полезного действия и чувствительность к механическим повреждениям.

Достаточно интересным примером использования технологии фотогальванического эффекта является использование солнечных батарей как основного источника энергии в нескольких авиа-проектах. Самым первым из них стал проект Pathfinder. Этот самолет, использующий в качестве приводных механизмов электрические двигатели, питаемые от солнечных батарей, был разработан еще в начале 1980 года в рамках секретной программы в США. Однако в те годы уровень развития техники был еще не настолько высок, чтобы обеспечить беспрерывный полет аппарата в течение нескольких суток — поэтому разработки были заморожены. Только лишь в 1994 году программа была возобновлена при участии NASA в рамках проекта ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology). Самолет имеет следующие технические характеристики: размах крыльев — 29,5м, длина — 3,6м, масса — 252 кг, полезная нагрузка — 45кг, скорость 27-32 км/ч, номинальная мощность солнечных батарей — 7,5kW. Позже велась разработка схожих проектов: Centurion, Icare II, Helios. Последний уже характеризуется мощностью установленных батарей 20кВатт и развивает скорость от 30 до 50 км/ч.

Говоря о энергетике будущего нельзя не сказать о тенденции развития рассматриваемых элементов. В ближайшее время следует ожидать дальнейшего увеличения КПД солнечных батарей. Наиболее перспективными рабочими материалами являются соединения кадмий-теллурида и меди-индия-селенида. С увеличением количества производимых серийно солнечных батарей вполне очевидна тендеция снижения цены.



Абсолютно Бесплатно Получить в Свое Полное Распоряжение  Советы от Профессионала и Практика, Которые Сэкономят Вам не Одну Сотню Долларов! 7 Типичных Ошибок Домашних Умельцев, Которые они Совершают при Выборе Конструкции, Материалов и Генераторов для своих Самодельных Ветроустановок. Чертежи, Фотографии и Схемы Ветрогенераторов. Подарок!

До свидания с Вами был Юрий Колесник и рассылка Энергии Земли.

Пишите мне на адрес  Uriy.Kolesnik@mail.ru

 

 
В избранное