Что такое солнечная энергетика?

Солнечная энергетика — направление энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Схема использования солнечной энергии.

Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Способы  получения электричества и тепла из солнечного излучения:

1. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
2. 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.
3. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).
4. Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
5. 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.

Достоинства и недостатки

Достоинства:

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

Недостатки:

Простая схема работы солнечной электростанции.

1. Зависимость от погоды и времени суток.
2. Как следствие – необходимость аккумуляции энергии.
3. Высокая стоимость конструкции.
4. Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
5. Нагрев атмосферы над электростанцией.

Типы фотоэлектрических элементов:

1. Монокристаллические кремниевые.
2. Поликристаллические кремниевые.
3. Тонкоплёночные.

В 2005 году на тонкоплёночные фотоэлементы приходилось 6% рынка. В 2006 году тонкоплёночные фотоэлементы занимали 7% рынка. В 2007 году доля тонкоплёночных технологий увеличилась до 8%. В 2009 году доля тонкоплёночных фотоэлементов выросла до 16,8%.
За период с 1999 года по 2006 год поставки тонкоплёночных фотоэлементов росли ежегодно в среднем на 80%.

Итоги развития фотоэлементной отрасли

№, Страна, Суммарные мощности фотоэлектрических станций (МВт), 2009 год:

Типовая электрическая схема автономного энергоснабжения на основе солнечных батарей, модулей, панелей.

1. Германия – 9779.
2. Испания – 3386.
3. Япония – 2633.
4. США – 1650.
5. Италия – 1186.
6. Ю. Корея – 520.
7. Чехия – 465.
8. Бельгия – 363.
9. Китай – 305.
10. Франция – 272.
11. Индия – 120.

Весь мир – 22893

Перспективы солнечной энергетики

Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия сможет к 2050 году обеспечить 20-25% потребностей человечества в электричестве и сократить выбросы углекислоты.

Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов, или 20-25% всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно.