Päike on ammendamatu, keskkonnasõbralik ja odav energiaallikas. Ekspertide sõnul ületab päikeseenergia, mis siseneb maapinnale nädala jooksul, ületab kõigi nafta, gaasi, kivisöe ja uraani maailmareservide energiat 1. Vastavalt akadeemiku J.i. ALFEROVA, "Inimkond on usaldusväärne looduslik termotuuma reaktor - päike. See on klassi klass "L-2", väga mõõdukas, mis galaktikas kuni 150 miljardit eurot. Aga see on meie täht ja see saadab tohutu võimu maa peal, mille ümberkujundamine võimaldab teil rahuldada peaaegu igasuguseid inimkonna energiaotsi paljude aastate jooksul. " Lisaks on päikeseenergia "puhas" ja ei mõjuta planeedi keskkonda 2.
Oluline punkt on asjaolu, et päikesepaneelide valmistamiseks tooraine on üks levinumaid elemente - räni. Sisse maa-kore Silicon on teine \u200b\u200belement pärast hapnikku (29,5 massiprotsenti) 3. Paljude teadlaste sõnul on Silicon "kahekümne esimese sajandi õli": 30 aastat, üks kilogrammi silikoonist valmistatud fotogalvaanilises jaamas toodab nii palju elektrit kui 75 tonni õli termilise elektrijaamas.
Kuid mõned eksperdid usuvad, et päikeseenergiat ei saa nimetada keskkonnasõbralikuks, kuna photobate'i puhta räni tootmine on väga määrdunud ja väga energiamahukas tootmine. Koos sellega nõuab päikeseenergiaettevõtete ehitamine ulatuslike maad, mis on võrreldavad hüdroelektrijaamade reservuaaridega. Spetsialistide sõnul on kõrge volatiilsus teine \u200b\u200bpäikeseenergia puudus. Julgeolek tõhus töö Power Systems, mille elemendid on päikeseenergia taimed, võib-olla ette nähtud:
- oluliste reservvahendite kättesaadavus, kasutades traditsioonilisi energiakandjaid, mida saab öösel või häguse ajal ühendada;
- Suuremahuliste ja kallite uuendamine toitevõrgu 4.
Hoolimata määratud vigast jätkab päikeseenergia oma arengut maailmas. Esiteks, pidades silmas asjaolu, et kiirgune energia on odavam ja mõne aasta pärast on oluline nafta ja gaasi oluline konkurents.
Praegu on olemas fotoelektrilised seadmedPäikeseenergia muutmine elektriliseks otsese konversioonimeetodi põhjal ja termodünaamilised seadmedMillises päikeseenergia konverteeritakse kõigepealt soojuseks, seejärel konverteeritakse soojusmasina termodünaamilises tsüklis mehaaniliseks energiaks ja generaatori konverteeritakse elektrilisteks.
Võib kasutada päikeseenergia elemente energiaallikana:
- tööstuse (lennundussektor, autotööstus jne),
- sisse põllumajandus,
- majapidamisvaldkonnas,
- ehitusvaldkonnas (näiteks ökomaja), \\ t
- päikeseenergia elektrijaamadel,
- autonoomses videovalvesüsteemides, \\ t
- autonoomsete valgustussüsteemide puhul, \\ t
- kosmosetööstuses.
Energiastrateegia instituudi sõnul on päikeseenergia teoreetiline potentsiaal Venemaal rohkem kui 2200000000000 tonni tingimusliku kütuse, majanduspotentsiaali - 12,5 miljonit eurot. T.T. Päikeseenergia potentsiaali, mis tuleneb Venemaa territooriumile kolm päeva, ületab meie elektrienergia aastase toodangu energia meie riigis.
Tänu Venemaa asukohale (41-82 kraadi põhjalaiust) varieerub päikesekiirguse tase oluliselt: 810 kW / m 2 aastas kaugsetes Põhjapiirkondades kuni 1400 kWh / m 2 aastas lõunapiirkondades. Päikesekiirguse taset mõjutavad suured hooajalised kõikumised: 55 kraadi laiusel on päikesekiirgus jaanuaris 1,69 kW / m 2 ja juulis - 11.41 kW-tund / m 2 päevas.
Päikeseenergia potentsiaal on kõige suurem edelaosas (Põhja-Kaukaasias, must ja kaspia mere areades) ja Lõuna-Siberis ja Kaug-Idas.
Kõige paljulubavamad piirkonnad päikeseenergia kasutamise osas: Kalmykia, Stavropol Territory, Rostovi piirkond, Krasnodari piirkond, Volgogradi piirkond, Astrakhani piirkond ja muud piirkonnad Edela-Lääne-Altai, Primorye, Chita piirkonnas, Burjaatias ja muudes piirkondades lõunaosas --ast. Ja mõned valdkonnad Lääne- ja Ida-Siberis ja Kaug-Ida Lõunapiirkondade päikesekiirguse tase on parem. Näiteks Irkutskis (52 kraadi põhjalaiust), päikesekiirguse tase jõuab 1340 kWh / m 2, samas kui Yakutia-Sakha Vabariigis (62 põhjalaiust) on see näitaja 1290 kWh / m 2. viis
Praegu on Venemaa arenenud tehnoloogiad päikeseenergia muutmiseks elektrilisteks. On mitmeid ettevõtteid ja organisatsioone, kes on arendanud ja parandanud fotogalvaanilisi muundurite tehnoloogiaid: nii räni kui ka mitme sissetuleku struktuure. Päikeseelektrijaamade kontsentreerimissüsteemide arendamine on mitmeid.
Seadusandlik baas valdkonnas toetuse arengu päikeseenergia Venemaa on lapsekingades. Kuid esimesed sammud on juba tehtud:
- 3. juuli 2008: valitsuse dekreet nr 426 "taastuvate energiaallikate kasutamise alusel tegutseva teeniva rajatise kvalifikatsiooni kohta";
- 8. jaanuar 2009: Venemaa Föderatsiooni valitsuse määrus N 1-R "riigipoliitika peamistes suundades elektrienergia tööstuse energiatõhususe suurendamise valdkonnas, mis põhineb taastuvate energiaallikate kasutamisel ajavahemikuks kuni 2020
Sihtnäitajad kiideti heaks Venemaa energiavarustuse osakaalu suurendamiseks vastavalt 2,5% -le ja 4,5%, 6% 2015. ja 2020. aastaks.
Vastavalt erinevatele hinnangutele, hetkel Venemaal, ei ole päikeseenergia kasutuselevõtu volituste kogumaht mitte rohkem kui 5 MW, millest enamik langeb kodumajapidamistele. Vene päikeseenergia suurim tööstusrajatis on Belgorodi piirkonna päikeseettevõte, mille võimsus on 100 kW (võrdluseks, asub maailma suurim päikeseenergiajaam Kanadas 80 000 kW-ga.
Praegu rakendatakse Venemaal kaks projekti: päikesepaisteliste pargite ehitamine Stavropooli territooriumil (Power - 12 MW) ja Dagestani Vabariigis (10 MW) 7. Vaatamata taastuvenergia toetamise puudumisele rakendavad mitmed ettevõtted päikeseenergia valdkonnas väikeseid projekte. Näiteks paigaldas Sakhaenergo Yakutia väikese jaama mahuga 10 kW.
Moskvas on väikesed käitised: Leontyevsky sõidurajal ja Michurinsky väljavaadetes on mitmete majade sissepääsud ja kilomeetrid valgustatud päikese moodulitega, mis vähendas valguse maksumust 25% võrra. Timiryazevskaya tänaval on päikesepaneelid paigaldatud ühe bussipeatuse katusele, mis tagavad viide ja infosüsteemi ja Wi-Fi töö.
Päikeseenergia arendamine Venemaal on tingitud mitmetest teguritest:
1) kliimatingimused: See tegur mõjutab mitte ainult aastaaega võrgu pariteedi saavutamisest, vaid ka valida päikesepaigaldustehnoloogiast, mis parim viis Sobib konkreetsele piirkonnale;
2) Valitsuse toetus:seaduslikult kehtestatud päikeseenergia majanduslike stiimulite olemasolu on otsustava tähtsusega
Selle arendamine. Riigi toetuse liikide hulgas, mida on edukalt kasutatud mitmete Euroopa riikide ja Ameerika Ühendriikide riikides, võib eraldada: päikeseenergiaettevõtete sooduskohtamismäär, päikeseenergiaettevõtete ehitamise toetused, \\ t erinevad valikud Maksupausid, hüvitiste hüvitise hüvitamise laenude soetusmaksumus päikese käitiste ostmiseks;
3) SFEU maksumus (päikeseenergia fotogalvaanilised seadmed):tänapäeval on päikeseenergiaettevõtted üks kallimaid elektritootmise tehnoloogiaid. Siiski, kuna maksumus 1 kW * h toodetud elektrienergia, päikeseenergia muutub konkurentsivõimeliseks. Alates 1W installitud Power SFEU maksumuse vähendamisest sõltub SFEU-lt ~ $ 3000). Kulude vähendamine saavutatakse tõhususe suurendamisega, vähendades tehnoloogilisi kulusid ja vähendades tootmise kasumlikkust (konkurentsi mõju). Kulude vähendamise potentsiaal 1 kW võimsus sõltub tehnoloogiast ja asub vahemikus 5% kuni 15% aastas;
4) keskkonna normid: Päikeseenergiaturul võib olla positiivne mõju keskkonna normide karmistamisele (piirangud ja trahvid) Kyoto protokolli võimaliku läbivaatamise tõttu. Heitkoguste kvootide parandamine Müügimehhanismid võivad anda SFEU turule uue majandusliku stiimuli;
5) elektri pakkumise ja tarnimise tasakaal: Olemasolevate ambitsioonikate plaanide rakendamine genereerivate ja elektrivõrgu ehitamiseks ja rekonstrueerimiseks
Tööstuse reformi käigus märkimisväärselt suurendab Venemaa Rao Ues Venemaa ettevõtete suutlikkust ja võib suurendada hinnaga survet
Hulgiturul. Vanade võimsuse kõrvaldamine ja nõudluse samaaegne suurenemine toob kaasa hinna tõusu;
6) Tehnoloogiliste ühenduse probleemide kättesaadavus:tehnoloogilise ühenduse rakenduste rakendamise viivitamine tsentraliseeritud toiteallika süsteemiga on stiimul üleminekule alternatiivsed allikad Energia, sealhulgas SFEU. Sellised viivitused on määratletud objektiivse suutlikkuse puudujäägi ja tehnoloogilise seose korraldamise ebaefektiivsuse ebatõhususega võrguettevõtetega või rahastamise tehnoloogilise seose puudumine tariifist;
7) kohalike omavalitsuste algatused: Piirkondlikud ja kohalikud valitsused võivad rakendada oma programme päikeseenergia arendamiseks või laiemalt taastuvatest / mittetraditsioonilistest energiaallikatest. Täna rakendatakse selliseid programme juba Krasnojarskis ja Krasnodari territooriumil, Burja Vabariigis jne;
8) oma tootmise arendamine: Vene SFEU tootmine võib avaldada positiivset mõju Venemaa päikeseenergia tarbimise arengule. Esiteks tänu oma toodangule suureneb elanikkonna üldine teadlikkus päikesetehnoloogiate ja nende populaarsuse kohta. Teiseks vähendatakse SFEU maksumust lõppkasutajatele vähendades jaotumisahela vahepealseid seoseid ja vähendades transpordikomponenti 8.
6 http://www.ng.ru/energy/2011-10-11/9_SUN_EENERGY.HTML7 Korraldaja on firma "Hvevel", mille asutajad on Renov kontserni ettevõtete (51%) ja riigi ettevõtte "Vene nanotehnoloogia Corporation" (49%).
"Standard Sun" (Kiirgusvõimsuse valimine, mis jõuab maapinnale merepinnale ekvaatori piirkonnas pilvitu Noon): 1000 W / m2 või 1 kW / m 2.
Seda väärtust kasutatakse tavaliselt fotogalvaaniliste süsteemide omadustes. Siin ja siis kõik numbrid on näidatud pindade jaoks, mis on optimaalselt asetsevad päikese suhtes (risti rassidega) vastavalt laius. Horisontaalsete pindade puhul saad vähem päikesevalgust: kaugemal ekvaatorist, seda väiksem on päikeseenergia tihedus.
Uskumine (Keskmine number "Standard Sun" päeva jooksul): 4-5 päikesekellast USA kirdelaual 5-7 tundi edelaosas. Insolation on sageli näidatud KW-H-H-s, mis voolab numbriliselt "Standardse päikese" väärtusest 1 kW väärtusest.
Päikesevalguse eralduva energia kogus Päeval M 2 merepinnal: (Energy päevas) \u003d \u200b\u200b1 kWh H × (insultimine tundides). Võttes arvesse Ameerika Ühendriikide keskmist insultimist, on see 5 päikesekellaga, see väärtus on tavaliselt 5 kWh / m 2.
PäikeseenergiaTerve päeva keskmistatud: Watts averag \u003d (energia päevas) / 24. Väljalasketa 5 kWh korral on kogu päeva jaoks keskmistatud võimsus 5000 W / 24 \u003d 208 w / m 2. Pange tähele, et fotoelektriliste süsteemide mitte väga suure tõhususe tõttu ei saa elektrienergiat muuta elektrienergiaks ainult väike osa sellest energiast.
Photoelektriliste süsteemide tüüpilised omadused
Keskmine CPD Ühised kaubanduslikud päikesepaneelid: kristallilise räni (CSI) - 12-17%; Õhuke kile (amorfsest ränist ja muudest materjalidest) - 8-12%.
VõimsusPaneeli poolt tekitatud ühe ruutmeetri: pvwatts \u003d (päikeseenergia) × (keskmine efektiivsus), kus efektiivsus konverteeritakse kümnendnumbriks.
Tippvõimsuspilvatu Noon: PVWatts-Peak \u003d 1000 W × KPD. Reeglina on tippvõimsus 120170 W / m 2 CSI ja 80-120 W / M2 jaoks õhukeste kilede jaoks (TF).
Keskmine keskmine energiaPaneeli poolt toodetud ühe M2-ga päevas: pvday \u003d pvwatts-piik × (insultimine tundides). Kell 5 ° C juures on see väärtus 0,6-0,85 kW / m 2 CSI-le ja 0,4-0,6 kW / m 2 jaoks TF-i jaoks.
Energia genereeritud Paneelid keskmiselt kogu päeva jaoks: pvwatts-keskmine \u003d pvday / 24. See on umbes 25-35 W / m 2 CSI ja 17-25 W / M2 jaoks TF-i jaoks.
Koguenergiagenereeritud fotoelektrilise mooduli M 2 aastas: Pvyear \u003d ( täielik energia Päev) × 365, mis on võrdne umbes 219-310 kWh CSI ja 146-219 kW jaoks TF-i jaoks. Pange tähele, et inverteritel on efektiivsus 95-97%, nii et tegelik elekter on 5% vähem.
Eeldatav elektrienergia maksumus Alates ühe M2, säästes aasta: säästes \u003d Pvyear × 0,95 × (maksumus kWh), kus 0.95 - tõhus andur ja kahjumid juhtmed.
Keskmiselt USAs on ühe kW elektrienergia maksumus $ 0,12, see annab CSI-le 24-35 dollarit aastas ja õhukeste filmide jaoks $ 17-24. Nii parim juhtumSee saab salvestada 35 dollarit aastas 1 m 2 paneeli kohta. See näitaja viitab väga tõhusale süsteemile, millel on nimivõimsus 170 W / m 2. Arvestades asjaolu, et praegu on tüüpilise fotogalvaanilise süsteemi väärtus 8 000 dollarit 1000 W kohta, maksavad sellised seadmed 170/1000 × $ 8 000 \u003d $ 1,360 m 2. See tähendab, et meie näites on hüpoteetiline tasuvusaeg 1360/35 \u003d 39 aastat. Nr seadmed ei saa nii kaua toimida. Allahindlused ja laenud võivad seda aega vähendada üle poole, kuid see on siiski keskmisena majapidamine Päikesepaneeli installimine ei maksa kõige tõenäolisemalt välja. Loomulikult on see vaid näide. Teise installimise ja muude käitiste kuludega piirkondades võib tasuvusaeg olla suurem või madalam.
Sun Suns
- Läbimõõt: 1,392,000 km;
- Mass: 1,989,100 × 10 24 kg;
- Temperatuur pinnale: ~ 5700 ° C;
- Keskmine kaugus maapinnast päikeseni: 150 miljonit km;
- Kompositsioon massist: 74% vesinik, 25% heelium, 1% muud elemendid;
- Heledus (kõikides suundades eraldud energia): 3,85 × 10 26 W (~ 385 miljardit MW);
- Kiirgusvõimsuse tihedus päikese pinnal: 63,300 kW ruutmeetri kohta.
Päikesevalguse intensiivsus, mis jõuab maale, varieerub sõltuvalt kellaajal, asukohast ja ilmastikutingimustest. Kogusumma energia arvutatakse päevas või aasta nimetatakse kiiritamist (või teise "tuleku päikesekiirguse") ja näitab, kui võimsa päikesekiirgus. Kiirituse mõõdetakse W * H / m² päevas või muul perioodil.
Päikesekiirguse intensiivsus vabas ruumis eemaldamist, mis võrdub maapinna ja päikese keskmise vahemaaga, nimetatakse päikeseenergiaks. Selle väärtus on 1353 W / m². Atmosfääri läbimisel nõrgeneb päikesevalgus peamiselt infrapunakiirguse imendumise tõttu veeauruga, ultraviolettkiirgus - osoon ja kiirgus hajutamine atmosfääri tolmu ja aerosoolide osakestega. Atmosfääri mõju näitaja päikesekiirguse intensiivsusele, maapinnale jõudmisele nimetatakse "õhumassiks" (am). AM on määratletud kui nurga seanss päikese ja zenithi vahel.
Joonisel fig 1 on kujutatud päikesekiirguse intensiivsuse spektri jaotus erinevates tingimustes. Ülemise kõvera (AM0) vastab päikesepektrile väljaspool Maa atmosfääri (näiteks kosmoselaeva pardal), st. nullõhu massiga. See on ühtlustatud absoluutselt musta keha kiirguse intensiivsuse jaotamisega temperatuuril 5800 K kõverad AM1 ja AM2 illustreerivad päikesekiirguse spektri jaotust maapinnale, kui päikeseloojangut ja nurgas Päike ja Zenith 60 ° võrra. Sel juhul on kogu kiirgusvõimsus umbes 925 ja 691 w / m². Keskmine kiirguse intensiivsus maa peal langeb ligikaudu kiirguse intensiivsusega am \u003d 1,5 (päike - 45 ° nurga all horisondile).
Maa pinna lähedal on võimalik võtta päikesekiirguse keskmise intensiivsuse 635 W / m². Väga selge päikesepaistelisel päeval, see väärtus kõigub 950 W / m² kuni 1220 W / m². Keskmine väärtus on ligikaudu 1000 w / m². Näide: kogu kiirguse intensiivsus Zürichi (47 ° 30 's. Sh., 400 m kõrgusel merepinnast) pinnal, kiiritusega risti: 1, 12 H 00 min 1080 w / m²; 21. detsember, 12 tundi 00 min 930 w / m².
Päikeseenergia saabumise arvutamise lihtsustamiseks väljendatakse seda tavaliselt päikesepaistelis 1000 W / m² intensiivsusega. Need. 1 tund vastab päikesekiirguse saabumisele 1000 W * H / m². See vastab ligikaudu perioodile, mil päike paistab päikesepaistelise pilvitu päeva keskel pinnale, mis on päikesepaiste suhtes risti.
Näide
Bright Sun paistab koos 1000 W / m² intensiivsusega päikesepaiste suhtes risti. 1 tund, 1 kW * h energia tilgad (energia on võrdne võimsuse võimsusega). Samamoodi vastab päikesekiirguse keskmine saabumine 5 kW * h / m² päeva jooksul 5-päevasel päeval päeval päevas. Ärge segage tippkella päevavalguse tegeliku kestusega. Valguse päeva jaoks särab päike erineva intensiivsusega, kuid summades annab see sama palju energiat, nagu see paistis 5 tundi maksimaalse intensiivsusega. See on päikesekiirguse maksimaalne kella, mida kasutatakse päikeseenergiaseadmete arvutamisel.
Solar kiirguse saabumise muutused päeva jooksul ja kohast kohast, eriti mägipiirkondades. Kiirituse muutused keskmiselt 1000 kW * h / m² aastas Põhja-Euroopa riikides, kuni 2000-2500 kW * h / m² aastas kõrbete puhul. Ilmastikutingimused ja päikese langus (mis sõltub maastiku laiuskraadist), toob kaasa ka päikesekiirguse saabumisel erinevused.
Venemaal, vastupidi populaarsele veendumusele, palju kohti, kus on soodne päikeseenergia muutmine elektrienergiaks. Allpool on Kaart päikeseenergia ressursse Venemaal. Nagu näete, saab enamik Venemaad edukalt hooajalises režiimis ja piirkondades, kus on rohkem kui 2000 tundi päevasõiduaegade arv - Ümara aasta. Loomulikult väheneb talveperioodil päikesepaneelidega energiatootmine oluliselt, kuid päikeseenergiaseadme elektrienergia maksumus jääb oluliselt väiksemaks kui diislikütuse või bensiini generaatorist.
Eriti kasumlik rakendus, kus ei ole tsentraliseeritud elektrivõrku ja energiavarustust ei ole tingitud diisel generaatorid. Ja Venemaal on palju selliseid piirkondi.
Veelgi enam, isegi kui võrk on olemas, võimaldab töötajate kasutamine paralleelselt päikesevõrguga oluliselt vähendada elektrienergia maksumust. Olemasoleva suundumusega Venemaa looduslike energiamonopolide tariifide suurendamisel muutub päikeseenergiarakkude paigaldamine nutikaks investeerimiseks.
Päikese energia on meie planeedi eluallikas. Päike soojendab atmosfääri ja maapinda. Tänu päikeseenergiale, tuul löök, veetsükkel viiakse läbi looduses, meri ja ookeanid kuumutatakse, taimed arenevad, loomadel on toit. See on tingitud päikesekiirgusest maa peal, on fossiilkütused. Päikeseenergia saab konverteerida soojuse või külma, liikuv jõud ja elekter.
PÄIKESEKIIRGUS
Päikesekiirgus on elektromagnetiline kiirgus, mis keskendub peamiselt lainete vahemikus 0,28 ... 3,0 μm. Päikesepekter koosneb:
Ultraviolettlained, mille pikkus on 0,28 ... 0,38 μm, nähtamatu meie silmade ja ligikaudu 2% päikese spektri komponendid;
Valguse lained vahemikus 0,38 ... 0,78 mikronit moodustavad ligikaudu 49% spektrist;
Infrapunalained, mille pikkus on 0,78 ... 3,0 uM, mis moodustab enamiku ülejäänud 49% päikesepealt.
Ülejäänud osad spektri mängida väikese rolli termilise tasakaalu maa.
Kui palju päikeseenergiat läheb maale?
Päike kiirgab suur hulk energiat - umbes 1,1x10 20 kWh sekundis. Kilovatt-tund on 100-vatise hõõglampi töötamiseks vajalik energia suurus 10 tundi. Maa atmosfääri väliskihid on pealtkuulatud umbes ühe miljoni energia päikeseenergiast või umbes 1500 neljajoonest (1,5 x 10 18) kWh aastas. Kuid selle atmosfääri gaaside ja aerosoolidega peegeldus, hajumise ja imendumise tõttu jõuab maa pinnale ainult 47% kogu energiast või ligikaudu 700 neljajooksust (7 x 107), KW H, maapinnale.
Päikesekiirgus maa atmosfääris on jagatud nn otsese kiirguse ja hajutatud õhuosakestele, tolmule, veele jne sisalduvad atmosfääris. Nende summa moodustab kokku päikesekiirguse. Ühiku pindala ulatuse kogus ajaühiku kohta sõltub mitmetest teguritest:
latitude, kohaliku kliima, aastaaeg, kaldpinna nurk päikese suhtes.
Aeg ja koht
Maa pinnale langeva päikeseenergia summa varieerub päikese liikumise tõttu. Need muutused sõltuvad kellaaja ja hooaja ajast. Tavaliselt langeb keskpäeval, rohkem päikesekiirgust langeb maapinnale kui varahommikul või õhtul hilja. Keskpäeval on päike silmapiiril kõrgemal kõrgemal kõrgemal ja päikese kiirte läbimise pikkus väheneb maa-atmosfääri kaudu. Järelikult hajutatakse ja imendub vähem päikesekiirgust, mis tähendab, et rohkem jõuab maapinnale.
Maa pinnale jõudva päikeseenergia summa erineb keskmisest aastasest väärtusest: talveaeg - Vähem kui 0,8 kWh H / m² päevas põhjal põhjaosas (50˚ laius) ja üle 4 kWh / m² päevas suvel samas piirkonnas. Erinevus väheneb, kuna ekvaator läheneb ekvaatorile.
Päikeseenergia kogus sõltub veebisaidi geograafilisest asukohast: lähemale ekvaatorile, seda rohkem. Näiteks on horisontaalsele pinnale kuuluv keskmine aastane päikesekiirgus: Kesk-Euroopas, Kesk-Aasias ja Kanadas - umbes 1000 kW H / m²; Vahemere piirkonnas - umbes 1700 kWh / m²; Enamikus kõrbepiirkondades Aafrika, Lähis-Ida ja Austraalia - umbes 2200 kWh H / m².
Seega erineb päikesekiirguse kogus sõltuvalt aasta ja geograafilise asendi ajast (vt tabel 1). Seda tegurit tuleb kaaluda päikeseenergia kasutamisel.
Tabel 1
| Päikesekiirguse arv Euroopas ja Kariibi mere piirkonnas, kWh / m² päevas. | ||||
| Lõuna-Euroopa | Kesk-Euroopa | Põhja-Euroopa | Kariibi piirkond | |
| Jaanuar | 2,6 | 1,7 | 0,8 | 5,1 |
| Veebruar | 3,9 | 3,2 | 1,5 | 5,6 |
| Märts | 4,6 | 3,6 | 2,6 | 6,0 |
| Aprill | 5,9 | 4,7 | 3,4 | 6,2 |
| Mai | 6,3 | 5,3 | 4,2 | 6,1 |
| Juuni | 6,9 | 5,9 | 5,0 | 5,9 |
| Juuli | 7,5 | 6,0 | 4,4 | 6,4 |
| august | 6,6 | 5,3 | 4,0 | 6,1 |
| September | 5,5 | 4,4 | 3,3 | 5,7 |
| Oktoober | 4,5 | 3,3 | 2,1 | 5,3 |
| November | 3,0 | 2,1 | 1,2 | 5,1 |
| Detsember | 2,7 | 1,7 | 0,8 | 4,8 |
| Aasta | 5,0 | 3,9 | 2,8 | 5,7 |
Pilved
Maa pinnale jõudva päikesekiirguse kogus sõltub erinevatest atmosfääri nähtustest ja päikese positsioonist nii päeva jooksul kui aasta jooksul. Pilved on peamine atmosfääri nähtus, mis määrab päikesekiirguse koguse, mis jõuab maa pinnale. Maa mis tahes punktis väheneb päikesekiirgus, mis jõuab maapinnale, väheneb hägususe suurenemisega. Järelikult saavad valitseva pilve ilmaga riigid vähem päikesekiirguse kui kõrbed, kus ilm on enamasti pilvitu. Pilvede moodustumine mõjutab kohalike reljeefide, nii mägede, mere- ja ookeanide selliste omaduste olemasolu, samuti suured järved. Seetõttu võib nendes piirkondades ja nende kõrval asuvate piirkondade päikesekiirguse kogus erineda. Näiteks mägedes saavad vähem päikesekiirguse kui ümbritsevate jalamite ja tasandikel. Tuul, mis suunas mägedes sunnib osa õhku tõusta ja jahutades niiskust õhus, moodustavad pilved. Päikesekiirguse hulk rannikualadel võib erineda ka mandri sees asuvates piirkondades salvestatud näitajatest.
Päeva päikeseenergia summa sõltub suures osas kohalikke atmosfääri nähtustest. Noon all selge taeva all võib horisontaalsele pinnale langev päikesekiirgus jõuda (näiteks Kesk-Euroopas) 1000 W väärtused (väga soodsad ilmastikutingimused, võib see indikaator olla suurem), samas kui väga pilv Ilm - alla 100 W / m² isegi keskpäeval.
Reostus
Anthropogenic I. looduslik fenomen Samuti võib piirata päikesekiirguse kogust, mis jõuab maapinnale. Linn oli võimeline metsatulekahjudest suitsetama ja vulkaani aktiivsuse tagajärjel tekkinud tuhk vähendab päikeseenergia kasutamise võimalust, suurendades päikesekiirguse dispersiooni ja imendumist. See tähendab, et need tegurid mõjutavad otsese päikesekiirgusem kui kokku. Jaoks tugev reostus Õhk, näiteks Smithis, väheneb otsene kiirgus 40% ja kogusumma on vaid 15-25%. Tugevat vulkaanilist purse võib vähendada ja maapinna suurtes piirkondades, otsese päikesekiirgus 20% võrra ja kokku - 10% võrra 6 kuu kuni 2 aastani. Väheneb mitmete vulkaaniliste tuha atmosfääris, mõju nõrgeneb, kuid täielik taastumisprotsess võib võtta mitu aastat.
Potentsiaal
Päike pakub meile 10 000 korda suure hulga vaba energiat kui kogu maailmas tegelikult kasutatud. Ainult ülemaailmsel kommertsturul ostetakse ja müüakse veidi vähem kui 85 triljonit (8,5 x 10 13) kW energiat aastas. Kuna kogu protsessi tervikuna ei ole võimalik jälgida, on võimatu öelda enesekindlusega, kui palju mittekaubanduslikku energiat tarbib inimesi (näiteks, kui palju puitu ja väetist on kokku pandud ja põletatud, siis kui palju vett kasutatakse tootmiseks mehaanilise või elektrienergia). Mõned eksperdid usuvad, et selline mittekaubanduslik energia on viiendik kasutatud koguenergiast. Aga isegi kui see on nii, kogu energia tarbitud inimkonna jooksul aasta jooksul on umbes üks seitse tuhandik päikeseenergiat, mis langeb maapinnale samal perioodil.
Arenenud riikides, näiteks Ameerika Ühendriikides, on energiatarbimine ligikaudu 25 triljonit (2,5 x 10 13) kWh aastas, mis vastab rohkem kui 260 kWh inimese kohta päevas. See näitaja on samaväärne igapäevane töö Rohkem kui sada hõõglampi mahuga 100 W terve päeva jooksul. Keskmine USA kodanik tarbib 33 korda rohkem energiat kui India resident, 13 korda rohkem kui Hiina, kaks ja pool korda rohkem kui Jaapani ja kaks korda rohkem kui rootslane.
Maa pinnale langeva päikeseenergia kogus, mitu korda kõrgem kui selle tarbimine isegi sellistes riikides nagu Ameerika Ühendriigid, kus energiatarbimine on tohutu. Kui ainult 1% riigi territooriumilt kasutati paigaldamiseks päikese seadmed (fotogalvaanilised patareid või päikeseenergiasüsteemid kuuma veevarustuse jaoks), töötavad tõhususega 10%, siis Ameerika Ühendriigid oleks täielikult tagatud energiaga. Sama võib öelda kõigi teiste arenenud riikide kohta. Kuid teatud mõttes on see ebarealistlik - esiteks kõrge hind Fotoelektrilised süsteemid, teiseks, on võimatu omaks võtta selliseid suuri alasid päikese seadmeid ilma ökosüsteemi kahjustamata. Kuid põhimõte ise on tõsi. Sama territooriumil on võimalik katta, dispergeerides hoonete katuste paigaldamist kodus, teedel, maanteelde etteantud maatükkides jne. Lisaks on paljudes riikides rohkem kui 1% maa peal energia, energia transformatsiooni, tootmise ja transpordi jaoks reserveeritud. Ja kuna enamik sellest energiast ei ole inimkonna olemasolu taastunud, on selline energiatootmine palju kahjulikum ümbritsevkui päikeseenergiasüsteemid.
Päikeseenergia kasutamine
Enamikus maailma riikides on hoonete katusele ja seintele langeva päikeseenergia summa palju suurem kui nende majade elanike aastane energiatarbimine. Päikesevalguse ja soojuse kasutamine - puhas, lihtne ja loomulik viis kõik vajaliku energia vormide saamine. Solar-kollektorite abil saate soojendada elamute ja kaubandushoonete ja / või pakkuda neile kuuma vett. Päikesevalgus keskendunud Paraboolpeeglid (helkurid) kasutatakse soojuse saamiseks (temperatuur kuni mitu tuhat kraadi Celsiuse järgi). Seda saab kasutada kuumutamiseks või elektri tootmiseks. Lisaks on olemas veel üks viis energia tootmiseks päikese - fotoelektriliste tehnoloogiate abil. Fotoelektrilised elemendid on seadmed, mis muudavad päikesekiirguse otse elektrienergiaks.
Päikesekiirguse saab konverteerida kasulik energiaKasutades nn aktiivseid ja passiivseid päikeseenergiasüsteeme. Aktiivsete päikese süsteemide hulka kuuluvad solar kollektsiooni ja fotoelementide elemendid. Passiivseid süsteeme saadakse hoonete ja valiku kujundamisel. ehitusmaterjalid Seega, et maksimeerida päikeseenergiat.
Päikeseenergia transformeeritakse kasulikuks energiaks ja muundades kaudselt muudesse energiavorme, näiteks biomassi energiat, tuule või vett. Päikeseenergia "haldab" maapinnale ilmaga. Suur osa päikesekiirgusest imendub ookeanide ja merede poolt, vees kuumeneb, aurustub ja langeb maapinnale, "söötmine" hüdroelektrijaamad. Tuuleturbiinide poolt nõutav tuul on moodustatud ebahomiogeense õhu soojendamise tõttu. Teine taastuvate energiaallikate kategooria, mis tulenevad päikese energia tõttu, on biomass. Rohelised taimed neelavad päikesevalgust, kuna fotosünteesi tulemusena moodustatakse orgaanilised ained, millest on võimalik saada termilist ja elektrienergia. Seega tuletatakse tuuleenergia, vesi ja biomass päikeseenergia.
Passiivne päikeseenergia kasutamine
Passiivsed päikesehooned on need, kelle projekt on projekteeritud kohalike kliimatingimuste maksimaalse kaalumisega ning vajaduse korral hoone soojendamiseks, jahutamiseks ja valgustuseks kasutatavaid tehnoloogiaid ja materjale kasutatakse päikese energia energia tõttu. Nende hulka kuuluvad traditsioonilised ehitustehnoloogiad ja materjalid, nagu isolatsioon, massiivsed põrandad, mis on aknast lõuna pool. Selliste elamute ruumides saab ehitada mõnel juhul ilma lisakuludeta. Muudel juhtudel võib ehituse ajal tekkinud lisakulusid kompenseerida energiatarbimise vähenemisega. Passiivsed päikeseenergiahooned on keskkonnasõbralikud, aitavad kaasa energia sõltumatuse loomisele ja energiliselt tasakaalustatud tulevikule.
Passiivse päikeseenergiasüsteemis toimib hoone ehitamine ise päikesekiirguse kollektori rolli. See määratlus vastab enamikule kõige lihtsamatele süsteemidele, kus soojust hoitakse hoones selle seinte, lagede või põrandate tõttu. On ka süsteeme, kus spetsiaalsed elemendid on ette nähtud soojuse akumuleerumise jaoks, mis on paigaldatud hoone struktuurile (näiteks kivide või veega täidetud paakide või pudelite kastid). Sellised süsteemid liigitatakse ka passiivse päikeseenergiana. Passiivsed päikesehooned on ideaalne koht elamiseks. See on täielikult tunda loodusega seoses sellises majas on palju loomulikku valgust, elektrit salvestatakse sellesse.
Ajalugu
Ajalooliselt mõjutasid kohalikud kliimatingimused ja ehitusmaterjalide kättesaadavus hoonete disain. Hiljem eraldas inimkond ennast loodusest, läksid mööda domineerimise teed ja kontrolli selle üle. See tee viinud sama tüüpi hoonete sama tüüpi peaaegu iga maastik. 100 n-s. e. Ajaloolane Pliny Jr ehitas Suvemaja Põhja-Itaalias, ühes ruumis, millest seal oli õhukesed aknad. Ruum oli soojem kui teistest ja selle soojendamiseks oli vaja väiksem kui küttepuud. I-IV kunsti kuulsates Rooma vannides. n. e. Spetsiaalselt paigaldatud suured aknad vaatega lõuna poole, et hoone siseneda rohkem päikeseenergiat. VI Art. Sunny toad kodudes ja avalikes hoonetes on muutunud nii levinud, et Justinia puit sisenes "paremale päike", et tagada individuaalne juurdepääs Sun. XIX sajandil olid kasvuhooned väga populaarsed, kus see oli moes kõndida lopsakas taimestiku lehestiku katuse all.
Elektri katkestuste tõttu II maailmasõja ajal 1947. aasta lõpuks Ameerika Ühendriikides kasutas passiivselt päikesepaisteline energiaMe kasutasime sellist suurt nõudlust, et "Libbey-Omab-Ford Glass Company" avaldas raamatu "Sinu Sunny House" raamat, milles esitati 49 parima päikese ehitiste projekti. Kahekümnenda sajandi 50-ndate keskpaigas arendas arhitekt Frank Braidgers maailma esimese passiivse päikeseenergia hoone kontoriruumi jaoks. Solar System installitud see töötamine katkematu alates selle aja. Budgers-Packstone'i hoone ise on loetletud riigi riiklikus ajaloolises ajaloolises registris kui maailma esimene büroohoone päikeseenergiaga, kasutades päikese energiat.
Madala naftahinnad pärast Teist maailmasõda on rahvastiku tähelepanu pööranud päikesehoonete tähelepanu ja energiatõhususe küsimustele. Alates 1990. aastate keskpaigast muudab turg oma suhtumist ökoloogiasse ja kasutamiseks taastuv energiaEhitamisel on suundumusi, mille jaoks tulevase hoone projekti kombinatsioon on iseloomulik.
Passiivsed päikese süsteemid
Passiivse kasutamiseks on mitmeid põhilisi viise. päikeseenergia arhitektuuris. Nende kasutamine saate luua palju erinevaid skeeme, saades seeläbi erinevaid hooneid. Prioriteedid ehitamisel hoone passiivse päikeseenergia kasutamine on: hea asukoht maja; suur hulk Windows Silmitsi lõuna poole (põhjapoolkeral), et talvel rohkem päikesevalgust vahele jätta (ja vastupidi, väike arv aknaid, mis on ida või lääne poole, et piirata soovimatu päikesevalguse vastuvõtmist suvel); Õige arvutamise termilise koormuse siseruumides, et vältida soovimatu temperatuuri kõikumisi ja hoida sooja öösel, hästi isoleeritud hoonete ehitus.
Asukoht, isolatsioon, orientatsioon aknad ja termilise koormuse ruumides peab olema üks süsteem. Sisetemperatuuri võnkumiste vähendamiseks tuleb isolatsioon asetada väljaspool hoone. Siiski on kiire siseküte, kus on vaja natuke isolatsiooni või madal soojusvõimsus, peab isolatsioon olema koos sisemine. Siis hoone disain on optimaalne mis tahes mikrokliima jaoks. Väärib märkimist asjaolu, et ruumide ja isolatsiooni termilise koormuse vaheline tasakaal viib mitte ainult energia kokkuhoidlikuks, vaid ka ehitusmaterjalide salvestamiseks.
Aktiivsed päikeseenergiasüsteemid
Ehitise konstruktsiooni ajal tuleks arvesse võtta ka aktiivsete päikese süsteemide kasutamist, näiteks solar kollektsiooni ja fotoelektrilised patareid. See seade on paigaldatud hoone lõunaosale. Talvel soojuse maksimeerimiseks talvel solar kollektsiooni Euroopas ja Põhja-Ameerikas peavad need olema paigaldatud horisontaaltasapinnast rohkem kui 50 ° kaldenurgaga. Fikseeritud fotoelektrilised patareid saavutatakse aasta jooksul suurim päikesekiirguse kogus, kui kaldenurk on horisondi taseme suhtes võrreldes võrdne geograafilise laiuskraadi suhtes, millele hoone asub. Hoone katuse kaldenurk ja selle orientatsioon lõunasse on olulised aspektid Hoone projekti arendamisel. Sooja veevarustuse ja fotoelektriliste patareide päikesekollektorid peavad asuma energiatarbimise asukoha vahetus läheduses. Peamine kriteerium seadmete valimisel on selle tõhusus.
Solar kollektsiooni
Iidsetest aegadest kasutab inimene päikese soojendamiseks päikese soojendamiseks päikese energiat. Paljude päikeseenergia keskmes energiasüsteemid Les-rakendus solar kollektsiooni. Koguja neelab päikese valguse energiat ja teisendab selle soojusele, mis edastatakse jahutusvedelikule (vedelale või õhus) ja seejärel kasutatakse hoonete, kütteainete, elektri tootmise, põllumajandustoodete tootmise või toiduvalmistamise kuumutamiseks. Solar Collectors saab rakendada peaaegu kõigis protsessides soojuse.
Tüüpilise elamu või korteri jaoks Euroopas ja Põhja-Ameerikas on veeküte koduprotsessi teine \u200b\u200benergiamahukus. Mitmete majade jaoks on see isegi kõige energiamahukam. Päikeseenergia kasutamine võib vähendada vee kuumutamise kulusid 70% võrra. Koguja soojendab vee, mis seejärel toidetakse seejärel traditsioonilisele veergule või boilerile, kus vesi soojendab kuni soovitud temperatuur. See toob kaasa märkimisväärse kokkuhoiu. Sellist süsteemi on lihtne paigaldada, see peaaegu ei nõua hooldust.
Tänapäeval kasutatakse päikeseenergiasüsteeme eramajades, korterelamutes, koolides, autopesu, haiglates, restoranides, põllumajanduses ja tööstuses. Kõigil loetletud ettevõtetel on midagi ühist: nad kasutavad sooja vett. Majapidamisomanikud ja ärijuhid on juba suutnud veenduda, et veeküte päikese süsteemid on kulutõhusad ja suudavad rahuldada vajadust kuum vesi Maailma piirkonnas.
Ajalugu
Inimesed kuumutasid veega pikka aega päikese käes, enne kui fossiilkütus võttis maailma energia juhtimispaika. Päikesekütte põhimõtted on tuhandeid aastaid tuntud. Must värvitud pind on päikese käes väga kuum, samas kui kerge pindade kuumutatakse vähem, valge on väiksem kui kõik teised. Seda vara kasutatakse päikesepaneelides - kõige kuulsamaid seadmeid, mis kasutavad otse päikese energiat kasutades. Kollektsionäärid töötati välja umbes kakssada aastat tagasi. Kõige kuulsam neist on lame koguja - tehti 1767. aastal Šveitsi teadlane nimetas Horace de Sosurur. Hiljem kasutasid nad valmistada SIR John Herschel oma ekspeditsiooni ajal Lõuna-Aafrikale XIX sajandi 30s.
Solar Collectorite tootmise tehnoloogia jõudis 1908. aastal praktiliselt kaasaegsele tasemele, mil William Bailey leiutas koguja termiliselt isoleeritud korpuse ja vasktorudega. See koguja oli väga tundus kaasaegne termofoon süsteem. Teise maailmasõja lõpuks müüs Bailey 4000 sellist kollekustrit ja Florida ärimees, kes ostis patendi 1941. aastal, müüs ligi 60 000 kollektorit. Isoleeritud Ameerika Ühendriikides II maailmasõja ajal viis vase normaliseerunud päikesekütteseadmete turu järsu languseni.
1973. aasta maailma naftakriisile olid need seadmed unustusse. Kuid kriis ärkas uus huvi Alternatiivsetele energiaallikatele. Selle tulemusena on nõudlus kasvanud ja päikesepaisteline energia. Paljud riigid on elavalt huvitatud selle piirkonna arengust. Solar küttesüsteemide tõhusus 1970. aastatest kasvab pidevalt karastatud klaasikollektsionääride kasutamise tõttu vähendatud raua sisaldusega (see läbib päikeseenergiat rohkem kui normaalne klaas), täiustatud soojusisolatsioon ja vastupidav valikuline kate.
Solar kollektsionääride tüübid
Tüüpiline päikeseenergia koguja koguneb päikeseenergia ehitise moodulite ja metallplaatide katusel, värvitud mustaks maksimaalse kiirguse imendumiseks. Nad on suletud klaasis või plastikust korpusesse ja kallutatud lõunasse, et jäädvustada maksimaalselt päikesevalgust. Seega on kollektor miniatuurne kasvuhoone, mis koguneb soojuse klaasipaneeli all. Kuna päikesekiirgus jaotatakse pinnale, peab kollektoril olema suur ala.
Seal on päikesepaneelid erinevad suurused ja kujundused sõltuvalt nende rakendamisest. Nad võivad pakkuda sooja vee majandust pesemiseks, pesemiseks ja küpsetamiseks või olemasolevate veesoojendite eelsoojendamiseks kasutatava vee eelsoojendamiseks. Praegu pakub turg paljusid erinevad mudelid Kollektsionäärid. Neid saab jagada mitmeks kategooriaks. Näiteks on mitut liiki kollektsiooni vastavalt temperatuurile, mida nad annavad:
Madala temperatuuriga kogujad toodavad madala võimsusega soojuse, alla 50 ° C. Neid kasutatakse vee parandamiseks basseinides ja muudel juhtudel, kui mitte liiga kuuma veega ei ole vaja.
Keskmise temperatuuriga kogujad toodavad kõrgelt ja keskmise suurusega soojust (üle 50 ° C, tavaliselt 60-80 ° C). Need on tavaliselt klaasitud korterkollektorid, milles soojusülekanne teostab vedelate või rummude kogujate poolt, kus soojus keskenduma. Hiljutine esindaja on kollektor tolmuimejaga torukujulinemida kasutatakse sageli vee soojendamiseks elamu sektoris.
Kõrge temperatuuriga kollektsionäärid on paraboolsed plaadid ja neid kasutavad peamiselt elektritootmise elektritootmise elektritootmisettevõtted.
Integreeritud koguja
Solar-koguja lihtsaim tüüp on "mahtuvuslik" või "termosifli koguja", mis sai selle nimetuse, sest kollektor on nii soojuse akumuleeruv mahuti, milles "ühekordselt kasutatav" vee osa kuumutatakse ja säilitatakse. Selliseid kollektsioone kasutatakse vee eelsoojendamiseks, mida seejärel kuumutatakse soovitud temperatuuril traditsioonilistes seadetes, näiteks gaasikolonnides. Kodumajapidamise tingimuste kohaselt siseneb eelnevalt paigaldatud vesi paagi draivi. See vähendab energiatarbimist järgmisel kuumutamisel. Selline koguja on odav alternatiiv aktiivsele päikeseenergia küttesüsteemile, mis ei kasuta liikuvaid osi (pumbad), mis nõuavad minimaalset hooldust, millel on null tegevuskulud. Integreeritud kollektsiooni-draivid koosnevad ühest või mitmest mustast mahutist, mis on täidetud veega ja paigutatakse kuuma isoleeritud kasti, mis on kaetud klaasiga. Mõnikord pannakse kasti ka päikesekiirguse suurendav reflektor. Valgus läbib klaasi ja soojendab vett. Need seadmed on täiesti odavad, kuid enne külma ilma algust tuleb vesi külmutamise eest kuivatada või kaitsta.
Lamekollektorid
Lamekogujad on kodumaiste veeküte- ja küttesüsteemide kõige tavalisem päikesekollektorite tüüp. Tavaliselt on see kollektor soojusisolatsiooniga metallkarp klaasi- või plastikust kaanega, mis asetatakse absorbentplaadi musta värvi (absorberi). Klaasimine võib olla läbipaistev või matt. Lame mahutites, matt, ainus valgus, klaas madal raua sisaldus (see läbib märkimisväärne osa päikesevalgusest tulevad kollektori). Päikesevalguse langeb kuumvarustusplaat ja klaaside tõttu vähendab soojuskadu. Koguja põhja- ja külgseinad on kaetud soojusisoleva materjaliga, mis vähendab veelgi soojuskadu.
Absorbentplaat värvitakse tavaliselt mustana, kuna tumedad pinnad neelavad päikeseenergiat rohkem päikeseenergiat. Päikesevalgus läbib klaaside ja neelab neelava plaadi, mis soojendab, keerates päikesekiirguse termiliseks energiaks. See soojus edastatakse jahutusvedelikule või vedelikule, mis ringleb torude kaudu. Kuna enamik mustad pinnad peegeldavad ikka veel umbes 10% langeva kiirgusest, töödeldakse mõningaid absornite plaate spetsiaalse selektiivse katte abil, mis hoiab paremini imendunud päikesevalgust ja teenib kauem kui tavaline must värv. Solar-paneelides kasutatav valikuline katmine koosneb metallist alusele rakendatava amorfse pooljuhtide väga vastupidava õhukesest kihist. Selektiivseid katteid eristatakse suure absorbeeriva võimsusega spektri nähtava piirkonna ja madala kiirguse koefitsiendi piirkonnas pika laine infrapunapiirkonnas.
Absorbeerivad plaadid on tavaliselt valmistatud metallist hästi juhtiva kuumusega (kõige sagedamini vask või alumiinium). Vask on kallim, kuid see on parem soojuse ja vähem vastuvõtlik korrosiooni kui alumiinium. Lennualusel peab olema kõrge soojusjuhtivus, nii et minimaalse soojuskaduga vee kogunenud energia edastamiseks. Lamekollektorid Me oleme jagatud vedelateks ja õhkudeks. Mõlemad kollektsiooni liigid on klaasitud või kaitstud.
Vedelad kogujad
Vedelal kollektsionäärides soojendab päikeseenergia vedeliku voolava torude külge kinnitatud plaadile. Plaadi poolt imendunud soojus läbib vedeliku kohe.
Torud saab paigutada üksteisega paralleelselt ja igaüks on sisselaskeava ja väljalaskeava või rulli kujul. Torude madu kujuline paigutus kõrvaldab lekke võimaluse läbi ühendusavade kaudu ja annab ühtlase vedeliku voolu. Teisest küljest võib vedeliku laskumisel tekkida raskusi külmutamise vältimiseks, kuna vesi võib jääda kõveratorudesse.
Lihtsaimates vedelates süsteemides kasutatakse tavalist vett, mis soojendab kogujasse ja siseneb vannituppa, kööki jne. Seda mudelit on tuntud kui "avatud" (või "sirge") süsteem. Külma kliimaga piirkondades vajavad vedelad kogujad külma hooaja jooksul vee laskumist, kui temperatuur langeb külmumispunktile; Mitte-külmutamata vedelikku kasutatakse jahutusvedelikuna. Sellistes süsteemides neelab vedelik jahutusvedelik kollektsiooni kogunenud soojus ja läbib soojusvaheti. Soojusvaheti tavaliselt toimib maja paak paigaldatud maja, kus soojust üle veega. Seda mudelit nimetatakse "suletud süsteemiks".
Glasuuritud vedelate kollektsiooni kasutatakse majapidamisvee soojendamiseks, samuti ruumide kuumutamiseks. Mitte-tala kollektsiooni soojendavad tavaliselt basseinide vett. Kuna sellised kollektorid ei pea taluma kõrgeid temperatuure, odavad materjalid kasutatakse nendes: plast, kummi. Nad ei pea olema kaitstud külmutamise eest, nagu seda kasutatakse sooja aeg aasta.
Õhukollektorid
Õhukollektoridel on eelis, et neil ei ole külmutamise ja jahutusvedeliku keemise probleemi, mis mõnikord kannatavad vedelate süsteemide all. Ja kuigi jahutusvedeliku leke õhu kogumises on raskem märgata ja kõrvaldada, toob see vähem probleeme kui vedeliku leke. Õhusüsteemides kasutatakse sageli odavamat materjale kui vedelikust. Näiteks plastik klaasimine, sest töötemperatuur on nende all.
Õhukollektorid on lihtsad lamekogujad ja neid kasutatakse peamiselt ruumide kuumutamiseks ja põllumajandustoodete kuivatamise jaoks. Metallpaneelid, mitmekihilised ekraanid, kaasa arvatud mittemetalsed materjalid, on õhukollektsionääride absorbeeritavad plaadid. Õhk läbib absorbendi loomuliku konvekti või ventilaatori mõju all. Kuna õhk on halvem kui vedelik, edastab see vähem soojuse absordile kui vedelat jahutusvedelikku. Mõnes päikeseenergiasoojendites on fännid külge kinnitatud neelava plaadiga, mis suurendavad õhku turbulentsi ja parandavad soojusülekande. Selle disainilahenduse puudumine on see, et ta tarbib energiat fännide töötamiseks, suurendades seega süsteemi töökulusid. Külma kliimas saadetakse õhk naastude absorbeerija vahele ja isoleeritud tagasein Koguja: seega vältida kerge kaotust klaaside kaudu. Kui õhk kuumutatakse mitte rohkem kui 17 ° C välistemperatuuri kohal, võib jahutusvedeliku tsirkuleerida absorbentraadi mõlemal küljel ilma suure tõhususe kadumiseta.
Õhukollektide peamised eelised on nende lihtsus ja usaldusväärsus. Sellistel kollektoritel on lihtne seade. Nõuetekohase hoolduse korral võib kvalitatiivne koguja olla 10-20 aastat ja nad on väga lihtne kontrollida. Soojusvaheti ei ole vajalik, kuna õhk külmub.
Päikesetorude tolmuimejad
Traditsioonilised lihtsad lame päikesekollektorid on mõeldud kasutamiseks sooja päikesepaiste kliimaga piirkondades. Nad kaotavad dramaatiliselt ebasoodsate päevade tõhususes - külmas, pilv ja tuuline ilm. Lisaks tekivad ilmastikutingimustest tingitud kondensatsioon ja niiskus sisemiste materjalide enneaegse kulumiseni ja selle omakorda halvenemise süsteemi operatiivkvaliteedi ja selle jaotuse. Need puudused kõrvaldatakse tolmuimejate abil.
Vaakumkollektorid soojendavad majapidamises kasutatava vee vee, kus vesi on vaja kõrgema temperatuuri. Päikesekiirgus läbib välimise klaastoru, langeb absorbenditorule ja muutub soojuseks. See edastatakse vedeliku voolab läbi toru. Koguja koosneb mitmest paralleelsete klaastorude ridadest, millest igaüks on kinnitatud torukujulise absorbendi (tasapindade asemel tasase reservuaarides) selektiivse kattega. Soojendusega vedela ringleb läbi soojusvaheti ja annab soojuse tank-draivis sisalduvale veele.
Vaakumkollektsionäärid on modulaarsed, s.t. Torud saab vajadusel lisada või eemaldada, sõltuvalt kuuma vee vajadusest. Selle tüübi kollektsionääride valmistamisel surutakse õhk torude ja vaakumi vahelisest ruumist. Selle tõttu kõrvaldatakse selle ringlusest tingitud õhu ja konvektsiooni soojusjuhtivusega seotud soojuskaod. Soojuse kiirguskaotus jääb (soojusenergia liigub soojalt külma pinnale, isegi vaakumis). See kahjum on siiski väike ja ebaoluline võrreldes vedeliku poolt edastatud soojuse kogusega. Vaakum klaastoru on parim võimalik soojusisolatsioon kollektori jaoks - vähendab soojuskadu ja kaitseb absorbendi ja soojuse valamutoru ebasoodsate väliste mõjude eest. Tulemuseks on suurepärane jõudlus, parem ühesuguse muu Solar-koguja tüübiga.
Seal on palju erinevaid vaakumkollektsionäärid. Mõnes sees absorbendi toru, veel üks, kolmas klaastoru läbib; On ka teisi soojusülekande ribide ja vedelate torude kujundeid. Seal on vaakumi koguja, mis mahutab 19 liitrit vett igas torus, kõrvaldades, nii et vajadus eraldi veemahuti paagi. Võite panna helkurid taga vaakumtorud lisaks kontsentreerida päikesekiirguse koguja.
Kõrge temperatuuriga tilkadega piirkondades on need kogujad palju tõhusamad mitmel põhjusel. Esiteks töötavad nad hästi nii otsese ja hajutatud päikesekiirguse tingimustes. See funktsioon koos vaakumvaraga, et minimeerida soojuskadu väljapoole muudab need kollektsioonid külma pilves talveoludes hädavajalikud. Teiseks aitäh Ümardatud vorm Vaakumtoru, päikesevalgus langeb enamiku päevase absorbendi suhtes risti. Võrdluseks fikseeritud kinnitatud korteris koguja, päikesevalguse langeb risti selle pinna ainult keskpäeval. Vamumerega kollektsiooni iseloomustab kõrgema vee temperatuur ja efektiivsus kui korter, kuid nad on kallimad.
Rummud
Keskenduvad kollektsiooni (jaoturid) Kasutage peegli pindu päikeseenergia kontsentratsiooni jaoks absorbendile, mida nimetatakse ka "soojuse üleminekuks". Saavutatud temperatuur on oluliselt kõrgem kui lamedatel kollektsionääridel, kuid nad saavad keskenduda ainult otsese päikesekiirguse, mis toob kaasa halva näitajaid udune või pilv ilm. Peegli pind keskendub päikesevalgusele, mis kajastub suurest pinnast, väiksema pinnale absorbendi, mis saavutab kõrge temperatuuri. Mõnedel mudelitel on päikesekiirgus keskendunud keskpunktile, samas kui teiste päikese kiirguse kontsentreeritakse piki õhukest fookuskaugus. Vastuvõtja asub fookuskaugus või keskjoonel. Jahutusvedeliku vedela läbib vastuvõtja ja neelab soojuse. Sellised kontsentraatori kollektsiooni sobivad kõige sobivamad väga insolatsioonipiirkondadele - lähedal ekvaatori lähedale, järsult mandri kliima ja kõrbes.
Hubid töötavad kõige paremini, kui nad on otse päikese käes. Selleks kasutatakse järgmisi seadmeid, mis päeva jooksul pöörake päikest "nägu" päikese kätte. Uniaxial jälgimisseadmed pöörlevad ida poole läände; Biaxial - idast läände ja horisondi kohal (järgida päikese liikumist üle taeva aasta jooksul). Hubid kasutatakse peamiselt tööstusrajatistes, kuna need on kallid ja jälgimisseadmed vajavad pidevat hooldust. Mõnes majapidamises päikeseenergiasüsteemides kasutatakse paraboolseid rummud. Neid seadeid kasutatakse kuuma vee, küte ja vee puhastamiseks. Siseriiklike süsteemide puhul kasutatakse peamiselt uimaalsed jälgimisseadmed - need on odavamad ja lihtsamad kui biaksiaalsed.
Solar aku on seeria päikeseenergia moodulid, mis muudavad päikeseenergia elektrienergiaks ja elektroodide abil edastavad selle täiendavalt teistesse muundurisse seadmeid. Viimane on vajalik otsese voolu muutuja muutmiseks, mis on võimelised leibkonna elektriseadmeid tajuma. Püsivool saadakse siis, kui päikeseenergia tajub fotosilmade ja fotoni energiat konverteeritakse elektrivooluks.
Kui palju fotonite fotonitesse kuuluvad, sõltub sellest, kui palju energia annab päikesepatarei. Sel põhjusel ei mõjuta aku jõudlust mitte ainult fotosilma materjali, vaid ka päikesepaistelise päevade arvu aastas, langeva päikesevalguse nurk aku ja muude teguritega, mis ei sõltu inimestest.
Aspektid, mis mõjutavad palju energiat päikeseenergiat
Esiteks sõltub päikesepaneelide jõudlus tootmis- ja tootmise tehnoloogia materjalist. Nendest on turul esitatud, võite leida akusid võimsusega 5 kuni 22%. Kõik päikesepaneelid eraldatakse ränil ja filmil.
Silikoonil põhinevad moodulid Performance:
- Monokristalsed ränipaneelid - kuni 22%.
- Polüchystallilised paneelid - kuni 18%.
- Amorfne (paindlik) - kuni 5%.
Filmi mooduli jõudlus:
- Tuginedes kaadmiumirelvuride - kuni 12%.
- Põhineb Selenide meli India galliumi - kuni 20%.
- Polümeeri alusel - kuni 5%.
Samuti on segatud paneelid, et ühe liigi eelised võimaldavad kattuda teiste puuduste kattumine, tänu sellele, millele mooduli efektiivsus kasvab.
Samuti, kui palju energia annab päikeseenergia mõjutab summa selge päeva aastas. On teada, et kui teie piirkonnas päike ilmub terve päeva jooksul vähem kui 200 päeva aastas, siis päikesepatareide paigaldamine ja kasutamine on vaevalt kasulik.
Lisaks mõjutab paneelide paneel ka aku küttetemperatuuri. Niisiis, kui kuumutamisel 1̊C jõudlus langeb vastavalt 0,5% võrra, kuumutamisel 10 ° C juures on meil pool vähendatud efektiivsust. Selliste murede vältimiseks paigaldatakse jahutussüsteemid, mis nõuavad energiatarbimist.
Kõrge jõudluse näitajate säilitamiseks päeva jooksul on paigaldatud päikese jälgimissüsteemid, mis aitavad salvestada päikesepaneelide väljalangemise sirget nurka. Kuid need süsteemid maksavad üsna kallis, rääkimata patareidest ise, nii et mitte igaüks ei saa neid oma energiat tagada.
Kui palju energiat päikesepatareid toodab, sõltub paigaldatud moodulite kogupindalast, sest iga fotocell võib võtta piiratud koguse.
Kuidas arvutada, kui palju energia annab oma kodu päikese aku?
Põhineb ülalnimetatud hetkedel, et tasub kaaluda päikesepaneelide ostmisel, saame tuletada lihtsa valemi, mille jaoks saame arvutada, kui palju energiat toob ühe mooduli.
Oletame, et valisite ühe tootlikumad moodulid, mille pindala on 2 m2. Päikeseenergia summa tavalisel päikesepaistelisel päeval on umbes 1000 vatti m2 kohta. Selle tulemusena saame sellise valemi: päikeseenergia (1000 W / m2) × jõudlus (20%) × mooduli piirkond (2 m2) \u003d võimsus (400 W).
Kui soovite arvutada, kui palju päikeseenergia aku tajub õhtune aeg Päev ja pilvepäev, saate ära kasutada järgmise valemi: päikeseenergia kogus selgeks päevaks × sinus päikesevalguse nurk ja paneeli pind × protsenti transformeeritud energiast pilvisel päeval \u003d kui palju päikeseenergiat Lõpuks teisendab aku. Näiteks eeldatakse, et õhtul on kiirte tilkade nurk võrdne 30¾-ga. Saame järgmise arvutuse: 1000 W / m2 × SIN30̊ × 60% \u003d 300 W / M2 ja viimane number, mida me kasutame võimu arvutamise alusena.