A napenergia konvertálásának módszerei és hatékonysága

A Nap sugárzása folyamatosan energiát szállít a Földre. Ez lényegében elektromágneses energia. A nap elektromágneses sugárzása széles spektrumban található: a rádióhulláktól a röntgen sugaraiig. A legnagyobb intenzitása a látható fényre, azaz a spektrum sárga-zöld részére esik. Általánosságban elmondható, hogy a napsugárzás energiája szabályozza a Földön az életet, az éghajlatot és az időjárást a bolygónkon - a Föld minden élő természete a Napnak köszönheti létezését.

A helyzet az, hogy a Naptól a Föld légkörének felső rétegeiig körülbelül 174 Petawatt teljesítmény (peta - 10-15 fok) folyamatosan sugárzás formájában érkezik. Ugyanakkor a bejövő energia 16% -át felszívja a légkör felső rétege, és 6% -a visszaverődik belőle. Az időjárási viszonyoktól függően akár 20% is tükröződik a légkör középső rétegeiben, és a Napból származó energia kb. 3% -a elnyelődik.

Így atmoszféránk a spektrum jelentős részét szétszórja és kiszűri, viszont jelentős részét infravörös és kis ultraibolya formában továbbítja a felületéhez. Ennek eredményeként megfigyelhetjük a víz körforgását a természetben, a növények fotoszintézisét, és a Föld felületének átlagos hőmérséklete körülbelül 14 ° C.

A napenergiának nevezik azt a technológiát, amely lehetővé teszi az emberiség számára, hogy ezt az energiát szinte és tudatosan felhasználja. És ez a helyzet nem áll megalapozatlanul, mert a tudósok szerint a Föld felszínén elfogadható és az emberek számára hasznos formává alakítható Nap energiájának potenciálja manapság évente csaknem 49,9 exajoule (exa - 10, 18 órakor). fok), amely meghaladja az emberiség jelenlegi szükségleteinek 10 000-et.

Még Németországban is, ahol az éghajlat nem túl napos, az ideálisan a Napból nyerhető energia százszor nagyobb lenne, mint az egész ország igényei. És Ausztriában évente akár 1480 kWh is lehet a földfelület 1 négyzetméterére. És ennek az energianek csak 50% -át kapják az országban napenergia-koncentrátorok, amelyek középpontjában a hűtőközeg melegítése van.

Ezután nézzük meg a napjaink energia-átalakításának legmegfelelőbb módszereit, és értékeljük azokat teljesítmény koefficiens (COP).

Napkollektor

A napkollektorok, noha alacsony hőmérsékletű létesítményekhez kapcsolódnak, mindazonáltal évente körülbelül 1250 kWh termelhetnek négyzetméterenként energiát. Itt energiát nyernek hő formájában, ipari fűtésre és meleg víz biztosítására.

A gyakorlatban a telepítés a látható fény és a közeli infravörös sugárzás által biztosított energiát hővé alakítja, mivel itt felmelegszik a hűtőfolyadék, a víz. Hőbevitel (stagnálás) hiányában az ennek a tervnek a gyűjtői képesek a vizet 200 ° C-ra melegíteni.

A berendezés speciális abszorbens bevonattal rendelkezik, amely jól elnyeli a napsugárzást és továbbítja a hőt a hővezető rendszerbe. A szelektív bevonat általában fekete nikkel vagy titán-oxid permetezés. Az ilyen létesítmények átlagos hatékonysága 50%.

Parabolikus henger tükör

A parabolikus hengeres tükrökre épülő berendezések a közepes hőmérsékletű berendezések közé tartoznak. Ezek lehetővé teszik, hogy évente 375 kWh / négyzetméter villamos és hőenergiát szerezzen. Egy ilyen telepítés középpontjában egy cső (amelynek a hűtőfolyadék olaja van) vagy egy fotoelektromos átalakító. A csőben lévő olajat itt 350 ° C-ra és még tovább melegítik.

Egy parabolikus henger, ahonnan egy nagy erőművet toboroznak, legfeljebb 50 méter hosszú lehet.A parabolikus koncentrátorok hőhatása eléri a 73% -ot 350 ° C hőmérsékleten. Az ilyen létesítmények átlagos hatékonysága eléri a 20% -ot.

Heliosztatikus rendszerek

A napkollektoros rendszerek a magas hőmérsékletű rendszerekhez tartoznak. Évente 500 kWh / négyzetméter villamos energiát kapnak, emellett a helikosztatikus egységek lehetővé teszik a hőenergia fogadását. Itt melegítik a nátrium és a gáz alapú hőhordozót (kettős körű rendszer termikus sóval). Számos tükör tükrözi a napsugárzást, és egy torony tetején található hűtőfolyadékkal ellátott tartályhoz vezet. Az ilyen rendszerek hatékonysága eléri a 20% -ot.

Napelem

A napelemek az elektromos berendezésekhez tartoznak, és fotoelektromos átalakítók segítségével évente 250 kWh villamos energiát kapnak. Hatékonyságuk elegendő ahhoz, hogy villamos energiát biztosítson egy kis háztartás számára a napenergia-régióban, és a kis napelemek képesek áramot szolgáltatni a jelzőtáblákhoz, világítóberendezésekhez, öntözőrendszerekhez stb.

Manapság a napelemek hatékonysága sok kívánnivalót hagy, az átlagos hatékonyságuk viszonylag alacsony, körülbelül 10%, de a technológia folyamatosan fejlődik.

Lásd még:Gemasolar 24 órás napenergia erőmű és Hatékonyságú napelemek