Metoder för att konvertera solenergi och deras effektivitet

Solens strålning hela tiden transporterar energi till jorden. Detta är i huvudsak elektromagnetisk energi. Spektrumet av elektromagnetisk strålning från solen ligger inom ett brett spektrum: från radiovågor till röntgenstrålar. Det maximala av dess intensitet faller på synligt ljus, nämligen på den gulgröna delen av spektrumet. I allmänhet kan man säga att energin från solstrålning styr livet på jorden, klimatet och vädret på vår planet - all levande natur på jorden är skyldig solen.

Faktum är att från solen - till de övre lagren av jordens atmosfär kommer en kraft i storleksordningen 174 petawatt (peta - 10 till 15: e grad) kontinuerligt i form av strålning. Samtidigt absorberas 16% av den inkommande energin av de övre skikten i atmosfären och 6% reflekteras från den. Beroende på väderförhållanden återspeglas upp till 20% också i atmosfärens mittlager och cirka 3% av energin från solen absorberas.

Således sprider och filtrerar vår atmosfär en betydande del av spektrumet, men överför till dess en betydande del i form av infraröd och lite ultraviolett. Som ett resultat kan vi observera vattencykeln i naturen, fotosyntes av växter, och vi har en medeltemperatur på jordytan på cirka 14 ° C.

Tekniken som gör det möjligt för mänskligheten att använda denna energi nästan och medvetet kallas solenergi. Och denna situation är inte utan sund grund, eftersom enligt forskare är potentialen för solens energi, som kan accepteras på jordens yta och omvandlas till en form som är användbar för människor, idag högst nästan 49,9 exajouler per år (ex - 10 vid 18 grader), som överstiger 10.000 människans nuvarande behov.

Även i Tyskland, där klimatet inte är mycket soligt, skulle energin som helst skulle kunna erhållas från solen vara 100 gånger större än hela landets behov. Och i Österrike, upp till 1480 kWh per år per 1 kvadratmeter av jordytan. Och bara 50% av denna energi tas emot i landet av solkoncentratorer, som värmer upp kylvätskan i dess fokus.

Låt oss nu titta på de mest acceptabla metoderna för att konvertera solenergi hittills och utvärdera dem prestationskoefficient (COP).

Soluppsamlare

Även om solfångare är relaterade till lågtemperaturinstallationer kan de dock producera cirka 1250 kWh per kvadratmeter energi per år. Energi erhålls här i form av värme, lämplig för industriell uppvärmning och tillhandahållande av varmt vatten.

I praktiken konverterar installationen energin som tillhandahålls av synligt ljus och nära infraröd strålning till värme, eftersom kylvätskan, vatten, värms upp här. I avsaknad av värmeintag (stagnation) kan samlare av denna plan värma vatten till 200 ° C.

Installationen har en beläggning av en speciell absorbator som absorberar solstrålning väl och överför värme till det värmeledande systemet. Den selektiva beläggningen är vanligtvis svart nickel- eller titanoxidsprutning. Genomsnittlig effektivitet för sådana installationer är 50%.

Parabolisk cylinderspegel

Anläggningar baserade på paraboliska cylindriska speglar tillhör anläggningar på medeltemperatur. De låter dig få 375 kWh per kvadratmeter elektrisk och termisk energi per år. Fokus för en sådan installation är ett rör (inuti som kylvätskan är olja) eller en fotoelektrisk omvandlare. Oljan i röret värms här upp till 350 ° C och ännu mer.

En parabolisk cylinder, från vilken ett stort kraftverk rekryteras, har en längd på upp till 50 meter.Parabolskoncentratorns termiska effektivitet når 73% vid en värmemedietemperatur på 350 ° C. Den genomsnittliga effektiviteten för sådana installationer når 20%.

Heliostatiska system

Solsystem hör till högtemperaturinstallationer. De får 500 kWh per kvadratmeter elektrisk energi per år, dessutom gör heliostatiska enheter det möjligt att ta emot termisk energi. Här värms värmebäraren baserad på natrium och gas (dubbla kretssystem med termiskt salt). Många speglar reflekterar solstrålning och leder den till en tank med en kylvätska belägen på toppen av tornet. Effektiviteten hos sådana system når 20%.

Solbatteri

Solbatterier är relaterade till elkraftanläggningar, och de tillåter att ta emot 250 kWh el per år med hjälp av fotoelektriska omvandlare. Deras effektivitet är tillräcklig för att tillhandahålla el till ett litet hushåll i solregionen, och små solpaneler kan leverera el till vägskyltar, belysningsanordningar, bevattningssystem etc.

Idag lämnar solpanelernas effektivitet mycket att önska, deras genomsnittliga effektivitet är relativt låg, cirka 10%, men tekniken förbättras ständigt.

Se även:Gemasolar 24-timmars solkraftverk och Effektiva solpaneler