Геліоенергетичні системи - Курсовая работа

Про сонячну енергетику та перспективи її розвитку ведуться суперечки та дискусії вже багато років. Більшість вважають сонячну енергетику енергетикою майбутнього, надією всього людства. Сонячну енергетику прагнуть розвивати у багатьох країнах світу, вважаючи її головною альтернативою традиційним енергоносіям.Це випадкове відкриття залишалося непоміченим до 1873 р., коли Віллоубі Сміт виявив подібний ефект при опроміненні світлом селенової пластини. У пошуках нових джерел енергії в лабораторії Белла був винайдений кремнієвий сонячний елемент, який став попередником сучасних сонячних фотоперетворювачів. Лише на початку 50-х років 20-го століття сонячний елемент досягла відносно високого ступеня досконалості[4]. Використовувати енергію сонячних елементів можна також як і енергію інших джерел живлення, з тією різницею, що сонячні елементи не бояться короткого замикання. Фотоелектричні елементи можуть встановлюватися на різних транспортних засобах: човнах, електромобілях і гібридних автомобілях, літаках, дирижаблях і т. д[10].Сонячна батарея - кілька обєднаних фотоелектричних перетворювачів (фотоелементів) - напівпровідникових пристроїв, які перетворюють сонячну енергію в постійний електричний струм[3]. Різні пристрої, що дозволяють перетворювати сонячне випромінювання в теплову і електричну енергію, є обєктом дослідження геліоенергетики. Сонячні батареї бувають різного розміру: від вбудованих в мікрокалькулятори до займають даху автомобілів і будинків. Сонячні батареї - один з основних способів одержання електричної енергії на космічних апаратах: вони працюють довгий час без витрат будь-яких матеріалів, і в той же час є екологічно безпечними, на відміну від ядерних і радіоізотопних джерел енергії[6].Величезні дзеркала таких сонячних електростанцій, повертаючись, ловлять сонце і відображають його на колектор.Світловий квант, що влітає в p-n-перехід, генерує пару електрон-дірка, при цьому, на виходах фотодіода створюється перепад напруги (близько 0,5В). Якщо ж світловий квант прилетить з більшою енергією, ніж потрібно для генерації (зелене світло), пара утворюється, але надлишок енергії просто піде в нікуди[7]. При синьому і ультрафіолетовому світлі (енергія якого є дуже високою), квант може не встигнути долетіти до самих глибин p-n переходу. Для того, щоб сонячне світло не відбивався від поверхні сонячної батареї, на неї наноситься спеціальний противідбивне покриття (таке покриття наносять і на лінзи фотообєктивів). ККД фотоелементів збільшують, комбінуючи між собою фотоелементи, на основі різних напівпровідників і з різною енергією, необхідною для генерації пар електрон-дірка.У центрі станції стоїть башта висотою від 18 до 24 метрів (в залежності від потужності і деяких інших параметрів висота може бути більше або менше), на вершині якої знаходиться резервуар з водою. Також в цій башті знаходиться насосна група, яка доставляє пар на турбогенератор, який знаходиться поза вежі. Такі температурні параметри використовуються на більшості традиційних теплових електростанцій, тому для отримання енергії використовуються стандартні турбіни. Даний тип СЕС використовує принцип одержання електроенергії, схожий з таким у баштових СЕС, але є відмінності в конструкції самої станції. «Всеїдність» двигуна - як всі двигуни зовнішнього згоряння (вірніше - зовнішнього підведення тепла), двигун Стірлінга може працювати від майже будь-якого перепаду температур: наприклад, між різними шарами води в океані, від сонця, від ядерного або ізотопного нагрівача, вугільної або дровяної печі і т. д.Сонячний колектор - це пристрій для збору теплової енергії Сонця (геліоустановка), переноситься видимим світлом і ближнім інфрачервоним випромінюванням.Плоский колектор складається з елемента, що поглинає сонячне випромінювання (абсорбер), прозорого покриття і термоізолюючого шару. При відсутності розбору тепла (застій) плоскі колектори здатні нагрівати воду до 190-200 °C. Чим більше падаючої енергії передається теплоносію, що протікає в колекторі, тим вище його ефективність. Стандартним рішенням підвищення ефективності колектора стало застосування абсорбера з листової міді з-за її високої теплопровідності, оскільки застосування міді проти алюмінію дає виграш 4% (хоча теплопровідність алюмінію вдвічі менше, що означає значне перевищення "запасу потужності" по теплопередачі), що незначно в порівнянні з ціною. Крім того, у вакуумних сонячних колекторах знайшли застосування теплові трубки, які виконують роль провідника тепла.Сонячна генерація в значних масштабах розглядається сьогодні тільки у вигляді способу економії невеликої частини традиційного викопного палива в денний час. Сонячна енергетика поки що не в змозі повністю взяти на себе навантаження в пікові вечірні години енергоспоживання і зменшити кількість та навантаження на АЕС, вугільних, газових і гідроелектростанцій, які в денні години повинні стояти в резерві, а у вечірні брати на себе значне енергетичне навантаження. Якщо в результаті посилення тарифів (при яких, наприклад, виробн

Зміст

Вступ

1. Основні принципи роботи фотоелектричних елементів

1.1 Сонячні батареї та їх використання

2. Способи генерації електроенергії за допомогою сонця

2.1 Сонячні теплоелектростанції

2.2 Кремнієві сонячні батареї

2.3 Сонячні електростанції

2.4 Сонячні колектори

2.5 Переваги та недоліки

Список використаної літератури