Использование солнечной энергии и преобразование ее в электрическую с помощью фотоэлектрических и химических преобразователей, гелиоэлектростанций и солнечного коллектора. Описание космической электростанции. Достижения России и мировые изобретения.
Аннотация к работе
Министерство образования Российской Федерации Орский Гуманитарно-технологический институт (филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образованияЕсли в конце прошлого века энергия играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930 году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Чтобы добыть руду, выплавить из нее металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию. Ученые и изобретатели уже давно разработали многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической. Давайте тогда строить все больше и больше электростанций, и энергии будет столько, сколько понадобится! Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразований из других форм.Нетрадиционные возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана. Двести лет назад человечество помимо энергии самого человека и животных располагало только тремя видами энергии. Повышение цен на нефть и газ послужило главной причиной того, что человек вновь обратил свое внимание на воду, ветер и Солнце. В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, удивляемое ему во всем мире, заставляет рассмотреть его возможности отдельно. В ночное время и зимой энергию дает газ, а летом и в дневное время - Солнце.Helios - солнце] - первая составная часть сложных слов, означающая: относящийся к солнцу или солнечным лучам) развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечными батареями в просторечии называют и электрические и нагревательные устройства. Различают три основных преобразователя солнечной энергии в электрическую: 1.Преобразование энергии в ФЭП основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p - n-переходов) или путем соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещенной зоны-энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счет изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещенной зоны (создание варизонных структур ). Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость , обусловленная явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом. Созданные светом в обоих слоях ФЭП неравновесные носители заряда (электронно-дырочные пары ) разделяются на p-n-переходе: неосновные носители (т.е.электроны) свободно проходят через переход , а основные (дырки) задерживаются. Если теперь замкнуть внешнюю цепь, то электроны из n-слоя, совершив работу на нагрузке, будут возвращаться в р-слой и там рекомбинировать (объединяться) с дырками, движущимися внутри ФЭП в противоположном направлении. Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с: O отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя, O прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нем, O рассеянием на тепловых колебаниях решетки избыточной энергии фотонов, O рекомбинацией образовавшихся фотопар на поверхностях и в объеме ФЭП, O внутренним сопротивлением преобразователя, O и некоторыми другими физическими процессами.Следовательно, желание обеспечить максимальную отдачу от фотоэлектрических преобразователей приводит к необходимости сортировки элементов по выходному току. Напряжение холостого хода, генерируемое одним элементом, слегка изменяется при переходе от одного элемента к другому в одной партии и от одной фирмы изготовителя к другой и составляет около 0.6 В. Элемент размером 100 100 мм в 100 раз превосходит элемент размером 10 10 мм и, следовательно, он при той же освещенности выдаст ток в 100 раз больший. Нагружая элемент, можно построить график зависимости выходной мощности от напряжения, получив нечто подобное изображенному на рис.2 Это и является основной причиной снижения КПД солнечных элементов, приводя к падению напряжения, генерируемого элементом.Инверторы или преобразователи постоянного тока в переменный ток, предназначены для обеспечения качественного электропитания различной аппаратуры и приборов в условиях отсутствия или низкого качества электросети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В, различных аварийных ситуациях и т. п. Инвертор представляет собой импульсный преобразователь постоянного тока напряжением 12 (24, 48, 60) В в переменный ток со стабилизированным напряжением 220 В частотой 50 Гц.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
2. ГЕЛИОУСТАНОВКИ НА ШИРОТЕ 60°
3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
3.1 Фотоэлектрические преобразователи
3.1.1 Виды фотоэлектрических преобразователей
3.1.2 Расчет фотоэлектрической системы
3.1.3 Немного об инверторах
3.2 Гелиоэлектростанции
3.2.1 Типы гелиоэлектростанций
3.3 Солнечный коллектор
3.3.1 Коллектор из Норвегии
3.3.2 Солнечный коллектор “Альтэн-1”
3.4 Химические преобразователи солнечной энергии
4. КОСМИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
4.1 Описание типовой космической электростанции
4.2 Маломасштабная космическая электростанция
4.3 Позволит ли экономика?
5. СОЛНЦЕМОБИЛЬ СЕГОДНЯ
6. РОССИЯ И СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
6.1 Некоторые достижения России в этой области
6.1.1 Мобильная фотоэлектрическая станция
6.1.2 Портативная система солнечного электропитания