Солнечные электростанции: усовершенствование технологий
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
тен лаборатории. Этап, который можно назвать интеллектуальным прорывом, позади, - говорит президент. - Нам остается только взять полученные прототипы и сделать из них недорогие конструкции для массового производства. Слово за инженерами. Для этой цели компания Stirling Energy заключила крупномасштабные контракты с двумя предприятиями из Южной Калифорнии. Те обещают построить 70 000 установок, которые дадут энергию для миллионов жилищ.
Проблему, которая изрядно обесценивает все варианты солнечной энергетики: солнце село - рабочий день закончен, решили США и Испания.
Как известно, в Аризоне летом жарко, как в пекле, так что кондиционеры у людей работают до 9 -10 часов вечера. Зато горячую жидкость хранить гораздо проще, чем электроэнергию. Как сказал один из промышленников, в 5-долларовом термосе с горячей водой хранится столько же энергии, сколько в 150-долларовой батарее ноутбука. Только в одном случае это тепловая энергия, а в другом - электрическая, переведенная в электрохимические связи. Принцип хранения тепловой энергии реализован в двух 50-мегаваттных электростанциях, которые к концу этого года практически построены в Испании. При них располагаются гигантские термосы, заполненные расплавленной солью. В США один такой тепловой энергоаккумулятор введён в эксплуатацию в 2011 году. Его построили в Джила-Бенд, штат Аризона. 280-мегаваттная электростанция Solana, которую строит испанская компания Albengoa Solar, тоже спроектирована по схеме параболического желоба. При ней также предполагается установить термос-теплохранилище, который позволит электростанции работать без всякого солнца в течение шести часов. Мы можем построить станцию, которая будет работать круглые сутки, - говорит Фред Морзе, консультант из Albengoa Solar, - но только в этом нет никакого коммерческого смысла. Ведь электростанция должна удовлетворять потребность в электроэнергии в те часы, когда эта потребность существует и когда цена на электричество наиболее высока.
Выпуском солнечных батарей на пленочной основе, то есть вместо фотоэлементов на кремниевой основе использовалась тонкая пленка из теллурида кадмия, занялась компания First Solar. Себестоимость их продукции составляет вдвое меньше, чем стоимость аналогичных батарей на кремниевой основе, причем этот показатель продолжает снижаться. С 2006 по 2007 год First Solar увеличила объемы производства в четыре раза. Сейчас суммарная мощность выпускаемых за год батарей составляет 396 МВт, а в 2012 году должна достигнуть 1000 МВт.
Представители Научного центра прикладных исследований (НЦеПИ) Объединённого института ядерных исследований в Дубне представили новую разработку - "звездную батарею". В основе батареи лежит гетероэлектрик - новое вещество на основе наночастиц золота и серебра - открытый специалистами НЦеПИ и запатентованный в России. Гетероэлектрик "загоняет" состоящий из волн разной длины солнечный свет на одну частоту, тем самым, повышает эффективность батареи.
Источник питания состоит из двух основных элементов: гетероэлектрического фотоэлемента, преобразующего видимый и инфракрасный свет в электричество, и гетероэлектрического конденсатора, накапливающего энергию. Подобный элемент обладает уникальной способностью работать не только днём, но и ночью, используя видимые и инфракрасные световые потоки, из-за чего его и назвали "звездной батареей". Преимущества этой батареи, в том, что эффективность преобразования видимого спектра в электроэнергию составляет 54%, а инфракрасного света в электроэнергию - 31%. Кроме того, фототок гетероэлектрического фотоэлемента вчетверо выше, чем у солнечных батарей.
Производство электроэнергии с помощью солнечных батарей экологически безопасно, но вот само их создание загрязняет окружающую среду многими вредными веществами. Поэтому профессор Дэвид Крисвелл из Института космических систем в городе Хьюстон, США, на заседании американского Геофизического союза, где обсуждались альтернативные экологические источники энергии, рассказал о своих идеях по созданию электростанций на Луне. Его лунные установки будут аккумулировать солнечную энергию и передавать ее на Землю в виде микроволновых лучей. Изобретатель утверждает, что этот способ экологичен, источник энергии почти неисчерпаем, а добыча в конечном счете не требует механических усилий и денежных затрат. А для начала, по мнению Крисвелла, нужно решить проблему строительства лунных электростанций, которые будут сооружаться из лунных материалов. Породы Луны богаты кремнием, кислородом, кальцием, алюминием, титаном, магнием и другими элементами периодической системы Менделеева, необходимыми для производства основных элементов электростанций, - кремниевых фотоэлектрических преобразователей, ферменных конструкций, кабелей, СВЧ-устройств и так далее. Строительство энергетических объектов можно будет поручить роботам, которые уже сегодня способны осуществлять такие работы.
Единственная проблема, которая, по словам ученого, может помешать осуществлению проекта, - это отказ правительства США в финансировании, хотя денег нужно всего ничего - 60 миллиардов долларов, что только в три раза превышает бюджет космической программы Аполлон. На Луне нет атмосферы, и как следствие этого, помех для солнечного света - облаков и атмосферной пыли. На ее поверхность поступает более широкий диапазон излучений, чем на Землю. Да и гораздо выгоднее использовать уже имеющуюся площадку - Луну, нежели организовывать новые - искусственные спутник