«Геліоенергетичні системи»




Сторінка1/5
Дата конвертації03.07.2017
Розмір0,9 Mb.
  1   2   3   4   5

Міністерство освіти і науки,молоді та спорту України


Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

Кафедра хімії і хімічної технології

Курсова робота

З курсу: «Альтернативні палива»

на тему: «Геліоенергетичні системи»

Виконав:

студент 505 групи ІЕБ

Заторський Н.Я

Перевірив:

доц., Кустовська А. Д.


Київ 2016

Зміст

Вступ……………………………………………………………………………….3



  1. Основні принципи роботи фотоелектричних елементів…….……..………..4

    1. Сонячні батареї та їх використання………..………………………………...6

  2. Способи генерації електроенергії за допомогою сонця…………...………...8

    1. Сонячні теплоелектростанції……………………………………….………..8

    2. Кремнієві сонячні батареї……………………………………………..……...8

    3. Сонячні електростанції…………………………………………………..….13

      1. СЕС баштового типу……………………………………………………….13

      2. СЕС тарілчатого типу…………………………………….……………..…14

      3. СЕС, що використовують фотобатареї……………………………………14

      4. СЕС, що використовують параболоциліндричні концентратори….……15

      5. СЕС, що використовують двигун Стірлінга……………………………...15

      6. Комбіновані СЕС……………………...……………………………………18

    4. Сонячні колектори…………………………………………………………...18

      1. Плоский сонячний колектор……………………………………………….19

      2. Вакуумний сонячний колектор……………………………………………20

      3. Сонячні повітряні колектори………………………………………………21

      4. Параболічні концентратори………………………………………………..22

    5. Переваги та недоліки………………………………..……………………….24

Список використаної літератури………………………………………………..29

Вступ

Про сонячну енергетику та перспективи її розвитку ведуться суперечки та дискусії вже багато років. Більшість вважають сонячну енергетику енергетикою майбутнього, надією всього людства. Серйозні інвестиції вкладає в будівництво сонячних електростанцій велика кількість компаній. Сонячну енергетику прагнуть розвивати у багатьох країнах світу, вважаючи її головною альтернативою традиційним енергоносіям. Німеччина, будучи далеко не сонячною країною, стала світовим лідерів у цій сфері. Сукупна потужність СЕС Німеччині зростає рік від року. Серйозно займаються розробками в області енергії сонця і в Китаї. Згідно з оптимістичним прогнозом International Energy Agency, сонячні електростанції до 2050 році зможуть виробляти до 20-25% світової електроенергії[1].

Альтернативний погляд на перспективи сонячних електростанцій базується на тому, що витрати, які потрібні для виготовлення сонячних батарей і акумуляторних систем, в рази перевищують прибуток від виробленої сонячними електростанціями електроенергії. Противники цієї позиції запевняють, що все якраз навпаки[2]. Сучасні сонячні батареї здатні працювати без нових капіталовкладень десятки і навіть сотні років, вироблена ними сумарна енергія дорівнює нескінченності. Ось чому в довгостроковій перспективі електроенергія, отримана з використанням енергії сонця, стане не просто рентабельною, а над прибутковою[3].


  1. Основні принципи роботи фотоелектричних елементів

Явище фотоефекту вперше спостерігав Едмон Беккерель в 1839г. Це випадкове відкриття залишалося непоміченим до 1873 р., коли Віллоубі Сміт виявив подібний ефект при опроміненні світлом селенової пластини. І хоча його перші досліди були недосконалі, вони знаменували собою початок історії напівпровідникових сонячних елементів. 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].

Перетворення енергії в сонячних елементах (ФЕП) засноване на фотовольватичному ефекті в неоднорідних напівпровідникових структурах при дії на них сонячного випромінювання[6].

Використовувати енергію сонячних елементів можна також як і енергію інших джерел живлення, з тією різницею, що сонячні елементи не бояться короткого замикання. Кожен з них призначений для підтримки певної сили струму при заданій напрузі. Але, на відміну від інших джерел струму, характеристики сонячного елемента залежать від кількості падаючого на його поверхню світла[5].

Найбільш ефективними, з енергетичної точки зору, пристроями для перетворення сонячної енергії в електричну є напівпровідникові фотоелектричні перетворювачі, оскільки це прямий, одноступінчатий перехід енергії. ККД виробляються у промислових масштабах фотоелементів в середньому становить 16%, у кращих зразків до 25%. В лабораторних умовах вже досягнутий ККД 43,5 %[7].

Фотоелектричні елементи можуть встановлюватися на різних транспортних засобах: човнах, електромобілях і гібридних автомобілях, літаках, дирижаблях і т. д[10].

Фотоелектричні елементи виробляють електроенергію, яка використовується для бортового харчування транспортного засобу, або для електродвигуна електричного транспорту[11].

В Італії та Японії фотоелектричні елементи встановлюють на даху залізнодорожніх поїздів. Вони виробляють електрику для кондиціонерів, освітлення і аварійних систем[8].

Компанія Solatec LLC продає тонкоплівкові фотоелектричні елементи для установки на дах гібридного автомобіля Toyota Prius. Тонкоплівкові фотоелементи мають товщину 0,6 мм, що ніяк не впливає на аеродинаміку автомобіля. Фотоелементи призначені для зарядки акумуляторів, що дозволяє збільшити пробіг автомобіля на 10 %[12].

Ще 20 листопада 1980 року, Стів Птачек здійснив політ на літаку Solar Impulse, що споживає в якості палива тільки сонячну енергію. На 2010 р. сонячний пілотований літак протримався в повітрі 24 години. Військові відчувають великий інтерес до безпілотних літальних апаратів (БПЛА) на сонячній енергії, що здатні триматися в повітрі надзвичайно довго - місяці і роки. Такі системи могли б замінити або доповнити супутники[7].



Фактори, що впливають на ефективність фотоелементів

  • Особливості будови фотоелементів викликають зниження продуктивності панелей з ростом температури.

  • Часткове затемнення панелі викликає падіння вихідної напруги за рахунок втрат в неосвітленому елементі, який починає виступати в ролі паразитного навантаження. Від цього недоліку можна позбутися шляхом встановлення байпаса на кожен фотоелемент панелі.

  • З робочої характеристики фотоелектричної панелі видно, що для досягнення найбільшої ефективності потрібно правильний підбір опору навантаження. Для цього фотоелектричні панелі не підключають безпосередньо до навантаження, а використовують контролер управління фотоелектричними системами, що забезпечує оптимальний режим роботи панелей[9].

    1. Сонячні батареї та їх використання

Сонячна батарея - кілька об'єднаних 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 об'єктом дослідження геліоенергетики. Виробництво фотоелектричних елементів і сонячних колекторів розвивається швидкими темпами в різних напрямках. Сонячні батареї бувають різного розміру: від вбудованих в мікрокалькулятори до займають даху автомобілів і будинків.



Сонячна батарея на даху Prius



Сонячні батареї на дахах житлових будинків в Ізраїлі.



Дерево з сонячних панелей в Глайсфорді, Австрія

Сонячна батарея на МКС

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].



Однак при польотах на великому видаленні від Сонця (за орбітою Марса) їх використання стає проблематичним, так як потік сонячної енергії обернено пропорційний квадрату відстані від Сонця. При польотах до Венері і Меркурію, навпаки, потужність сонячних батарей значно зростає (в районі Венери в 2 рази, в районі Меркурія в 6 разів)[8].

Сонячна батарея на МКС





  1   2   3   4   5


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка