Metoder for å konvertere solenergi og deres effektivitet

Solens stråling hele tiden fører energi til jorden. Dette er i hovedsak elektromagnetisk energi. Spekteret av elektromagnetisk stråling fra solen ligger i et bredt spekter: fra radiobølger til røntgenstråler. Maksimum av dens intensitet faller på synlig lys, nemlig på den gulgrønne delen av spekteret. Generelt kan det sies at energien fra solstråling styrer livet på jorden, klima og vær på planeten vår - all levende natur på jorden skylder solen sin eksistens.

Faktum er at fra sola - til de øvre lagene i jordens atmosfære, kontinuerlig kommer en kraft i størrelsesorden 174 petawatt (peta - 10 til 15. grad) i form av stråling. Samtidig absorberes 16% av den innkommende energien av de øvre lagene i atmosfæren, og 6% reflekteres fra den. Avhengig av værforhold, reflekteres opptil 20% også i de midterste lagene av atmosfæren, og omtrent 3% av energien som kommer fra solen blir absorbert.

Dermed sprer og filtrerer atmosfæren en betydelig del av spekteret, men overfører en betydelig del til overflaten i form av infrarød og litt ultrafiolett. Som et resultat kan vi observere vannsyklusen i naturen, fotosyntese av planter, og vi har en gjennomsnittstemperatur på jordoverflaten på omtrent 14 ° C.

Teknologien som gjør at menneskeheten kan bruke denne energien nærmest og bevisst kalles solenergi. Og denne situasjonen er ikke uten lydgrunn, fordi ifølge forskere er potensialet i solens energi, som kan aksepteres på jordoverflaten og konverteres til en form som er nyttig for mennesker, i dag maksimalt nesten 49,9 eksajoler per år (eks - 10 kl. 18 grader), som overstiger 10.000 menneskets nåværende behov.

Selv i Tyskland, hvor klimaet ikke er veldig solfylt, ville energien som ideelt sett kunne oppnås fra solen være 100 ganger større enn behovene i hele landet. Og i Østerrike, opptil 1480 kWh per år per 1 kvadratmeter av jordoverflaten. Og bare 50% av denne energien mottas i landet av solkonsentratorer, som oppvarmer kjølevæsken i sitt fokus.

La oss deretter se på de mest akseptable metodene for å konvertere solenergi til dags dato, og vurdere dem ytelseskoeffisient (COP).

Solfanger

Selv om de forholder seg til installasjoner med lav temperatur, kan de likevel produsere rundt 1250 kWh per kvadratmeter energi per år. Energi oppnås her i form av varme, egnet for industriell oppvarming og tilførsel av varmt vann.

I praksis konverterer installasjonen energien som leveres av synlig lys og nær infrarød stråling til varme, ettersom kjølevæsken, vann, blir oppvarmet her. I mangel av varmeinntak (stagnasjon), er samlere av denne planen i stand til å varme vann til 200 ° C.

Installasjonen har et belegg av en spesiell absorber som absorberer solstråling godt og overfører varme til det varmeledende systemet. Det selektive belegget er vanligvis svart nikkel- eller titanoksydsprøyting. Gjennomsnittlig effektivitet for slike installasjoner er 50%.

Parabolisk sylinderspeil

Installasjoner basert på paraboliske sylindriske speil tilhører installasjoner på middels temperatur. De lar deg få 375 kWh per kvadratmeter elektrisk og termisk energi per år. Fokuset for en slik installasjon er et rør (som kjølevæsken er olje i) eller en fotoelektrisk omformer. Oljen i røret varmes opp her til 350 ° C og enda mer.

En parabolsk sylinder, hvorfra en stor kraftstasjon rekrutteres, har en lengde på opptil 50 meter.Den termiske effektiviteten til parabolske konsentratorer når 73% ved en varmemediumstemperatur på 350 ° C. Gjennomsnittlig effektivitet for slike installasjoner når 20%.

Heliostatiske systemer

Solsystemer tilhører høye temperaturinstallasjoner. De får 500 kWh per kvadratmeter elektrisk energi per år, i tillegg gjør heliostatiske enheter det mulig å motta termisk energi. Her varmes varmebæreren basert på natrium og gass (dobbeltkretssystem med termisk salt). Mange speil reflekterer solstråling, og leder den til en tank med et kjølevæske som ligger øverst i tårnet. Effektiviteten til slike systemer når 20%.

Solbatteri

Solbatterier er relatert til elektriske kraftinstallasjoner, og de tillater å motta 250 kWh strøm per år ved hjelp av fotoelektriske omformere. Effektiviteten deres er nok til å gi strøm til en liten husholdning i solregionen, og små solcellepaneler er i stand til å levere strøm til veiskilt, lysanordninger, vanningsanlegg, etc.

I dag overlater effektiviteten til solcellepaneler mye å være ønsket, deres gjennomsnittlige virkningsgrad er relativt lav, ca. 10%, men teknologien forbedres kontinuerlig.

Se også:Gemasolar 24-timers solkraftstasjon og Effektivitet Solcellepaneler