Википедия солнечные электростанции – Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций

Список солнечных электростанций России — Википедия

№	Название	Установленная мощность, МВт	Область	Ожидаемый год ввода	Собственник	Источник
1	АСТ — Алтайская СЭС-7	10,0	Алтайский край	2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[10][22]
2	АСТ — Алтайская СЭС-3	10,0	Алтайский край	2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[10][22]
3	Волгоградская СЭС	25,0	Волгоградская область	2018	ООО «Солар Системс»	✓[11][14]
4	Балей СЭС	15,0	Забайкальский край	2018	ООО «КомплексИндустрия»	✓[11]
5	АСТ — Забайкальская СЭС-3	10,0	Забайкальский край	2017	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11]
6	СЭС Орловский ГОК	15,0	Забайкальский край	2018	ООО «КомплексИндустрия»	✓[11]
7	Заря СЭС	15,0	Иркутская область	2018	ООО «МРЦ Энергохолдинг»	✓[11]
8	АСТ — Омская СЭС-3	10,0	Омская область	2017	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11]
9	Омская СЭС (1-я и 2-я очереди)	30,0	Омская область	2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[10]
10	Державинская СЭС (Первомайская СЭС-2)	5,0	Оренбургская область	2017	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[9][7]
11	Переволоцкая СЭС (2-я очередь)	10,0	Оренбургская область	2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[10][7]
12	Первомайская СЭС	5,0	Оренбургская область	2017	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[9][7]
13	АСТ — Оренбургские СЭС (3, 4, 5, 6, 8)	70,0[23]	Оренбургская область	2016—2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11][10][7]
14	Оренбургская СЭС (три очереди)	135,0	Оренбургская область	2019	ПАО «Т Плюс»	✓[10][7]
15	СЭС Отрада	10,0	Республика Башкортостан	2018	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11][8]
16	Акъярская СЭС	20,0	Республика Башкортостан	2021	ООО «Грин Энерджи»
17	Бурзянская СЭС	10,0	Республика Башкортостан	2019	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11][8]
18	Бурибаевская СЭС	25,0	Республика Башкортостан	2020	ООО «Авелар Солар Технолоджи»
19	СЭС «Сигма Дракона»	15,0	Республика Башкортостан	2020	ООО «Солар Системс»
20	Гусиноозёрская СЭС	15,0	Республика Бурятия	2018	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11][12]
21	СЭС Тарбагатай	15,0	Республика Бурятия	2018	ООО «КомплексИндустрия»	✓[11][12]
22	Мухоршибирская СЭС	15,0	Республика Бурятия	2018	ООО «КомплексИндустрия»	✓[11][12]
23	Кабанская СЭС	15,0	Республика Бурятия	2018	ООО «КомплексИндустрия»	✓[11][12]
24	Калмыцкая СЭС	25,0	Республика Калмыкия	2019	ООО «Солар Системс»	✓[10]
25	Владиславовка	110,0	Республика Крым	?	ООО «Калипсо Солар»	[21]
26	АСТ — Саратовская СЭС-4	15,0	Саратовская область	2018	ООО «Авелар Солар Технолоджи»	✓[11]
27	Старомарьевская СЭС (1-я и 2-я очереди)	100,0	Ставропольский край	2018	ООО «Солар Системс»	✓[11]
28	Старомарьевская СЭС (3-я и 4-я очереди)	25,0	Ставропольский край	2019	ООО «Солар Системс»	✓[10]
29	Бородиновская СЭС	15,0	Челябинская область	2018	ООО «МРЦ Энергохолдинг»	✓[11][24]
30	Песчаная СЭС	15,0	Челябинская область	2018	ООО «МРЦ Энергохолдинг»	✓[11][24]

Солнечная энергетика — Википедия

Карта солнечного излучения

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии^[1] и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования

[2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой или солью для последующего использования нагретой воды для отопления, горячего водоснабжения или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP — Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч света. Этот луч используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости.

Карта солнечного излучения — Европа

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум в π раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Возможная выработка энергии уменьшается из-за глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

Достоинства[править | править код]

• Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки[править | править код]

• Зависимость от погоды и времени суток^[3].
• Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.
• При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.
• Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
• Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
• Нагрев атмосферы над электростанцией.
• Необходимость использования больших площадей^[3].
• Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.^[3].

Годовая выработка электроэнергии в мире на СЭС
Год	Энергия ГВт·ч	Годовой прирост	Доля от всей
2004	2,6	―	0,01 %
2005	3,7	42 %	0,02 %
2006	5,0	35 %	0,03 %
2007	6,8	36 %	0,03 %
2008	11,4	68 %	0,06 %
2009	19,3	69 %	0,10 %
2010	31,4	63 %	0,15 %
2011	60,6	93 %	0,27 %
2012	96,7	60 %	0,43 %
2013	134,5	39 %	0,58 %
2014	185,9	38 %	0,79 %
2015	253,0	36 %	1,05 %
2016	301,0	33 %	1,3 %
Источник — BP Statistical Review of World Energy, 2015, 2017[4][5][6]

В 1985 году все установленные мощности мира составляли 0,021 ГВт.

В 2005 году производство фотоэлементов в мире составляло 1,656 ГВт.

На начало 2010 года общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составляла лишь около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии^[7].

В 2012 году общая мощность мировых гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив 100 ГВт.

Крупнейшие производители фотоэлементов в 2012 году^[8]:

1. Yingli — 2300 МВт
2. First Solar — 1800 МВт
3. Trina Solar — 1600 МВт
4. Canadian Solar — 1550 МВт
5. Suntech — 1500 МВт
6. Sharp — 1050 МВт
7. Jinko Solar — 900 МВт
8. SunPower — 850 МВт
9. REC Group — 750 МВт
10. Hanwha SolarOne — 750 МВт

В 2013 году глобально было установлено 39 ГВт фотоэлектрических мощностей. В результате общая мощность фотоэлектрических установок на начало 2014 года оценивалась в 139 ГВт^[9].

Лидером по установленной мощности является Евросоюз^[10], среди отдельных стран — Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер — Германия.

В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии^[11].

В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических установок^[12].

В декабре 2011 года на Украине завершено строительство последней, пятой, 20-мегаваттной очереди солнечного парка в Перово, в результате чего его суммарная установленная мощность возросла до 100 МВт^[13]. Солнечный парк Перово в составе пяти очередей стал крупнейшим парком в мире по показателям установленной мощности. За ним следуют канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Замыкает мировую пятерку крупнейших фотоэлектрических парков — 80-мегаваттная электростанция Охотниково в Сакском районе Крыма.

В 2018 г. Саудовская Аравия заявила о намерении построить крупнейшую в мире солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт^[14].

Рабочие места[править | править код]

В середине 2011 года в фотоэлектрической промышленности Германии было занято более 100 тысяч человек. В солнечной энергетике США работали 93,5 тысяч человек^[15].

Перспективы солнечной электроэнергетики[править | править код]

В мире ежегодный прирост энергетики за последние пять лет составлял в среднем около 50 %^[16]. Полученная на основе солнечного излучения энергия гипотетически сможет к 2050 году обеспечить 20—25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20—25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно^[7].

Перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек. Так, СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии, по сравнению с газовыми электростанциями. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей^[17].

Тем не менее, по прогнозам, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным^[18].

Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость не линейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей^[19].

С помощью солнечного света можно освещать помещения в дневное время суток. Для этого применяются световые колодцы. Простейший вариант светового колодца — отверстие в потолке юрты. Световые фонари применяются для освещения помещений, не имеющих окон: подземные гаражи, станции метро, промышленные здания, склады, тюрьмы, и т. д. Световой колодец диаметром 300 мм способен освещать площадь 8 м². Один колодец позволяет в европейских условиях предотвратить ежегодный выброс в атмосферу до 7,4 тонн СО₂. Световые колодцы с оптоволокном разработаны в 2004 году в США. В верхней части такого колодца применяются параболические коллекторы. Применение солнечных колодцев позволяет сократить потребление электроэнергии, в зимнее время — сократить дефицит солнечного света у людей, находящихся в здании^[20].

Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—$0,12 за кВт·ч. Департамент Энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—$0,05 к 2015—2020 г.

В 2007 году в Алжире началось строительство гибридных электростанций. В дневное время суток электроэнергия производится параболическими концентраторами, а ночью из природного газа.

На начало 2010 года общая мировая мощность солнечной термальной энергетики (концентраторных солнечных станций) достигла одного гигаватта^[7]. К 2020 году страны Евросоюза планируют построить 26,3 ГВт солнечных термальных мощностей^[21].

Солнечная жаровня

Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства простейшей «солнечной кухни» составляет $3—$7.

Традиционные очаги для приготовления пищи имеют термическую эффективность около 10 %. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова. Использование дров для приготовления пищи приводит к массированной вырубке лесов и вреду для здоровья. Например, в Индии от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу более 68 млн тонн СО₂. В Уганде среднее домохозяйство ежемесячно потребляет 440 кг дров. Домохозяйки при приготовлении пищи вдыхают большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения в 2006 году в 19 странах южнее Сахары, Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерло 800 тысяч детей и 500 тысяч женщин.

Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО₂ на 1,7 млн тонн в 2008—2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы.

Использование солнечной энергии в химическом производстве[править | править код]

Солнечная энергия может применяться в различных химических процессах. Например:

• Израильский Weizmann Institute of Science в 2005 году испытал технологию получения неокисленного цинка в солнечной башне. Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры 1200 °С на вершине солнечной башни. В результате процесса получался чистый цинк. Далее цинк можно герметично упаковать и транспортировать к местам производства электроэнергии. На месте цинк помещается в воду, в результате химической реакции получается водород и оксид цинка. Оксид цинка можно ещё раз поместить в солнечную башню и получить чистый цинк. Технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research.

• Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов. Площадь зеркал установки составляет 93 м². В фокусе концентратора температура достигает 2200°С. Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С. За световой день 6,5 часов (6,5 кВт·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород 94,9 литров воды. Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10,4 кг в день).

Водород может использоваться для производства электроэнергии, или в качестве топлива на транспорте.

Беспилотный самолёт NASA Pathfinder Helios с фотоэлементами на крыльях

Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т. д.

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства или для электродвигателя электрического транспорта.

В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши железнодорожных поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем.

Компания Solatec LLC продаёт тонкоплёночные фотоэлектрические элементы для установки на крышу гибридного автомобиля Toyota Prius. Тонкоплёночные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег автомобиля на 10 %.

В 1981 году летчик Paul Beattie MacCready совершил полет на самолёте Solar Challenger^[en], питающемся только солнечной энергией, преодолев расстояние в 258 километров со скоростью 48 км/час^[22]. В 2010 году солнечный пилотируемый самолет Solar Impulse продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.

1. ↑ Калифорнийская электростанция «Million Solar Roofs» суммарной мощностью 3 ГВт Архивная копия от 6 октября 2014 на Wayback Machine 15.12.2005
2. ↑ Геополитика солнца (неопр.). Частный Корреспондент. chaskor.ru (22 ноября 2008). Дата обращения 22 ноября 2008. Архивировано 22 августа 2011 года.
3. ↑ ^{1 2 3} Лапаева Ольга Федоровна. Трансформация энергетического сектора экономики при переходе к энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии (рус.) // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2010. — Вып. 13 (119).
4. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Renewables section, BP (June 2015).
5. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Electricity section, BP (June 2015).
6. ↑ Статистическое обозрение Всемирной энергетической организации 2017 года, BP (June 2017).
7. ↑ ^{1 2 3} BFM.RU Солнечные технологии обеспечат четверть электричества.
8. ↑ Graph of the Day: World’s top ten solar PV suppliers. 15 April 2013// RE neweconomy
9. ↑ http://www.ren21.net/Portals/0/documents/Resources/GSR/2014/GSR2014_full%20report_low%20res.pdf
10. ↑ Геро Рютер, Андрей Гурков. Мировая солнечная энергетика: переломный год (неопр.). Deutsche Welle (29 мая 2013). Дата обращения 15 июня 2013. Архивировано 19 июня 2013 года.
11. ↑ Paul Gipe Spain Generated 3 % of its Electricity from Solar in 2010 28 Январь 2011 г
12. ↑ Paul Gipe Italy Passes 7,000 MW of Total Installed Solar PV 22 Июль 2011 г.
13. ↑ Activ Solar построила в Крыму крупнейшую солнечную электростанцию в мире (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 2 марта 2012. Архивировано 19 июня 2013 года.
14. ↑ Deutsche Welle 30.03.2018 Саудовская Аравия заменит нефть солнечными батареями
15. ↑ Stephen Lacey Green Jobs Are Real: German and American Solar Industry Both Employ More People Than U.S. Steel Production 17 Июнь 2011 г.
16. ↑ Дмитрий Никитин. Трудный путь к солнцу: согреет ли Россию солнечная энергетика (неопр.). РБК (17 июня 2013). Дата обращения 15 июня 2013. (недоступная ссылка)
17. ↑ Кассандра Суит (перевёл Алексей Невельский). Гигантская солнечная электростанция в Калифорнии убивает птиц.. Гелиотермальная станция стоимостью $2,2 млрд может стать последним таким проектом: она нагревает воздух до 540 градусов по Цельсию, регуляторы и биологи считают это причиной смерти десятков птиц (рус.). Ведомости, перевод из The Wall Street Journal (13 февраля 2014). Дата обращения 6 июня 2016.
18. ↑ Органическое топливо — на свалку истории? // Наука и жизнь. — 2018. — № 3. — С. 65.
19. ↑ David Szondy. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. (англ.). gizmag.com (25 July 2014). Дата обращения 6 июня 2016.
20. ↑ BBC News — Alfredo Moser: Bottle light inventor proud to be poor
21. ↑ Tildy Bayar Solar Thermal Holds Steady in Europe 15 Октябрь 2012 г.
22. ↑ Britannica Book of the Year 2008: «MacCready, Paul Beattie», page 140

• Д. Мак-Вейг Применение солнечной энергии. — М.: Энергоиздат, 1981. — Тираж 5 600 экз. — 210 с.
• Умаров Г. Я.; Ершов А. А. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1974. — 64 с.
• Алексеев В. В.; Чекарев К. В. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1991. — 64 с.

Отрасли промышленности

Солнечная энергетика России — Википедия

Солнечная энергетика России — отрасль российской электроэнергетики, обеспечивающая энергоснабжение при помощи непосредственного использования солнечной энергии (с использованием солнечных электростанций или СЭС). По состоянию на 1 января 2019 года, в Единой энергосистеме России эксплуатировались солнечные электростанции общей установленной мощностью 834,2 МВт, что составляет 0,3 % от общей мощности электростанций ЕЭС России. В 2018 году солнечные электростанции произвели 758,4 млн кВт·ч электроэнергии (по сравнению с 2017 годом рост на 34,7 %), что составляет менее 1 % от общей выработки электроэнергии в России^[1][2].

Крупнейшая солнечная электростанции России по состоянию на 2019 год эксплуатируется в Крыму, это СЭС «Перово» мощностью 105,6 МВт. Мощность более 50 МВт имеют также Самарская СЭС (3 очереди, Самарская область) — 75 МВт, СЭС «Николаевка» — 69,7 МВт (Крым), Ахтубинская СЭС (4 очереди, Астраханская область) — 60 МВт, Фунтовская СЭС (4 очереди, Астраханская область) — 60 МВт^[3][4].

Большинство солнечных электростанций эксплуатируется в объединённой энергосистеме (ОЭС) Юга — 445 МВт. В ОЭС Урала работают СЭС общей мощностью 239 МВт, в ОЭС Средней Волги — 95 МВт и в ОЭС Сибири — 55,2 МВт^[2].

В июне 1980 года был утвержден проект строительства солнечной электростанции в Крыму, получившей название СЭС-5 (Крымская СЭС). Станция была спроектирована по гелиотермической схеме, основанной на нагреве расположенной на башне ёмкости с теплоносителем при помощи системы зеркал. Установленная мощность электростанции составляла 5 МВт. Строительство СЭС-5 было начато в 1981 году, станция была введена в эксплуатацию в 1985 году. СЭС-5 создавалась как экспериментальная станция для отработки технологий создания значительно более мощных солнечных электростанций, но эти планы реализованы не были. СЭС-5 была выведена из эксплуатации в 1995 году и впоследствии демонтирована^[5][6].

Первая в России фотоэлектрическая солнечная электростанция мощностью 0,1 МВт была введена в эксплуатацию в 2010 году в Белгородской области^[7][3]. В 2012 году в п. Ючугей была введена в эксплуатацию солнечная электростанция мощностью 20 кВт, всего в 2012—2017 годах в зоне децентрализованного энергоснабжения Якутии были введены в эксплуатацию 19 солнечных электростанций общей мощностью 1601 кВт, включая крупнейшую в мире электростанцию за полярным кругом, СЭС «Батагай» мощностью 1 МВт^[8].

В результате присоединения Крыма в 2014 году под контроль России перешли четыре солнечные электростанции общей мощностью 185,5 МВт, построенные в 2010—2012 годах, в том числе крупнейшая в России по состоянию на 2019 год СЭС «Перово» мощностью 105,6 МВт. В 2015 году в Крыму была введена в эксплуатацию СЭС «Николаевка» мощностью 69,7 МВт^[4].

Активное развитие солнечной энергетики в России началось после реализации государством системы мер по поддержке возобновляемой энергетики, включая проведение конкурсных отборов проектов ВИЭ — солнечных электростанций, ветровых электростанций и малых ГЭС. Отобранные на конкурсе проекты окупаются за счет установления повышенной платы за мощность^[9]. По результатам проведенных в 2013—2019 годах конкурсных отборов были отобраны к реализации проекты солнечных электростанций общей мощностью 1858,3 МВт, с вводом в 2015—2022 годах^[10]. В результате в 2015 году были введены в эксплуатацию 4 СЭС общей мощностью 40,2 МВт, в 2016 году — 5 СЭС общей мощностью 30 МВт, в 2017 году — 30 СЭС общей мощностью 356,9 МВт, в 2018 году — 14 СЭС общей мощностью 285 МВт, в 2019 году (по состоянию на 14 сентября) — 17 СЭС общей мощностью 257,5 МВт^[3].

Теоретический потенциал солнечной энергетики в России оценивается более чем в 2300 млрд тонн условного топлива, экономически эффективный к использованию потенциал — в 12,5 млн т.у.т. По причине большой площади России, уровень солнечной радиации изменяется от 810 кВт·ч/м² в год в северных районах страны до 1400 кВт·ч/м² в год в южных районах. Большое влияние на величину солнечной радиации оказывают сезонные колебания, вследствие относительно высокоширотного расположения территории России, в частности на 55 градусов с. ш. солнечная радиация в январе составляет 1,69 кВт·ч/м², а в июле — 11,41 кВт·ч/м² в день. Наибольший потенциал солнечной энергии находится на Северном Кавказе, районах прилегающих Чёрному и Каспийскому морям, в Южной Сибири и на Дальнем Востоке: Калмыкия, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский край, Волгоградская область, Астраханская область, Алтай, Приморье, Читинская область, Бурятия^[11].

Солнечная энергия — Википедия

Эта статья или раздел содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, закончив перевод.

Карта солнечного излучения на поверхности Земли Карта солнечного излучения — Европа

Со́лнечная эне́ргия — энергия от Солнца в форме радиации и света. Эта энергия в значительной мере управляет климатом и погодой, и является основой жизни. Технология, контролирующая солнечную энергию, называется солнечной энергетикой.

В верхние слои атмосферы Земли постоянно поступает 174 ПВт солнечного излучения (инсоляции)^[1]. Около 6 % инсоляции отражается от атмосферы, 16 % поглощается ею. Средние слои атмосферы в зависимости от погодных условий (облака, пыль, атмосферные загрязнения) отражают до 20 % инсоляции и поглощают 3 %.

Атмосфера не только уменьшает количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, но и диффундирует около 20 % с того что поступает, и фильтрует часть его спектра. После прохождения атмосферы около половины инсоляции находится в видимой части спектр. Вторая половина находится преимущественно в инфракрасной части спектра. Только незначительная часть этой инсоляции приходится на ультрафиолетовое излучение^[2][3].

Солнечное излучение поглощается поверхностью суши, океанами (покрывают около 71 % поверхности земного шара) и атмосферой. Абсорбция солнечной энергии через атмосферную конвекцию, испарение и конденсация водяного пара является движущей силой круговорота воды и управляет ветрами. Солнечные лучи абсорбоване океаном и сушей поддерживает среднюю температуру на поверхности Земли, что ныне составляет 14 °C^[4]. Благодаря фотосинтезу растений солнечная энергия может превращаться в химическую, которая хранится в виде пищи, древесины и биомассы, которая в конце концов превращается в ископаемое топливо^[5].

Солнечная энергия является источником энергии ветра, воды, тепла морей, биомассы, а также причиной образования на протяжении тысячелетий торфа, бурого и каменного угля, нефти и природного газа, однако эта опосредованная энергия и накопленная в течение тысяч и миллионов лет. Энергию Солнца можно использовать и непосредственно, как источник электроэнергии и тепла. Для этого нужно создать устройства, которые концентрируют энергию Солнца на малых площадях и в малых объемах.

Общее количество солнечной энергии, которую поглощает атмосфера, поверхность суши и океана составляет примерно 3 850 000 эксаджоулей (ЭДж) в год^[6]. За один час, это дает больше энергии, чем весь мир использовал за целый 2002 год^[7][8]. Фотосинтез забирает около 3 000 ЭДж в год на производство биомассы^[9]. Количество солнечной энергии, которая достигает поверхность земли такая большая, что за год она примерно вдвое превзойдет всю энергию, которую потенциально можно выработать со всех невозобновляемых источников: угля, нефти, урановых руд^[10].

«‘Годовое поступление солнечного излучения и потребления энергии человеком»‘1
Солнце	3 850 000	[6]
ветер	2 250	[11]
Потенциал биомассы	~200	[12]
Мировое потребление энергии2	539	[13]
Электроэнергия2	~67	[14]
1 Энергию подано в эксаджоулях 1 ЭДж = 1018Дж = 278 ТВт/ч  2 Потребления по состоянию на 2010 год

Количество солнечной энергии, которую потенциально может использовать человек, отличается от количества энергии, которое находится вблизи земной поверхности. Такие факторы как смена дня и ночи, облачность и доступная поверхность суши уменьшают количество энергии, пригодной для использования.

Географическое положение влияет на энергетический потенциал, поскольку ближе к экватора области принимают большее количество солнечного излучения. Однако, использование устройств на фотовольтації, которые могут изменять свою ориентацию в соответствии с положением Солнца на небосклоне, может значительно повышать потенциал солнечной энергии в отдалённых от экватора областях.^[15]

Доступность земель значительно влияет на возможную добычу энергии, поскольку солнечные панели можно устанавливать лишь на землях, которые для этого подходят и не используются для других целей. Например, подходящим местом для установки панелей стали крыши^[15].

Солнечные системы делятся на активные и пассивные, в зависимости от способа впитать солнечную энергию, ее переработать и распределить.

Активные солнечные технологии используют фотовольтонику, концентрированную солнечную энергию (англ.), солнечные коллекторы, насосы и вентиляторы, чтобы превратить солнечное излучение в полезный выход энергии. Среди пассивных солнечных технологий: использование материалов с благоприятными тепловыми характеристиками, дизайн помещений с естественной циркуляцией воздуха и выгодное расположение зданий относительно положения Солнца. Активные солнечные технологии повышают энергоснабжения, тогда как пассивные уменьшают потребность в дополнительных источниках энергии^[16].

2000 года Программа развития ООН, Департамент по экономическим и социальным вопросам ООН и Мировой энергетический совет опубликовали оценку потенциала солнечной энергии, которую человечество может добывать, приняв во внимание такие факторы, как инсоляция, облачность и доступна для использования поверхность суши. Оценка показала, что глобальный потенциал солнечной энергии составляет 1,575–49,837 ЭДж на год «(см. таблицу ниже)»^[15].

Годовой потенциал солнечной энергии по регионам (ЭДж)^[15]

Регион	Северная Америка	Латинская Америка и Карибы	Западная Европа	Центральная и Восточная Европа	Страны бывшего Советского Союза	Ближний Восток и Северная Африка	Sub-Saharan Африка	Pacific Asia	Южная Азия	Centrally planned Asia	Pacific OECD
Минимум	181,1	112,6	25,1	4,5	199,3	412,4	371,9	41,0	38,8	115,5	72,6
Максимум	7 410	3 385	914	154	8 655	11 060	9 528	994	1 339	4 135	2 263

В это время работают нагревательные устройства, которые аккумулируют энергию Солнца, а также опытные образцы электродвигателей и автомобилей, которые используют энергию Солнца.

Солнечная энергия, как полагают, к концу века может составить не более 1 % от общего количества используемой энергии. Еще в 1870 году в Чили было построено солнечный опреснитель морской воды, который производил до 30 т пресной воды в сутки и работал более 40 лет. Благодаря применению гетеропереходов коэффициент полезного действия солнечных батарей уже достигает 25 %. Налажено производство солнечных батарей в виде длинной поликристаллической кремниевой ленты, которые имеют КПД более 10 %.

Технологии, которые используют тепловую энергию солнца, можно применять для нагрева воды, обогрева помещений, охлаждения помещений и генерации технологической теплоты^[17].

В 1897 году Франк Шуман, американский изобретатель, инженер и пионер по использованию солнечной энергии, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, принцип работы которого заключался в том, что солнечный свет отражалось на квадратные контейнеры, заполненные эфиром, температура кипения которого меньше, чем воды. Внутри до контейнеров были пригнаны черные трубы, которые приводили в движение паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company, которая должна была строить большие установки на солнечной энергии. Вместе со своим техническим советником А. С. Э Аккерманом и британским физиком Чарльзом Верноном Бойзом^[18] Шуман разработал улучшенную систему, использовав систему зеркал, которые отражали солнечные лучи на коробки солнечных коллекторов, повышая эффективность нагрева до уровня, когда можно было вместо эфира использовать воду. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, который работал на воде под низким давлением. Это дало ему возможность 1912 года запатентовать целую систему с солнечным двигателем.

Между 1912 и 1913 годами Шуман построил первую в мире геотермальную электростанцию в городе Маади Египет. Шумановская электростанция использовала параболоцилиндрический концентратор, чтобы привести в движение двигатель мощностью 45 — 52 кВт, который перекачивал более 22 000 литров воды за минуту с реки Нил на близлежащие хлопковые поля. Хотя Первая мировая война, а также открытие дешевой нефти в 1930-х годах, и помешали дальнейшему продвижению солнечной энергии, но шумановское видение и базовый дизайн был возрожден в 1970-х годах на новой волне интереса к геотермальной энергии^[19]. В 1916 году в прессе часто Цитировали слова Шумана, в которых он защищал использования солнечной энергии:

Мы доказали, что использование солнечной энергии может быть коммерчески выгодным в тропиках, и даже более того, доказали, что после исчерпания запасов нефти и угля, человечество получит неисчерпаемый источник энергии в виде солнечных лучей. Оригинальный текст (англ.) We have proved the commercial profit of sun power in the tropics and have more particularly proved that after our stores of oil and coal are exhausted the human race can receive unlimited power from the rays of the sun. 40 Франк шуман New York Times, 2 июля 1916[20]

Нагревание воды[править | править код]

Солнечные водонагреватели направлены к Солнцу, чтобы повысить эффективность.

В низких географических широтах (ниже 40 градусов) от 60 до 70 % всей бытовой горячей воды температурой до 60 °C могут обеспечить солнечные системы для нагрева воды^[21]. Наиболее распространенными типами солнечных водонагревателей являются: вакуумные трубные коллекторы (44 %) и плоские коллекторы (34 %), которые обычно используют для нагрева бытовой горячей воды; а также прозрачные пластиковые коллекторы (21 %), которые главным образом используют, чтобы подогревать плавательные бассейны^[22].

По состоянию на 2007 год общая установленная мощность солнечных систем для нагрева воды составляла примерно 154 тепловых ГВт.^[23] Китай является мировым лидером в этой области, установив по состоянию на 2006 год 70 ГВт тепловых и планируя к 2020 году достичь 210 ГВт тепловых^[24]. Израиль и Кипр являются мировыми лидерами по использованию солнечных систем для подогрева воды на душу населения с 90 % домохозяйств, которые их установили^[25]. В США, Канаде и Австралии солнечные водоподогреватели служат преимущественно для подогрева плавательных бассейнов, с установленной мощностью состоянию на 2005 год около 18 ГВт тепловых^[16].

Обогрев, охлаждение и вентиляция[править | править код]

В США на HVAC приходится 30 % (4.65 EJ/yr) энергии, которая используется в коммерческих зданиях и почти 50 % (10.1 EJ/yr) энергии, которая используется в жилых домах^[26][27]. Системы солнечного обогрева, охлаждения и вентиляции можно использовать, чтобы компенсировать часть этой энергии.

Тепловая масса — это любой материал, который можно применять, чтобы сохранять тепло, в частности солнечное. Среди материалов, которые могут выполнять функцию тепловой массы, камень, цемент и вода. На протяжении истории их применяли в засушливом или теплом климате, чтобы сохранить помещение прохладным, поскольку они впитывают солнечную энергию в течение дня и выпускают накопленное тепло ночью. Однако их можно применять и в прохладных регионах, чтобы сохранять тепло. Размер и расположение тепловой массы зависит от нескольких факторов, таких как климат, соотношение времени солнечной освещенности и пребывание в тени. Если тепловую массу правильно разместить, то она сохраняет температуру в помещении в комфортном диапазоне и уменьшает потребность в устройствах для дополнительного обогрева и охлаждения^[28].

Солнечный дымоход (англ.) (или тепловой дымоход, в этом контексте) — это пассивная система солнечной вентиляции, состоящей из вертикального ствола, который соединяет внутреннюю и внешнюю стороны здания. Если дымоход нагревается, то воздух внутри также нагревается, вызывая вертикальный сквозняк (англ.) который протягивает воздух через дом. Его работу можно улучшить, если использовать непрозрачные материалы и тепловую массу^[29] таким образом, который напоминает теплицу.

Листопадные растения предложено как способ контролировать солнечное нагревание и охлаждение. Если они растут на южной стороне здания в северном полушарии или северной стороне здания в южном полушарии, то их листья обеспечивает тень в течение лета, тогда как голые стволы без препятствий пропускают солнечные лучи зимой^[30].

Приготовление еды[править | править код]

Параболическая тарелка вырабатывает пар для приготовления пищи, Ауровіль (Индия)

Солнечные печи используют солнечный свет для приготовления пищи, сушки и пастеризации. Их можно разделить на три широких категории: коробчасті печи (англ. box cookers), панельные печи (англ. panel cookers) и отражательные печи (англ. reflector cookers)^[31]. Простейшая солнечная печь — коробчаста, которую впервые построил Орас Бенедикт де Соссюр 1767 года^[32]. Простая коробчаста печь состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Она может эффективно применяться при частично закрытом облаками небе и обычно достигает температуры 90-150 °C^[33]. Панельная печь использует отражающую панель, чтобы направить солнечные лучи на изолированный контейнер и достичь температуры, сравнимой с коробчастою печью. Отражательные печи используют различную геометрию отражателя (тарелку, корыто, зеркала Френеля), чтобы сфокусировать лучи на контейнер. Эти печи достигают температуры 315 °C, но требуют прямого луча и их нужно переставлять вместе с изменением положения Солнца^[34].

Технологическое тепло[править | править код]

Системы концентрации солнечной энергии, такие как параболические тарелки, корыта и отражатели Шеффлера могут обеспечивать технологическое тепло для коммерческих и индустриальных нужд. Первой коммерческой системой был Total Solar Energy Project (англ.) (STEP) в Шенандоа, (Джорджия, США), где поле со 114 параболических тарелок обеспечило 50 % технологического тепла, вентиляции воздуха и потребностей в электроэнергии для швейной фабрики. Эта подключена к сети когенерационная установка обеспечила 400 Квт электроэнергии а также тепловую энергию в виде 401 Вт пара и 468 КВт охлажденной воды и обеспечивала хранение тепла с одногодинним пиковой нагрузкой^[35]. Пруды-испарители — это мелкие бассейны, которые сконцентровують растворенные в воде твердые вещества с помощью испарение. Использование прудов-испарителей, чтобы добыть соль из морской воды, является одним из старейших применений солнечной энергии. Среди современных применений: повышение концентрации солей при добыче металлов методом выщелачивания, а также удаления твердых веществ из сточных вод^[36]. При использовании шнуров (англ.), сушилки (англ.) и вешалок белье высыхает в процессе испарения под действием ветра и солнечных лучей без потребления электроэнергии и газа. В законах некоторых штатов даже специально прописан защита «права сушить» одежду^[37]. Unglazed transpired collectors (UTC) are perforated sun-facing walls used for ventilation air preheating. UTCs can raise the incoming air temperature up to 22 °C (40 °F) and deliver outlet temperatures of Шаблон:Convert/Dual/LoffAoffDbSoffT.^[38] Короткий период возврата вложенных денег (от 3 до 12 лет) делает transpired collectors финансово выгоднее, чем glazed collection systems^[38]. По состоянию на 2003 год более 80 систем с суммарной коллекторной площадью 35 000 м2 были установлены во всем мире, включая коллектор площадью 860 м2 в Коста-Рике для сушки кофейных бобов и коллектор площадью 1300 м2 в Коїмбатори (Индия) для высушивания marigolds^[39].

Обработка воды[править | править код]

Солнечное опреснение можно использовать, чтобы превратить соленую или солоноватую воду на питьевую. Впервые пример такого преобразования зафиксировали арабские алхимики XVI века^[40]. Впервые масштабный проект из солнечного опреснения построили в 1872 году в чилийском шахтерском городке Лас-Салинас^[41]. Завод, который имел площадь солнечного коллектора 4700 м2 мог производить до 22 700 л питьевой воды и оставался в работе на протяжении 40 лет^[41]. Individual still designs include single-slope, double-slope (greenhouse or type), vertical, conical, inverted absorber, multi-wick, and multiple effect.^[40]. Эти опреснители могут работать в пассивном, активном и гибридном режимах. Double-slope казани наиболее экономически выгодные для децентрализованных бытовых нужд, тогда как active multiple effect units более подходят для широкомасштабных проектов^[40].

Для солнечной дезинфекции воду наливают в прозрачные бутылки с ПЭТ и помещают их на несколько часов под солнечные лучи^[42]. Время дезинфекции зависит от климата и погодных условий, по крайней мере от 6 часов до 2 дней, если небо полностью покрыто облаками^[43]. Этот способ рекомендовала Всемирная организация здравоохранения как доступный метод обработки бытовой воды и безопасного хранения^[44]. Более 2 миллионов людей в странах, что развиваются, ежедневно применяют этот метод для обработки своей питьевой воды^[43].

Солнечную энергию можно использовать в ставках-усереднювачах для обработки сточных вод без применения химикатов и затраты электроэнергии. Еще одним преимуществом для окружающей среды является то, что водоросли живут в таких прудах и потребляют диоксид углерода в процессе фотосинтеза, хотя они могут вырабатывать токсичные вещества, которые делают воду непригодной для употребления^[45][46].

Солнечная энергетика работает за счет преобразования солнечного света в электроэнергию. Это может происходить или непосредственно, с использованием фотовольтаики, или косвенно, с использованием систем концентрированной солнечной энергии (англ.), в которых линзы и зеркала собирают солнечный свет с большой площади в тонкий луч, а механизм слежения отслеживает положение Солнца. Фотовольтаика превращает свет в электрический ток с помощью фотоэффект.

Предполагают, что солнечная энергетика станет крупнейшим источником электроэнергии к 2050 году, в которой на долю фотовольтаики и концентрированной солнечной энергии будет приходиться 16 и 11 % мирового производства электроэнергии соответственно^[47].

Коммерческие электростанции на концентрированной солнечной энергии впервые появились в 1980-х годах. После 1985 года установка этого типа SEGS (англ.) в пустыне Мохаве (Калифорния) 354 МВт стала крупнейшей солнечной электростанцией в мире. Среди других солнечных электростанций этого типа СЭС Солнова (англ.) (150 МВт) и СЭС Андасол (англ.) (100 МВт), обе в Испании. Среди крупнейших электростанций на фотовольтаїці (англ.): Agua Caliente Solar Project (250 МВт) в США, и Charanka Solar Park (221 МВТ) в Индии. Проекты мощностью более 1 ГВт находятся на стадии разработки, но большинство установок на фотовольтаїці, мощностью до 5 КВт, имеют небольшой размер и расположены на крышах.По состоянию на 2013 год на солнечную энергию приходилось менее 1 % от электроэнергии в мировой сети^[48].

Архитектура и городское планирование[править | править код]

Наличие солнечного света влияла на дизайн зданий от самого начала истории архитектуры^[50]. Впервые продвинутые методы солнечной архитектуры и городского планирования ввели древние греки и китайцы, которые ориентировали свои дома на юг, чтобы обеспечить их освещением и теплом^[51].

Среди общих характеристик пассивной солнечной архитектуры (англ.): благоприятная ориентация зданий относительно Солнца, компактные пропорции (малое отношение площади поверхности к объему), выборочное затемнение (навесы) и тепловая масса (англ.)^[50]. Когда эти свойства удачно подобраны с учетом местного климата, то это обеспечивает хорошее освещение помещений и позволяет оставаться в комфортном диапазоне температур. Дом мегаронного типа Сократа — является классическим примером пассивной солнечной архитектуры^[50]. На нынешнем этапе солнечного дизайна применяют компьютерное моделирование с помощью которой связывают между собой дневное освещение (англ.), а также системы солнечного обогрева и вентиляции в an integrated solar design package^[52]. Активное солнечное оборудование, такое как насосы, вентиляторы и switchable windows может дополнить пассивный дизайн и улучшить показатели работы системы.

Городской тепловой остров (МТО) — это городской район, где температура выше, чем в окружающих сельских местностях. Выше температуры является следствием применения таких материалов как асфальт и бетон, которые лучше впитывают солнечное излучение, поскольку имеют ниже альбедо и выше теплоемкость, чем в окружающей среде. Чтобы непосредственно противодействовать эффекту, здания красят в белое и насаживают на улицах деревья. Согласно проекту гипотетической программы «cool communities» в Лос-Анджелеси, используя эти методы городскую температуру можно снизить примерно на 3 °C. Стоимость проекта оценивается в US$1 млрд, а общая годовая выгода может составлять US$530 млн благодаря уменьшению затрат на вентиляцию и охрану здоровья^[53].

Сельское хозяйство и растениеводство[править | править код]

Эта статья или раздел содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, закончив перевод.

(Скрытый викитекст)

Сельское хозяйство и растениеводство ищут способы оптимизировать впитывание солнечной энергии для того, чтобы повысить продуктивность растений.

Оранжерея превращают солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное выращивание растений, которые в природе не приспособлены для этого климата. Простейшие оранжереи использовали в римские времена, чтобы круглый год выращивать огурцы для императора Тиберия^[54]. Современные В Европе в XVI веке появились оранжереи для выращивания растений, привезённых из исследовательских путешествий^[55].

1. ↑ Smil (1991), p. 240
2. ↑ Радиационный и световой режим (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 6 апреля 2018. Архивировано 12 октября 2013 года.
3. ↑ Natural Forcing of the Climate System (неопр.) (недоступная ссылка). Intergovernmental Panel on Climate Change. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 29 сентября 2007 года.
4. ↑ Сомервилл, Richard. Historical Overview of Climate Change Science (неопр.) (PDF). Intergovernmental Panel on Climate Change. Дата обращения 29 сентября 2007.
5. ↑ Vermass, Wim. An Introduction to Photosynthesis and Its Applications (неопр.) (недоступная ссылка). Arizona State University. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 3 декабря 1998 года.
6. ↑ ^{1 2} Smil (2006), p. 12
7. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html
8. ↑ Powering the Planet: Chemical challenges in solar energy utilization (неопр.) (PDF). Дата обращения 7 августа 2008.
9. ↑ Energy conversion by organisms photosynthetic (неопр.). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Дата обращения 25 мая 2008.
10. ↑ Exergy Flow Charts — GCEP (неопр.). stanford.edu.
11. ↑ Archer, Cristina. Evaluation of Global Wind Power (неопр.). Stanford. Дата обращения 3 июня 2008.
12. ↑ fa.upc.es/personals/fluids/oriol/ale/eolss.pdf Renewable Energy Sources (неопр.). Renewable and Appropriate Energy Laboratory. Дата обращения 6 декабря 2012.
13. ↑ Total Primary Energy Consumption (неопр.). Energy Information Administration. Дата обращения 30 июня 2013.
14. ↑ Total Electricity Consumption Net (неопр.). Energy Information Administration. Дата обращения 30 июня 2013.
15. ↑ ^{1 2 3 4} Energy and the challenge of sustainability (неопр.) (PDF). UN Development Programme and World Energy Council (сентябрь 2000). Дата обращения 17 января 2017.
16. ↑ ^{1 2} Philibert, Cédric The Present and Future use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy (неопр.). IEA (2005). Дата обращения 6 апреля 2018. Архивировано 12 декабря 2011 года.
17. ↑ Solar Energy Technologies and Applications (неопр.) (недоступная ссылка). Canadian Renewable Energy Network. Дата обращения 22 октября 2007. Архивировано 15 ноября 2007 года.
18. ↑ V.+Boys/famous/4c880e9645e2ca90f61156a9efa6d16a C. V. Boys — Scientist (неопр.). yatedo.com.
19. ↑ Smith, Zachary Alden; Taylor, Katrina D. Renewable And Alternative Energy Resources: A Reference Handbook (англ.). — ABC-CLIO, 2008. — P. 174. — ISBN 978-1-59884-089-6..
20. ↑ American Inventor Uses egypt’s Sun for Power — Appliance Concentrates the Heat Rays and Produces Steam, Which Can Be Used to Drive Irrigation Pumps in Hot Climates — View Article — NYTimes.com/date=2 July 1916 (неопр.). nytimes.com.
21. ↑ Renewables for Heating and Cooling (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 13 августа 2015.
22. ↑ Weiss, Werner. Solar Heat Worldwide (Markets and Contributions to the Energy Supply 2005) (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 30 мая 2008. Архивировано 10 сентября 2008 года.
23. ↑ Weiss, Werner. Solar Heat Worldwide – Markets and Contribution to the Energy Supply 2006 (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 9 июня 2008.
24. ↑ Renewables 2007 Global Status Report (неопр.) (PDF). Worldwatch Institute. Дата обращения 30 апреля 2008. Архивировано 29 мая 2008 года.
25. ↑ Del Chiaro, Bernadette. Solar Water Heating (California How Can Reduce Its Dependence on Natural Gas) (неопр.) (PDF). Environment California Research and Policy Center. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 27 сентября 2007 года.
26. ↑ Apte, J. Future Advanced for Windows Zero-Energy Homes (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Дата обращения 9 апреля 2008. Архивировано 10 апреля 2008 года.
27. ↑ Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems Volume III: Energy Savings Potential (неопр.) (PDF) 2-2. United States Department of Energy. Дата обращения 24 июня 2008.
28. ↑ Mazria(1979), p. 29-35
29. ↑ Bright, David Passive solar heating simpler for the average owner. (неопр.). Bangor Daily News (18 февраля 1977). Дата обращения 3 июля 2011.
30. ↑ Mazria(1979), p. 255
31. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xi
32. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 54-59
33. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xii
34. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xiii
35. ↑ Stine, W B and Harrigan, R W. Shenandoah Total Solar Energy Project (неопр.). John Wiley. Дата обращения 20 июля 2008.
36. ↑ Bartlett (1998), p.393-394
37. ↑ Thomson-Philbrook, Julia. Right to Dry Legislation in New England States and Other (неопр.). Connecticut General Assembly. Дата обращения 27 мая 2008.
38. ↑ ^{1 2} Solar Buildings (Transpired Air Collectors — Ventilation Preheating) (неопр.) (PDF). National Renewable Energy Laboratory. Дата обращения 29 сентября 2007.
39. ↑ Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок Leon 2006 не указан текст
40. ↑ ^{1 2 3} Tiwari (2003), p. 368-371
41. ↑ ^{1 2} Daniels (1964), p. 6
42. ↑ SODIS solar water disinfection (неопр.). EAWAG (The Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology). Дата обращения 2 мая 2008.
43. ↑ ^{1 2} Household Water Treatment Options in Developing Countries: Solar Disinfection (SODIS) (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). Centers for Disease Control and Prevention. Дата обращения 13 мая 2008. Архивировано 29 мая 2008 года.
44. ↑ Household Water Treatment and Safe Storage (неопр.). World Health Organization. Дата обращения 2 мая 2008.
45. ↑ Shilton A. N., Powell N., Mara D. D., Craggs R. Solar-powered aeration and disinfection, anaerobic co-digestion, biological CO(2) scrubbing and biofuel production: the energy and carbon management opportunities of waste stabilisation ponds (англ.) // Water Sci. Technol. (англ.)русск. : journal. — 2008. — Vol. 58, no. 1. — P. 253—258. — DOI:10.2166/wst.2008.666. — PMID 18653962.
46. ↑ Tadesse I., Isoaho S. A., Green F. B., Puhakka J. A. Removal of organics and nutrients from tannery effluent by advanced integrated Wastewater Pond Systems technology (англ.) // Water Sci. Technol. (англ.)русск. : journal. — 2003. — Vol. 48, no. 2. — P. 307—314. — PMID 14510225.
47. ↑ International Energy Agency. Technology Roadmap: Solar Photovoltaic Energy (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). http://www.iea.org. IEA (2014). Дата обращения 7 октября 2014. Архивировано 7 октября 2014 года.
48. ↑ Historical Data Workbook (2013 calendar year)
49. ↑ Darmstadt University of Technology solar decathlon home design (неопр.). Darmstadt University of Technology. Дата обращения 25 апреля 2008. Архивировано 18 октября 2007 года.
50. ↑ ^{1 2 3} Schittich (2003), p. 14
51. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 4, 159
52. ↑ Balcomb(1992)
53. ↑ Rosenfeld, Arthur; Romm, Joseph; Akbari, Hashem; Lloyd, Alan. Painting the Town White — and Green (неопр.) (недоступная ссылка). Heat Island Group. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 14 июля 2007 года.
54. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 19
55. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 41

СТЭС Айвонпа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 июля 2019; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 июля 2019; проверки требуют 2 правки.

СТЭС Айвонпа (англ. Ivanpah Solar Power Facility) — крупная солнечно-топливная электростанция^[3] (или солнечно-термодинамическая электростанция^[4]) (СТЭС) башенного типа, расположенная в штате Калифорния, США, с установленной мощностью 390 МВт. Строительство началось в ноябре 2011 года; электростанция поставляет электричество потребителям с февраля 2014 года.

Станция расположена в пустыне Мохаве вблизи границы штата Калифорния со штатом Невада. Состав сооружений станции^[5]:

• три башни-концентратора, каждая высотой 140 м;
• три участка гелиостатов общей площадью 14,2 км², число гелиостатов на участках — 173 500 шт. (каждый состоит из двух зеркал по 7 м² суммарной площадью 14 м²).

Электростанция выполнена по двухконтурному принципу, первый контур осуществляет теплообмен с солнечными концентраторами, в качестве рабочего тела используется расплав термической соли. Получаемый в первом контуре разогретый расплав используется в течение суток во втором паровом контуре. В случае неблагоприятных погодных условий для получения пара используется сжигание природного газа. Для уменьшения потерь воды используется сухое охлаждение второго контура.

В 2014 году выработка электричества в месяц изменялась от 24 млн кВт·ч в феврале до 64 млн кВт·ч в июне^[6]. Проектная выработка электричества 1,08 млрд кВт·ч/год, КИУМ станции 31 %.

Стоимость строительства составила 2,2 млрд $.

По сравнению с газовыми электростанциями СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей^[7].

С 2014 года над станцией каждый год гибнет более 6000 птиц^[8].

19 мая 2016 года на станции возник пожар из-за неправильного расположения зеркал, направляющих солнечный свет на бойлерную вышку^[9].

1. ↑ Ivanpah Solar Production Up 170% in 2015 (англ.), Breaking Energy, Pete Danko, 17.06.2015
2. ↑ Solar energy plant in California gets new partner in NRG (англ.) (недоступная ссылка). Power Engineering International. PennWell Corporation (28 October 2010). Дата обращения 29 октября 2010. Архивировано 20 февраля 2011 года.
3. ↑ Р.Б. Ахмедов, И.В. Баум, В.А. Пожарнов, В.М. Чаховский. Солнечные электрические станции. — М.: ВИНИТИ, 1986. — Т. 1. — С. 8. — 120 с. — 500 экз.
4. ↑ Михаил Берёзкин. Укрощение Солнца (рус.) // Наука и жизнь : журнал. — 2013. — № 12. — С. 19—25. — ISSN 0028-1263.
5. ↑  (англ.) Project Description, The California Energy Commission
6. ↑  (англ.) More Problems for CSP: Ivanpah Solar Plant Falling Short of Expected Electricity Production, Pete Danko, Breaking Energy, 30.10.2014
7. ↑ Кассандра Суит (перевёл Алексей Невельский). Гигантская солнечная электростанция в Калифорнии убивает птиц.. Гелиотермальная станция стоимостью $2,2 млрд может стать последним таким проектом: она нагревает воздух до 540 градусов по Цельсию, регуляторы и биологи считают это причиной смерти десятков птиц (рус.). Ведомости, перевод из The Wall Street Journal (13 февраля 2014). Дата обращения 6 июня 2016.
8. ↑ Над крупнейшей солнечной электростанцией сгорает по 6 тысяч птиц в год. И с этим ничего не могут сделать
9. ↑ Mirrors blamed for fire at world’s largest solar plant (англ.) (недоступная ссылка). bigstory.ap.org (19 May 2016). Дата обращения 9 октября 2016. Архивировано 11 октября 2016 года.
   Павел Котляр. Солнечная электростанция сгорела на работе (рус.). Газета.Ru (23 мая 2016). Дата обращения 9 октября 2016.
   Михаил Котов. Управляющий компьютер подверг солнечную электростанцию в США самосожжению (рус.). life.ru (23 мая 2016). Дата обращения 19 сентября 2016.

Космическая энергетика — Википедия

Вид дистанционного манипулятора на фоне Земли, освещенной солнечными лучами

Космическая энергетика — вид альтернативной энергетики, предусматривающий использование энергии Солнца для выработки электроэнергии, с расположением энергетической станции на земной орбите или на Луне.

Хронология развития космической энергетики[править | править код]

1968 : Питер Глейзер представил идею больших солнечных спутниковых систем с солнечным коллектором размером в квадратную милю на высоте геостационарной орбиты (ГСО 36000 км над экватором), для сбора и преобразования энергии солнца в электромагнитный пучок СВЧ для передачи полезной энергии на большие антенны на Земле.

1970 : Министерство энергетики США и NASA рассмотрело проектирование и технико-экономических обоснование спутника Solar Power Satellite (SPS).

1973 : Питер Глейзер получил патент США номер 3781647 за его метод передачи мощности на большие расстояния (например, от спутника на поверхность Земли) с помощью микроволн от больших антенн на спутнике на ректенны на Земле.^[1]

1990 :»Исследовательским центром им. М. В. Келдыша» разработана концепция энергоснабжения Земли из космоса с использованием низких околоземных орбит. «Уже в 2020—2030 годы можно создать 10—30 космических электростанций, каждая из которых будет состоять из десяти космических энергомодулей. Планируемая суммарная мощность станций будет равна 1,5—4,5 ГВт, а суммарная мощность у потребителя на Земле — 0,75—2,25 ГВт». Далее планировалось к 2050—2100 годам довести количество станций до 800 единиц, а конечную мощность у потребителя до 960 ГВт. Однако на сегодняшний день неизвестно даже о создании рабочего проекта на основе этой концепции^{[источник не указан 3104 дня]};

1994 : ВВС США проводят эксперимент с использованием расширенных Фотоэлектрических спутников запущенных на низкую орбиту Земли с помощью ракеты.

1995-1997 : NASA провело исследование космической солнечной энергии, её концепции и технологий.

1998 : Космическое агентство Японии начинает программу развития космической солнечной электрической системы, которая продолжается и по сей день.

1999 : Началась программа NASA космическая солнечная энергия.

2002 : Джон Манкинс NASA дал показания в палате представителей США, говоря: «Крупномасштабное солнечная спутниковая система является очень сложной интегрированной системой и требует многочисленных значительных достижений в области современных технологий. Был разработан технологический план, в котором определён алгоритм разработки всех необходимых технологий — в течение нескольких десятилетий.

2000 : Космическое агентство Японии объявило о планах провести дополнительные исследования и запуск экспериментального спутника с 10 киловатт и 1 МВт мощности.^[2]

2009 : Японское агентство аэрокосмических исследований объявило о своих планах вывести на орбиту спутник солнечной энергии, которые будут передавать энергию на Землю с помощью микроволн. Они надеются вывести первый прототип орбитального спутника к 2030 году.^[3]

2009 : Компания Solaren расположенная в Калифорнии (США) подписала договор с компанией PG&E о том, что последняя будет покупать энергию, которую Solaren произведет в космосе. Мощность будет составлять 200 МВт. По плану этой энергией будут питаться 250 000 домов. Реализация проекта планируется на 2016 год.^[4]

2010 : Компания Shimizu опубликовала статью, в которой рассказывается о возможностях создания гигантской лунной энергетической станции на существующих сегодня технологиях^[5]

2011 : Объявлено о проекте нескольких японских корпораций, который должен быть реализован на базе 40 спутников с прикрепленными солнечными батареями. Флагманом проекта должна стать корпорация Mitsubishi. Передача на землю будет осуществляться с применением электромагнитных волн, приёмником должно стать «зеркало» диаметром около 3 км, которое будет находиться в пустынном районе океана. По состоянию на 2011 год планируется запустить проект в 2012 году

2013 : Главное научное учреждение Роскосмоса — ЦНИИмаш выступил с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1-10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям. В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное.^[6]

В печати последние несколько десятилетий публикуются подробные изложения теории и расчёта ОЭС^[7][8][9].

Проект ФГУП НПО им. Лавочкина предполагает использовать солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ-диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше^[10]

Схематическое изображение, показывающие разницу в количестве лучей, попадающих на земную солнечную станцию (слева) и на космическую (справа)

История идеи[править | править код]

Изначально идея появилась в 1970-х годах. Появление такого проекта было связано с энергетическим кризисом. В связи с этим правительство США выделило 20 миллионов долларов космическому агентству NASA и компании Boeing для расчёта целесообразности проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).

После всех расчётов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы 5000 мегаватт энергии, после передачи на землю оставалось бы 2000 мегаватт. Чтобы понять много это или нет, стоит сравнить эту мощность с Красноярской ГЭС, мощность которой составляет 6000 мегаватт. Но примерная стоимость такого проекта 1 триллион долларов, что и послужило причиной закрытия программы.

Схема технологии[править | править код]

Система предполагает наличие аппарата-излучателя, находящегося на геостационарной орбите. Предполагается преобразовывать солнечную энергию в форму, удобную для передачи (СВЧ, лазерное излучение), и передавать на поверхность в «концентрированном» виде. В этом случае на поверхности необходимо наличие «приёмника», воспринимающего эту энергию^[11].

Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей:

• средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга;
• средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер;
• средства получения энергии на земле, например, через ректенны.

Космический аппарат будет находиться на ГСО и ему не нужно поддерживать себя против силы тяжести. Он также не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури.

Актуальность в наши дни[править | править код]

Так как за 40 лет со времени появления идеи солнечные батареи сильно упали в цене и увеличились в производительности, а грузы на орбиту стало доставлять дешевле, в 2007 году «Национальное космическое общество» США представило доклад в котором говорит о перспективах развития космической энергетики в наши дни.^[12]

Преимущества системы[править | править код]

• Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и времени года.
• Практически полное отсутствие перерывов так как кольцевая система спутников, опоясывающая Землю, в любой момент времени будет иметь хотя бы один, освещаемый Солнцем.

Проект космической энергетики представленный компанией Shimizu в 2010 году. По задумке японских инженеров это должен быть пояс из солнечных батарей протянутый по всему экватору Луны (11 тыс. километров) и шириной 400 километров.^[13]

Солнечные панели[править | править код]

Так как производство и транспортировка такого количества солнечных батарей с земли не представляется возможным, то по замыслу ученых солнечные элементы должны будут производиться прямо на Луне. Для этого можно использовать лунный грунт из которого можно делать солнечные батареи.^[14]

Передача энергии[править | править код]

Энергия с этого пояса будет передаваться радиоволнами с помощью громадных 20 километровых антенн и приниматься ректеннами здесь, на Земле. Второй способ передачи который может использоваться это передача световым лучом с помощью лазеров и прием свето-уловителем на земле.^[15]

Преимущества системы[править | править код]

Так как на Луне нет атмосферы и погодных явлений, энергию можно будет вырабатывать почти круглосуточно и с большим коэффициентом эффективности.

Дэвид Крисуэлл предположил, что Луна является оптимальным местом для солнечных электростанций.^[16][17] Основное преимущество размещения солнечных коллекторов энергии на Луне в том, что большая часть солнечных батарей может быть построена из местных материалов, вместо земных ресурсов, что значительно снижает массу и, следовательно, расходы по сравнению с другими вариантами космических солнечных электростанций.

Технологии применяющиеся в космической энергетике[править | править код]

Беспроводная передача энергии на Землю[править | править код]

Беспроводная передача электроэнергии была предложена на ранней стадии в качестве средства для передачи энергии от космической или Лунной станции к Земле. Энергия может быть передана с помощью лазерного излучения или СВЧ на различных частотах в зависимости от конструкции системы. Какой выбор был сделан, чтобы передача излучения была не ионизирующей, во избежание возможных нарушений экологии или биологической системы региона получения энергии? Верхний предел для частоты излучения установлен таким, чтобы энергия на один фотон не вызывала ионизацию организмов при прохождении через них. Ионизация биологических материалов начинается только с ультрафиолетового излучения и, как следствие, проявляется при более высоких частотах, поэтому большое количество радиочастот будет доступно для передачи энергии.

Лазеры[править | править код]

Исследователи НАСА работали в 1980-х годах с возможностью использования лазеров для излучения энергии между двумя точками в пространстве.^[18] В перспективе эта технология станет альтернативным способом передачи энергии в космической энергетике. В 1991 году начался проект SELENE, который предполагал создание лазеров для космической энергетики, в том числе и для излучения энергии лазером на лунные базы.^[18] В 1988 Грант Логан предложили использовать лазер размещенный на Земле, чтобы обеспечить энергией космические станции, предположительно это можно было осуществить в 1989.^[18] Предлагалось использование солнечных элементов из алмаза при температуре 300 °C для преобразования ультрафиолетового лазерного излучения. Проект SELENE продолжал работать над этой концепцией, пока не был официально закрыт в 1993 после двух лет исследований, так и не осуществив тестирования технологии на большие расстояния. Причина закрытия: высокая стоимость осуществления.^[18]

Преобразование солнечной энергии в электрическую[править | править код]

Фотоэлемент на основе поликристаллического кремния

В космической энергетике (в существующих станциях и при разработках космических электростанций) единственный способ эффективного получения энергии это использование фотоэлементов. Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века. Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %.^[19] В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43 %^[20].

Получение энергии от СВЧ волн испускаемых спутником[править | править код]

Так же важно почеркнуть способы получения энергии. Один из них это получение энергии с помощью ректенн. Ректенна (выпрямляющая антенна) — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на неё волны в энергию постоянного тока. Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например диод). В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого, при наличии падающей волны, появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решётки.

Космическая солнечная энергия — энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков, на Землю падает примерно 35 % энергии от той, которая попала в атмосферу.^[21] Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96 % времени. Таким образом, фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли (на высоте 36000 км) будет получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли^[22] и даже больше когда космический аппарат будет ближе к Солнцу чем Земля.^[22] Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблемы с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы.

С другой стороны, главный недостаток космической энергетики и по сей день является её высокая стоимость. Средства, затраченные на вывод на орбиту системы общей массой 3 млн т. окупятся только в течение 20 лет, и это если принимать в расчёт удельную стоимость доставки грузов с Земли на рабочую орбиту 100 $/кг. Нынешняя же стоимость вывода грузов на орбиту намного больше.

Вторая проблема создания ОЭС — большие потери энергии при передаче. При передаче энергии на поверхность Земли будет потеряны, по крайней мере, 40-50 %.^[21][23]

По данным американских исследований 2008 года, есть пять основных технологических проблем, которые наука должна преодолеть, чтобы космическая энергия стала легкодоступной:^[21]

• Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.

• Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.

• Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.

• Низкая стоимость космических ракет-носителей.

Другие способы использования космической энергии[править | править код]

Использование электроэнергии в космических полетах[править | править код]

Кроме того, чтобы излучать энергию на Землю, спутники ОЭС могут также питать межпланетные станции и космические телескопы. Так же это может быть безопасной альтернативой ядерным реакторам на корабле который полетит на красную планету.^[24] Другой сектор, который может извлечь выгоду из ОЭС будет космический туризм.^[21]

1. ↑ Glaser, Peter E. Method And Apparatus For Converting Solar Radiation To Electrical Power (англ.) // United States Patent 3,781,647 : journal. — 1973. — 25 December.
2. ↑ Space Future — Conceptual Study of A Solar Power Satellite, SPS 2000
3. ↑ Japan to Beam Solar Power from Space on Lasers — FoxNews.com
4. ↑ Калифорния построит первую в мире космическую электростанцию
5. ↑ «Кольцо Луны»
6. ↑ Институт Роскосмоса предлагает заняться добычей энергии на орбите
7. ↑ «Солнечная эра» в энергетике «Техника-молодежи» 1973 г № 3, с.11, 26—27, 40, обл.4
8. ↑ § 6. Орбитальные энергостанции. Левантовский В. И. Механика космического полета в элементарном изложении
9. ↑ В. А. Грилихес. Солнечные космические энергостанции (Л.: Наука, 1986) и др. книги
10. ↑ Электростанция на орбите Земли
11. ↑ http://www.ursi.org/files/Appendices070529.pdf
12. ↑ Space-Based Solar Power As an Opportunity for Strategic Security
13. ↑ LUNA RING/Shimizu’s Dream — Shimizu Corporation
14. ↑ Учёные предлагают делать электростанции из лунной пыли
15. ↑ Лунный пояс переправит Земле энергию по лучу
16. ↑ University of Houston: Tip Sheets
17. ↑ David R. Criswell — Publications and Abstracts
18. ↑ ^{1 2 3 4} «My Involvement with Laser Power Beaming»
19. ↑ Технологии. Поликремниевые фотоэлементы
20. ↑ Солнечные батареи с рекордным КПД
21. ↑ ^{1 2 3 4} Манкинс, Джон С. (2008). «Солнечная энергия космического базирования»
22. ↑ ^{1 2} Солнечная энергия из космоса
23. ↑ Геннадий Малышев. Орбитальные энергостанции остались на бумаге ввиду отсутствия орбитальных потребителей и непреодолимых проблем сброса энергии на наземные потребители (неопр.). из Независимая газета от 24.01.2001. Космический мир. Дата обращения 10 января 2011. Архивировано 10 июля 2012 года.
24. ↑ свежий взгляд на космическую энергию

Солнечная электростанция — это… Что такое Солнечная электростанция?

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Типы солнечных электростанций

---

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

• СЭС башенного типа
• СЭС тарельчатого типа
• СЭС, использующие фотобатареи
• СЭС, использующие параболические концентраторы
• Комбинированные СЭС
• Аэростатные солнечные электростанции

СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача — это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности. <Солнечная башня, Севилья, Испания. Построена в 2007 году.

СЭС в Крыму

В Крыму, в городе Щёлкино, была построена СЭС башенного типа в качестве резервного источника электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них — система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией . Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована^[1]. 45.402647, 35.86284745°24′09.53″ с. ш. 35°51′46.25″ в. д. / 45.402647° с. ш. 35.862847° в. д. ^(G) (O)

В 2011 году в Крыму возле села Охотниково компания Activ Solar построила солнечную электростанцию общей мощностью 80 МВт на более чем 160 гектарах. Электростанция состоит из примерно 360 000 модулей и может вырабатывать до 100 ГВтч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения потребностей до 20000 домохозяйств. Проект разделен на четыре очереди по 20 МВт каждая. Строительство первых двух очередей было завершено в июле 2011, третья и четвертая в октябре того же года. ^[2]

Та же компания Activ Solar в январе 2012 года объявила о завершении строительства и начале ввода в эксплуатацию солнечной электростанции «Перово» на 100 МВт. По состоянию на январь 2012 года это самая мощная электростанция в мире. ^[3]

СЭС тарельчатого типа

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал — нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи

Основная статья: Фотовольтаическая станция

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

СЭС использующие параболические концентраторы

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

СЭС, использующие двигатель Стирлинга

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%^[4]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Комбинированные СЭС

Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Крупнейшие фотоэлектростанции в мире

Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире

Пиковая мощность	Местонахождение	Описание	МВтч * год
247 МВт	Агуа-Калиенте, Аризона, США
213 МВт	Чаранка, Гуджарат, Индия
200 МВт	Голмуд, Китай		317 200
100 МВт	Перово, Крым, Украина	440 000 солнечных модулей	132 500 [5]
97 МВт	Сарния, Канада	более 1 000 000 солнечных модулей	120 000
84,7 МВт	Эберсвальде, Германия	317 880 солнечных модулей	82 000
84.2 МВт	Монтальто-ди-Кастро, Италия
80.7 МВт	Финстервальде, Германия
80 МВт	Охотниково, Крым, Украина	360 000 солнечных модулей	100 000 [6]
73 МВт	Лопбури, Таиланд	540 000 солнечных модулей	105 512
46.4 МВт	Амарележа, Португалия	более 262 000 солнечных модулей
43 МВт	Староказачье, Украина	185 952 солнечных модулей
34 МВт	Арнедо, Испания	172 000 солнечных модулей	49 936
33 МВт	Кюрбан, Франция	145 000 солнечных модулей	43 500
31.55 МВт	Митяево, Крым, Украина	134 760 солнечных модулей	40 000 [7]
11 МВт	Серпа, Португалия	52 000 солнечных модулей
7,5 МВт	Родниково, Крым, Украина	32 600 солнечных модулей	9 683

Примечания