Գործընթաց, որը առաջացնում է արևային էներգիա: Արեգակնային էներգիայի փոխակերպման սկզբունքը, դրա կիրառումը և հեռանկարները

Ամեն օր նվազում է ածխի, նավթի, գազի համաշխարհային պաշարների քանակը, այսինքն՝ այն ամենը, ինչ այսօր մեզ ծառայում է որպես էներգիայի աղբյուր։ Եվ մոտ ապագայում մարդկությունը կհասնի նրան, որ հանածո վառելիքը պարզապես չի մնա։ Ուստի բոլոր երկրներն ակտիվորեն փրկություն են փնտրում մեզ սրընթաց մոտեցող աղետից։ Եվ առաջին փրկության միջոցը, որ գալիս է մտքին, իհարկե, արևի էներգիան է, որը մարդիկ անհիշելի ժամանակներից օգտագործել են հագուստ չորացնելու, տները լուսավորելու և ճաշ պատրաստելու համար։ Սա առաջացրեց այլընտրանքային էներգիայի ոլորտներից մեկը՝ արևային էներգիան։

Արեգակնային էներգիայի էներգիայի աղբյուրը արևի լույսի էներգիան է, որը հատուկ կառույցների միջոցով վերածվում է ջերմության կամ էլեկտրականության: Ըստ մասնագետների՝ ընդամենը մեկ շաբաթվա ընթացքում Երկրի մակերեսը արևից ստանում է էներգիայի այնպիսի քանակություն, որը գերազանցում է բոլոր տեսակի վառելիքի համաշխարհային պաշարների էներգիան։ Եվ չնայած այլընտրանքային էներգիայի այս ոլորտի զարգացման տեմպերը անշեղորեն աճում են, արևային էներգիան դեռևս ունի ոչ միայն առավելություններ, այլև թերություններ:

Եթե ​​հիմնական առավելությունները ներառում են մատչելիությունը, և ամենակարևորը էներգիայի աղբյուրի անսպառությունը, ապա թերությունները ներառում են.

• արևից ստացված էներգիայի կուտակման անհրաժեշտությունը,
• օգտագործվող սարքավորումների զգալի արժեքը,
• կախվածությունը եղանակային պայմաններից և օրվա ժամից,
• էլեկտրակայաններից բարձր մթնոլորտային ջերմաստիճանի բարձրացում և այլն:

Արեգակնային ճառագայթման թվային բնութագրերը

Կա այնպիսի ցուցանիշ, ինչպիսին է արեգակնային հաստատունը։ Դրա արժեքը 1367 Վտ է։ Հենց սա է էներգիայի քանակությունը 1 քմ-ի համար։ Երկիր մոլորակ. Սակայն մթնոլորտի պատճառով Երկրի մակերեսին մոտ 20-25%-ով ավելի քիչ էներգիա է հասնում: Հետևաբար, արեգակնային էներգիայի արժեքը մեկ քառակուսի մետրի վրա, օրինակ, հասարակածում 1020 Վտ է։ Եվ հաշվի առնելով ցերեկային ու գիշերվա փոփոխությունը, հորիզոնից բարձր արեգակի անկյան փոփոխությունը, այս ցուցանիշը նվազում է մոտ 3 անգամ։

Բայց որտեղի՞ց է գալիս այս էներգիան: Գիտնականներն առաջին անգամ սկսել են ուսումնասիրել այս հարցը դեռ 19-րդ դարում, և վարկածները բոլորովին այլ էին։ Այսօր հսկայական քանակությամբ ուսումնասիրությունների արդյունքում հավաստիորեն հայտնի է, որ արեգակնային էներգիայի աղբյուրը ջրածնի 4 ատոմները հելիումի միջուկի վերածելու ռեակցիան է։ Այս գործընթացի արդյունքում զգալի քանակությամբ էներգիա է ազատվում: Օրինակ՝ 1 գ-ի փոխակերպման ժամանակ արձակված էներգիան։ ջրածինը համեմատելի է 15 տոննա բենզինի այրման ժամանակ արտանետվող էներգիայի հետ։

Արևային էներգիայի փոխակերպում

Մենք արդեն գիտենք, որ արևից ստացվող էներգիան պետք է վերածվի որևէ այլ ձևի։ Դրա անհրաժեշտությունն առաջանում է այն պատճառով, որ մարդկությունը դեռ չունի այնպիսի սարքեր, որոնք կարող են սպառել արեգակնային էներգիան իր մաքուր տեսքով: Հետևաբար, մշակվեցին էներգիայի աղբյուրներ, ինչպիսիք են արևային կոլեկտորները և արևային վահանակները: Եթե ​​առաջինն օգտագործվում է ջերմային էներգիա արտադրելու համար, ապա երկրորդն ուղղակիորեն էլեկտրաէներգիա է արտադրում։

Արեգակնային էներգիան փոխարկելու մի քանի եղանակ կա.

• ֆոտոգալվանա;
• ջերմային օդի էներգիա;
• արևային ջերմային էներգիա;
• օգտագործելով արևային փուչիկներով էլեկտրակայաններ:

Ամենատարածված մեթոդը ֆոտոգալվանային է: Այս փոխակերպման սկզբունքը ֆոտոգալվանային արևային վահանակների կամ ինչպես կոչվում են նաև արևային վահանակների օգտագործումն է, որոնց միջոցով արևային էներգիան վերածվում է էլեկտրական էներգիայի: Որպես կանոն, նման վահանակները պատրաստված են սիլիցիումից, և դրանց աշխատանքային մակերեսի հաստությունը միլիմետրի մի քանի տասներորդն է: Նրանք կարող են տեղադրվել ցանկացած վայրում, կա միայն մեկ պայման՝ մեծ քանակությամբ արևի լույսի առկայություն։ Գերազանց տարբերակ բնակելի շենքերի և հասարակական շենքերի տանիքներին լուսանկարչական թիթեղներ տեղադրելու համար։

Բացի վերը քննարկված լուսանկարչական թիթեղներից, արեգակնային ճառագայթման էներգիան փոխակերպելու համար օգտագործվում են բարակ թաղանթային վահանակներ: Նրանք տարբերվում են իրենց նույնիսկ ավելի փոքր հաստությամբ, ինչը թույլ է տալիս նրանց տեղադրվել ցանկացած վայրում, սակայն նման վահանակների զգալի թերությունը նրանց ցածր արդյունավետությունն է: Հենց այս պատճառով է, որ դրանց տեղադրումը արդարացված կլինի միայն մեծ տարածքների համար։ Պարզապես զվարճանքի համար բարակ թաղանթով վահանակը կարող է տեղադրվել նույնիսկ նոութբուքի պատյանում կամ ձեռքի պայուսակի վրա:

Ջերմային օդային էներգիայում արևի էներգիան վերածվում է օդի հոսքի էներգիայի, որն այնուհետև ուղարկվում է տուրբոգեներատոր: Բայց արևային փուչիկներով էլեկտրակայանների օգտագործման դեպքում օդապարիկի ներսում առաջանում է ջրային գոլորշի։ Այս ազդեցությունը ձեռք է բերվում օդապարիկի մակերեսը տաքացնելով, որի վրա կիրառվում է ընտրովի ներծծող ծածկույթ, արևի լույսով: Այս մեթոդի հիմնական առավելությունը գոլորշու բավարար մատակարարումն է, որը բավական է վատ եղանակին և գիշերային ժամերին էլեկտրակայանի աշխատանքը շարունակելու համար։

Արեգակնային էներգիայի սկզբունքն է տաքացնել մակերեսը, որը կլանում է արևի ճառագայթները և կենտրոնացնում դրանք ստացված ջերմության հետագա օգտագործման համար: Ամենապարզ օրինակը ջեռուցման ջուրն է, որն այնուհետ կարող է օգտագործվել կենցաղային կարիքների համար, օրինակ՝ կոյուղիներին կամ մարտկոցներին մատակարարելու համար՝ խնայելով գազը կամ այլ վառելիքը: Արդյունաբերական մասշտաբով այս մեթոդով ստացված արևային ճառագայթման էներգիան վերածվում է էլեկտրական էներգիայի՝ օգտագործելով ջերմային շարժիչներ։ Նման համակցված էլեկտրակայանների կառուցումը կարող է տևել ավելի քան 20 տարի, սակայն արևային էներգիայի զարգացման տեմպերը չեն նվազում, այլ ընդհակառակը, անշեղորեն աճում են։

Որտե՞ղ կարելի է օգտագործել արևային էներգիան:

Արեգակնային էներգիան կարող է օգտագործվել բոլորովին այլ ոլորտներում՝ քիմիական արդյունաբերությունից մինչև ավտոմոբիլային արդյունաբերություն, խոհարարությունից մինչև տիեզերական ջեռուցում: Օրինակ, ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ արևային մարտկոցների օգտագործումը սկսվել է 1955 թվականից: Այս տարին նշանավորվեց առաջին մեքենայի թողարկմամբ, որն աշխատում էր արևային մարտկոցներով։ Այսօր նման մեքենաներ են արտադրում BMW-ն, Toyota-ն և այլ խոշոր ընկերություններ։

Առօրյա կյանքում արևային էներգիան օգտագործվում է սենյակների ջեռուցման, լուսավորության և նույնիսկ ճաշ պատրաստելու համար։ Օրինակ, փայլաթիթեղից և ստվարաթղթից պատրաստված արևային վառարանները, ՄԱԿ-ի նախաձեռնությամբ, ակտիվորեն օգտագործվում են փախստականների կողմից, ովքեր քաղաքական ծանր իրավիճակի պատճառով ստիպված են եղել լքել իրենց տները։ Ավելի բարդ արևային վառարաններ օգտագործվում են մետաղների ջերմային մշակման և ձուլման համար։ Ամենամեծ նման վառարաններից մեկը գտնվում է Ուզբեկստանում։

Արեգակնային էներգիայի օգտագործման ամենահետաքրքիր գյուտերը ներառում են.

• Պաշտպանիչ պատյան հեռախոսի համար ֆոտոցելով, որը նաև լիցքավորիչ է։
• Ուսապարկ, որի վրա ամրացված է արևային մարտկոց։ Այն թույլ կտա լիցքավորել ոչ միայն հեռախոսը, այլ նաև պլանշետը և նույնիսկ տեսախցիկը, ընդհանրապես ցանկացած էլեկտրոնիկա, որն ունի USB մուտք:
• Արևային Bluetooth ականջակալներ.

Իսկ ամենակրեատիվ գաղափարը հատուկ կտորից պատրաստված հագուստն է։ Բաճկոն, փողկապ և նույնիսկ լողազգեստ՝ այս ամենը կարող է դառնալ ոչ միայն ձեր զգեստապահարանի իրը, այլև լիցքավորիչը:

Այլընտրանքային էներգիայի զարգացումը ԱՊՀ երկրներում

Այլընտրանքային էներգիան, այդ թվում՝ արևային, բարձր տեմպերով է զարգանում ոչ միայն ԱՄՆ-ում, Եվրոպայում կամ Հնդկաստանում, այլ նաև ԱՊՀ երկրներում, այդ թվում՝ Ռուսաստանում, Ղազախստանում և հատկապես Ուկրաինայում։ Օրինակ՝ Ղրիմում կառուցվել է նախկին Խորհրդային Միության ամենամեծ արեւային էլեկտրակայանը՝ Պերովոն։ Դրա շինարարությունն ավարտվել է 2011 թվականին։ Այս էլեկտրակայանը դարձավ ավստրիական Activ Solar ընկերության 3-րդ նորարարական նախագիծը։ Պերովոյի գագաթնակետային հզորությունը մոտ 100 ՄՎտ է։

Իսկ նույն թվականի հոկտեմբերին Activ Solar-ը գործարկեց մեկ այլ արևային էլեկտրակայանը՝ Օխոտնիկովոն, նույնպես Ղրիմում։ Նրա հզորությունը 80 ՄՎտ էր։ Օխոտնիկովոն նույնպես ստացել է ամենամեծի կարգավիճակ, բայց Կենտրոնական և Արևելյան Եվրոպայում։ Կարելի է ասել, որ այլընտրանքային էներգիան Ուկրաինայում հսկայական քայլ է կատարել դեպի անվտանգ և անսպառ էներգիա։

Ղազախստանում իրավիճակը մի փոքր այլ է թվում. Հիմնականում այլընտրանքային էներգիայի զարգացումն այս երկրում տեղի է ունենում միայն տեսականորեն։ Հանրապետությունը հսկայական ներուժ ունի, բայց այն դեռ ամբողջությամբ չի իրացվել։ Իհարկե, կառավարությունը զբաղվում է այս խնդրով, և նույնիսկ Ղազախստանում այլընտրանքային էներգիայի զարգացման ծրագիր է մշակվել, սակայն վերականգնվող աղբյուրներից, մասնավորապես արևից ստացվող էներգիայի տեսակարար կշիռը 1%-ից չի լինելու։ երկրի ընդհանուր էներգետիկ հաշվեկշռում։ Մինչեւ 2020 թվականը նախատեսվում է գործարկել միայն 4 արեւային էլեկտրակայան, որոնց ընդհանուր հզորությունը կկազմի 77 ՄՎտ։

Այլընտրանքային էներգետիկան Ռուսաստանում նույնպես զարգանում է զգալի տեմպերով։ Բայց, ինչպես ասաց էներգետիկայի փոխնախարարը, այս ոլորտում ուշադրության կենտրոնում են հիմնականում Հեռավորարևելյան շրջանները։ Օրինակ՝ Յակուտիայում ամենահեռավոր հյուսիսային գյուղերում գործող 4 արևային էլեկտրակայանների ընդհանուր թողարկումը կազմել է ավելի քան 50 հազար կՎտ/ժ։ Դա թույլ տվեց խնայել ավելի քան 14 տոննա թանկարժեք դիզվառելիք։ Արեգակնային էներգիայի օգտագործման մեկ այլ օրինակ է Լիպեցկի շրջանում կառուցվող բազմաֆունկցիոնալ ավիացիոն համալիրը։ Էլեկտրաէներգիան դրա շահագործման համար կարտադրի առաջին արևային էլեկտրակայանը, որը նույնպես կառուցված է Լիպեցկի շրջանում։

Այս ամենը թույլ է տալիս անել հետևյալ եզրակացությունը՝ այսօր բոլոր երկրները, նույնիսկ ոչ ամենազարգացածները, ձգտում են հնարավորինս մոտենալ նվիրական նպատակին՝ այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրների օգտագործմանը։ Ի վերջո, էլեկտրաէներգիայի սպառումն օրեցօր աճում է, իսկ շրջակա միջավայր վնասակար արտանետումների քանակը օրեցօր ավելանում է։ Եվ շատերն արդեն հասկանում են, որ մեր ապագան ու մեր մոլորակի ապագան կախված է միայն մեզնից։

Ռ. Աբդուլինա

Ուկրաինան ապավինում է արևային էներգիային

Մարդիկ այլևս չեն պատկերացնում կյանքն առանց էլեկտրաէներգիայի, և ամեն տարի էներգիայի կարիքն ավելի ու ավելի է աճում, մինչդեռ էներգետիկ ռեսուրսների պաշարները, ինչպիսիք են նավթը, գազը և ածուխը, արագորեն նվազում են: Մարդկությունը այլընտրանք չունի էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներից օգտվելուց բացի այլ տարբերակ: Էլեկտրաէներգիա արտադրելու եղանակներից մեկը արեգակնային էներգիայի փոխակերպումն է ֆոտոբջիջների միջոցով: Մարդիկ համեմատաբար վաղուց իմացան, որ հնարավոր է օգտագործել արևային էներգիան, բայց սկսեցին ակտիվորեն զարգացնել այն միայն վերջին 20 տարում։ Վերջին տարիներին շարունակական հետազոտությունների, նոր նյութերի կիրառման և դիզայներական կրեատիվ լուծումների շնորհիվ հնարավոր է դարձել զգալիորեն բարձրացնել արևային մարտկոցների արդյունավետությունը: Շատերը կարծում են, որ ապագայում մարդկությունը կկարողանա հրաժարվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավանդական մեթոդներից՝ հօգուտ արևային էներգիայի և ստանալ այն արևային էլեկտրակայանների միջոցով։

Արեւային էներգիա

Արևային էներգիան ոչ ավանդական եղանակով էլեկտրաէներգիա արտադրելու աղբյուրներից է, հետևաբար այն դասակարգվում է որպես այլընտրանքային էներգիայի աղբյուր։ Արևային էներգիան օգտագործում է արևի ճառագայթումը և այն վերածում էլեկտրականության կամ էներգիայի այլ ձևերի: Արեգակնային էներգիան ոչ միայն էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի աղբյուր է, քանի որ... Արեգակնային էներգիան փոխակերպելիս ոչ մի վնասակար կողմնակի արտադրանք չի արտազատվում, սակայն արևային էներգիան նաև այլընտրանքային էներգիայի ինքնավերականգնվող աղբյուր է։

Ինչպես է աշխատում արևային էներգիան

Տեսականորեն դժվար չէ հաշվարկել, թե որքան էներգիա կարելի է ստանալ արեգակնային էներգիայի հոսքից, վաղուց հայտնի է, որ Արևից Երկիր տարածությունն անցնելով և ընկնելով 1 մ² մակերես ունեցող մակերեսի վրա: 90° անկյան տակ արևային հոսքը մթնոլորտ մուտքի մոտ կրում է էներգիայի լիցք, որը հավասար է 1367 Վտ/մ², սա այսպես կոչված արևային հաստատունն է: Սա իդեալական տարբերակ է իդեալական պայմաններում, որին, ինչպես գիտենք, գործնականում անհնար է հասնել։ Այսպիսով, մթնոլորտի միջով անցնելուց հետո առավելագույն հոսքը, որը կարելի է ստանալ, կլինի հասարակածի մոտ և կկազմի 1020 Վտ/մ², բայց միջին օրական արժեքը, որը մենք կարող ենք ստանալ, 3 անգամ ավելի քիչ կլինի ցերեկվա և գիշերվա փոփոխության պատճառով։ և արեգակնային հոսքի անկման անկյան փոփոխությունը։ Իսկ բարեխառն լայնություններում ցերեկվա և գիշերվա փոփոխությունն ուղեկցվում է նաև եղանակների փոփոխությամբ և դրա հետ մեկտեղ ցերեկային ժամերի տևողությամբ, ուստի բարեխառն լայնություններում ստացված էներգիայի քանակը կկրճատվի ևս 2 անգամ։

Արեգակնային էներգիայի մշակում և բաշխում

Ինչպես բոլորս գիտենք, վերջին մի քանի տարիներին արևային էներգիայի զարգացումը տարեցտարի մեծ թափ է հավաքում, բայց փորձենք հետևել զարգացման դինամիկային։ Դեռևս 1985 թվականին համաշխարհային արևային հզորությունը կազմում էր ընդամենը 0,021 ԳՎտ: 2005 թվականին դրանք արդեն կազմում էին 1656 ԳՎտ։ 2005 թվականը համարվում է արևային էներգիայի զարգացման շրջադարձային կետ, հենց այս տարվանից մարդիկ սկսեցին ակտիվորեն հետաքրքրվել արևային էներգիայով աշխատող էլեկտրական համակարգերի հետազոտությամբ և մշակմամբ: Հետագա դինամիկան կասկած չի թողնում (2008-15,5 ԳՎտ, 2009-22,8 ԳՎտ, 2010-40 ԳՎտ, 2011-70 ԳՎտ, 2012-108 ԳՎտ, 2013-150 ԳՎտ, 2014-203 ԳՎտ): Եվրամիության երկրները և ԱՄՆ-ն արևային էներգիայի օգտագործման հարցում ձեռք են տալիս, միայն ԱՄՆ-ում և Գերմանիայում արտադրական և գործառնական ոլորտում զբաղված է ավելի քան 100 հազար մարդ։ Նաև Իտալիան, Իսպանիան և, իհարկե, Չինաստանը կարող են պարծենալ արևային էներգիայի զարգացման գործում իրենց ձեռքբերումներով, ինչը, եթե ոչ արևային մարտկոցների շահագործման առաջատարը, այսպիսով արևային մարտկոցներ արտադրողը մեծացնում է արտադրության տեմպերը: տարեցտարի:

Արեգակնային էներգիայի օգտագործման առավելություններն ու թերությունները

Առավելությունները: 1) շրջակա միջավայրի բարեկեցություն - չի աղտոտում շրջակա միջավայրը. 2) մատչելիություն - ֆոտոբջիջները հասանելի են ոչ միայն արդյունաբերական օգտագործման, այլև մասնավոր մինի արևային էլեկտրակայաններ ստեղծելու համար. 3) էներգիայի աղբյուրի անսպառությունը և ինքնավերականգնումը. 4) էլեկտրաէներգիայի արտադրության անընդհատ նվազում.
Թերություններ: 1) եղանակային պայմանների և օրվա ժամի ազդեցությունը արտադրողականության վրա. 2) էներգիան խնայելու համար անհրաժեշտ է էներգիա կուտակել. 3) ցածր արտադրողականություն բարեխառն լայնություններում՝ սեզոնների փոփոխության պատճառով. 4) արեւային էլեկտրակայանի վերեւում օդի զգալի տաքացում. 5) ֆոտոբջիջների մակերեսը աղտոտվածությունից պարբերաբար մաքրելու անհրաժեշտությունը, և դա խնդրահարույց է ֆոտոբջիջների տեղադրմամբ զբաղեցրած հսկայական տարածքների պատճառով. 6) կարելի է խոսել նաև սարքավորումների համեմատաբար բարձր արժեքի մասին, չնայած տարեցտարի ինքնարժեքը նվազում է, բայց առայժմ կարիք չկա խոսել էժան արևային էներգիայի մասին։

Արեգակնային էներգիայի զարգացման հեռանկարները

Այսօր արևային էներգիայի զարգացման համար մեծ ապագա է կանխատեսվում, տարեցտարի ավելի ու ավելի շատ նոր արևային էլեկտրակայաններ են կառուցվում, որոնք ապշեցնում են իրենց մասշտաբներով և տեխնիկական լուծումներով։ Նաև, ֆոտոբջիջների արդյունավետության բարձրացմանն ուղղված գիտական ​​հետազոտությունները չեն դադարում։ Գիտնականները հաշվարկել են, որ եթե մենք ծածկենք Երկիր մոլորակի ցամաքային զանգվածը 0,07%-ով, ֆոտոբջիջների արդյունավետությունը 10%, ապա էներգիան կբավականացնի ավելի քան 100%-ով մարդկության բոլոր կարիքները բավարարելու համար: Այսօր արդեն օգտագործվում են 30% արդյունավետությամբ ֆոտոբջիջներ։ Հետազոտության տվյալների համաձայն՝ հայտնի է, որ գիտնականների հավակնությունները խոստանում են այն հասցնել 85%-ի։

Արևային էլեկտրակայաններ

Արևային էլեկտրակայանները կառույցներ են, որոնց խնդիրն է արևային էներգիայի հոսքերը վերածել էլեկտրական էներգիայի: Արևային էլեկտրակայանների չափերը կարող են տարբեր լինել՝ սկսած մասնավոր մինի էլեկտրակայաններից մի քանի արևային մարտկոցներով մինչև հսկայական, որոնք զբաղեցնում են ավելի քան 10 կմ² տարածք:

Ի՞նչ տեսակի արևային էլեկտրակայաններ կան:

Բավականին երկար ժամանակ է անցել առաջին արևային էլեկտրակայանների կառուցումից, որի ընթացքում իրականացվել են բազմաթիվ նախագծեր և կիրառվել են բազմաթիվ հետաքրքիր նախագծային լուծումներ։ Ընդունված է բոլոր արևային էլեկտրակայանները բաժանել մի քանի տեսակների.
1. Աշտարակի տիպի արեւային էլեկտրակայաններ.
2. Արևային էլեկտրակայաններ, որտեղ արևային մարտկոցները ֆոտովոլտային բջիջներ են։
3. Սպասք արևային էլեկտրակայաններ.
4. Պարաբոլիկ արևային էլեկտրակայաններ.
5. Արևային վակուումային տիպի արևային էլեկտրակայաններ.
6. Խառը տիպի արեւային էլեկտրակայաններ.

Աշտարակի տիպի արևային էլեկտրակայաններ

Էլեկտրակայանի նախագծման շատ տարածված տեսակ: Դա բարձր աշտարակի կառույց է վերևում, որի ջրամբարը սև է ներկված՝ արտացոլված արևի լույսն ավելի լավ գրավելու համար: Աշտարակի շուրջ 2 մ²-ից ավելի մեծ հայելիներ կան, որոնք գտնվում են շրջանագծի մեջ, դրանք բոլորը միացված են մեկ կառավարման համակարգին, որը վերահսկում է հայելիների անկյան փոփոխությունը, որպեսզի նրանք միշտ արտացոլեն արևի լույսը և ուղղեն այն ուղիղ: աշտարակի վերևում գտնվող ջրի բաքին: Այսպիսով, արտացոլված արևի լույսը տաքացնում է ջուրը, որը գոլորշի է ձևավորում, իսկ հետո այդ գոլորշին պոմպերի միջոցով մատակարարվում է տուրբոգեներատորին, որտեղ էլ արտադրվում է էլեկտրաէներգիա։ Տանկի ջեռուցման ջերմաստիճանը կարող է հասնել 700 °C: Աշտարակի բարձրությունը կախված է արևային էլեկտրակայանի չափերից և հզորությունից և, որպես կանոն, սկսվում է 15 մ-ից, իսկ ամենամեծի բարձրությունն այսօր 140 մ է։Արևային էլեկտրակայանի այս տեսակը շատ տարածված է և նախընտրելի։ շատ երկրների կողմից՝ 20% բարձր արդյունավետության համար։

Ֆոտոցել տիպի արևային էլեկտրակայաններ

Ֆոտոբջիջները (արևային մարտկոցներ) օգտագործվում են արեգակնային հոսքը էլեկտրականության վերածելու համար: Այս տեսակի էլեկտրակայանները շատ տարածված են դարձել փոքր բլոկներում արևային մարտկոցների օգտագործման հնարավորության շնորհիվ, ինչը թույլ է տալիս արևային մարտկոցների օգտագործումը էլեկտրաէներգիա ապահովել ինչպես մասնավոր տներին, այնպես էլ խոշոր արդյունաբերական օբյեկտներին: Ավելին, արդյունավետությունը տարեցտարի աճում է և այսօր արդեն կան 30% արդյունավետությամբ ֆոտոբջիջներ։

Պարաբոլիկ արևային էլեկտրակայաններ

Այս տեսակի արևային էլեկտրակայանը նման է հսկայական արբանյակային ճաշատեսակների, որոնց ներսը ծածկված է հայելային թիթեղներով։ Սկզբունքը, որով տեղի է ունենում էներգիայի փոխակերպումը, նման է աշտարակային կայաններին մի փոքր տարբերությամբ. հայելիների պարաբոլիկ ձևը որոշում է, որ արևի ճառագայթները, որոնք արտացոլվում են հայելու ամբողջ մակերեսից, կենտրոնացած են կենտրոնում, որտեղ գտնվում է ընդունիչը։ հեղուկ, որը տաքանում է՝ առաջացնելով գոլորշի, որն էլ իր հերթին փոքր գեներատորների շարժիչ ուժն է հերթը։

Թիթեղային արևային էլեկտրակայաններ

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության սկզբունքը և մեթոդը նույնական են աշտարակային և պարաբոլիկ արևային էլեկտրակայաններին: Միակ տարբերությունը դիզայնի առանձնահատկություններն են: Անշարժ կառույցը, որը փոքր-ինչ նման է հսկա մետաղական ծառի, կլոր հարթ հայելիներ է պահում, որոնք կենտրոնացնում են արևի էներգիան ընդունիչի վրա:

Արևային վակուումային տիպի արևային էլեկտրակայաններ

Սա արեգակնային էներգիայի և ջերմաստիճանի տարբերությունների օգտագործման շատ անսովոր միջոց է: Էլեկտրակայանի կառուցվածքը բաղկացած է ապակե տանիքով, շրջանաձև հողամասից, որի կենտրոնում աշտարակն է։ Աշտարակը ներսից խոռոչ է, դրա հիմքում կան մի քանի տուրբիններ, որոնք պտտվում են ջերմաստիճանի տարբերությունից առաջացող օդի հոսքի շնորհիվ։ Ապակե տանիքի միջոցով արևը տաքացնում է գետնին և օդը սենյակի ներսում, և շենքը խողովակի միջոցով հաղորդակցվում է արտաքին միջավայրի հետ, և քանի որ սենյակից դուրս օդի ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր է, առաջանում է օդի հոսք, որը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: տարբերությունը։ Այսպիսով, գիշերը տուրբիններն ավելի շատ էլեկտրաէներգիա են արտադրում, քան ցերեկը։

Խառը արևային էլեկտրակայաններ

Սա այն դեպքում, երբ որոշակի տիպի արևային էլեկտրակայանները օգտագործում են, օրինակ, արևային կոլեկտորները որպես օժանդակ տարրեր՝ առարկաներին տաք ջրով և ջերմությամբ ապահովելու համար, կամ հնարավոր է միաժամանակ օգտագործել ֆոտոբջիջների հատվածները աշտարակի տիպի էլեկտրակայանում:

Արևային էներգիան զարգանում է բարձր տեմպերով, մարդիկ վերջապես լրջորեն մտածում են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների մասին՝ կանխելու անխուսափելիորեն մոտեցող էներգետիկ ճգնաժամը և բնապահպանական աղետը։ Թեև արևային էներգիայի առաջատարները դեռևս Միացյալ Նահանգներն են և Եվրամիությունը, մյուս համաշխարհային տերությունները աստիճանաբար սկսում են որդեգրել և օգտագործել արևային էլեկտրակայանների արտադրության և օգտագործման փորձն ու տեխնոլոգիաները: Կասկածից վեր է, որ վաղ թե ուշ արեգակնային էներգիան դառնալու է Երկրի վրա էներգիայի հիմնական աղբյուրը։

Արևը էներգիայի անսպառ, էկոլոգիապես մաքուր և էժան աղբյուր է: Ինչպես նշում են փորձագետները, շաբաթվա ընթացքում Երկրի մակերեսին հասնող արևային էներգիայի քանակը գերազանցում է նավթի, գազի, ածխի և ուրանի աշխարհի բոլոր պաշարների էներգիան 1 ։ Ըստ ակադեմիկոս Ժ.Ի. Ալֆերովա, «մարդկությունն ունի հուսալի բնական ջերմամիջուկային ռեակտոր՝ Արևը: Դա «F-2» դասի աստղ է, շատ միջին, որից Գալակտիկայում կա մինչև 150 միլիարդ։ Բայց սա մեր աստղն է, և այն հսկայական ուժեր է ուղարկում Երկիր, որոնց վերափոխումը հնարավորություն է տալիս հարյուրավոր տարիների ընթացքում բավարարել մարդկության գրեթե ցանկացած էներգետիկ կարիք»: Ավելին, արևային էներգիան «մաքուր» է և բացասաբար չի ազդում 2 մոլորակի էկոլոգիայի վրա։

Կարևոր է այն փաստը, որ արևային մարտկոցների արտադրության հումքը ամենատարածված տարրերից մեկն է՝ սիլիցիումը։ Երկրակեղևում սիլիցիումը թթվածնից հետո երկրորդ տարրն է (29,5% զանգվածով) 3: Շատ գիտնականների կարծիքով, սիլիկոնը «քսանմեկերորդ դարի նավթն» է. 30 տարվա ընթացքում մեկ կիլոգրամ սիլիցիում ֆոտովոլտային կայանում արտադրում է այնքան էլեկտրաէներգիա, որքան 75 տոննա նավթը ջերմաէլեկտրակայանում:

Այնուամենայնիվ, որոշ փորձագետներ կարծում են, որ արևային էներգիան չի կարելի անվանել էկոլոգիապես մաքուր, քանի որ ֆոտոմարտկոցների համար մաքուր սիլիցիումի արտադրությունը շատ «կեղտոտ» և շատ էներգատար արտադրություն է: Դրա հետ մեկտեղ արևային էլեկտրակայանների կառուցումը պահանջում է հսկայական հողերի հատկացում, որոնք իրենց տարածքով համեմատելի են հիդրոէլեկտրակայանների ջրամբարների հետ։ Արեգակնային էներգիայի մեկ այլ թերություն, ըստ մասնագետների, բարձր անկայունությունն է: Էներգահամակարգի արդյունավետ աշխատանքի ապահովումը, որի տարրերն են արևային էլեկտրակայանները, հնարավոր է պայմանով.
- ավանդական էներգիայի աղբյուրների օգտագործմամբ զգալի պահուստային հզորությունների առկայություն, որոնք կարող են միանալ գիշերը կամ ամպամած օրերին.
- էլեկտրական ցանցերի լայնածավալ և ծախսատար արդիականացման իրականացում 4.

Չնայած այս թերությանը, արևային էներգիան շարունակում է զարգանալ ամբողջ աշխարհում: Առաջին հերթին պայմանավորված այն հանգամանքով, որ ճառագայթային էներգիան էժանանալու է և մի քանի տարի անց դառնալու է նավթի ու գազի զգալի մրցակից։

Ներկայումս աշխարհում կան ֆոտովոլտային կայանքներ, ուղղակի փոխակերպման մեթոդի հիման վրա արեգակնային էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելով և թերմոդինամիկական կայանքներ, որտեղ արեգակնային էներգիան սկզբում վերածվում է ջերմության, այնուհետև փոխակերպվում է մեխանիկական էներգիայի ջերմային շարժիչի թերմոդինամիկական ցիկլում և վերածվում էլեկտրական էներգիայի գեներատորում։

Արևային բջիջները որպես էներգիայի աղբյուր կարող են օգտագործվել.
- արդյունաբերության մեջ (ավիացիոն արդյունաբերություն, ավտոմոբիլային արդյունաբերություն և այլն),
- գյուղատնտեսության մեջ,
- կենցաղային ոլորտում,
- շինարարության ոլորտում (օրինակ, էկո տներ),
- արևային էլեկտրակայաններում,
- ինքնավար տեսահսկման համակարգերում,
- ինքնավար լուսավորության համակարգերում,
- տիեզերական արդյունաբերության մեջ.

Էներգետիկայի ռազմավարության ինստիտուտի տվյալներով՝ Ռուսաստանում արևային էներգիայի տեսական ներուժը կազմում է ավելի քան 2300 միլիարդ տոննա ստանդարտ վառելիք, տնտեսական ներուժը՝ 12,5 միլիոն տոննա համարժեք վառելիք։ Երեք օրվա ընթացքում Ռուսաստանի տարածք մուտք գործող արևային էներգիայի ներուժը գերազանցում է մեր երկրում էլեկտրաէներգիայի ամբողջ տարեկան արտադրության էներգիան։
Ռուսաստանի դիրքի պատճառով (հյուսիսային լայնության 41-ից մինչև 82 աստիճան) արևի ճառագայթման մակարդակը զգալիորեն տատանվում է՝ հեռավոր հյուսիսային շրջաններում տարեկան 810 կՎտժ/մ2-ից մինչև հարավային շրջաններում տարեկան 1400 կՎտժ/մ2: Արեգակնային ճառագայթման մակարդակի վրա ազդում են նաև սեզոնային մեծ տատանումները՝ 55 աստիճան լայնության դեպքում արեգակնային ճառագայթումը հունվարին կազմում է 1,69 կՎտժ/մ2, իսկ հուլիսին՝ օրական 11,41 կՎտժ/մ2։

Արեգակնային էներգիայի ներուժն ամենամեծն է հարավ-արևմուտքում (Հյուսիսային Կովկաս, Սև և Կասպից ծովեր) և Հարավային Սիբիրում և Հեռավոր Արևելքում:

Արեգակնային էներգիայի օգտագործման առումով ամենահեռանկարային շրջաններն են՝ Կալմիկիա, Ստավրոպոլի երկրամաս, Ռոստովի մարզ, Կրասնոդարի երկրամաս, Վոլգոգրադի մարզ, Աստրախանի շրջան և հարավ-արևմուտքում գտնվող այլ շրջաններ, Ալթայ, Պրիմորիե, Չիտայի շրջան, Բուրյաթիա և հարավ-արևելքում գտնվող այլ շրջաններ: . Ավելին, Արևմտյան և Արևելյան Սիբիրի և Հեռավոր Արևելքի որոշ տարածքներ գերազանցում են արևային ճառագայթման մակարդակը հարավային շրջաններում։ Օրինակ՝ Իրկուտսկում (հյուսիսային լայնության 52 աստիճան) արեգակնային ճառագայթման մակարդակը հասնում է 1340 կՎտժ/մ2, մինչդեռ Յակուտիա-Սախա հանրապետությունում (հյուսիսային լայնության 62 աստիճան) այս ցուցանիշը 1290 կՎտժ/մ2 է։ 5

Ներկայումս Ռուսաստանն ունի արևային էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու առաջադեմ տեխնոլոգիաներ։ Կան մի շարք ձեռնարկություններ և կազմակերպություններ, որոնք մշակել և կատարելագործում են ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչների տեխնոլոգիաները՝ ինչպես սիլիցիումային, այնպես էլ բազմահանգույց կառույցների վրա։ Արևային էլեկտրակայանների համակենտրոնացման համակարգերի կիրառման մի շարք զարգացումներ կան:

Ռուսաստանում արևային էներգիայի զարգացմանն աջակցող օրենսդրական դաշտը գտնվում է սաղմնային վիճակում: Այնուամենայնիվ, առաջին քայլերն արդեն արվել են.
- Հուլիսի 3, 2008թ.՝ Կառավարության թիվ 426 «Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման հիման վրա գործող արտադրող կայանի որակավորման մասին» որոշումը.
- Ռուսաստանի Դաշնության Կառավարության 2009 թվականի հունվարի 8-ի թիվ 1-r «Էլեկտրաէներգիայի վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման վրա հիմնված էլեկտրաէներգիայի ոլորտի էներգաարդյունավետության բարձրացման ոլորտում պետական ​​քաղաքականության հիմնական ուղղությունների մասին» 2009 թ. մինչև 2020թ.

Հաստատվել են վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների տեսակարար կշիռը Ռուսաստանի էներգետիկ հաշվեկշռի ընդհանուր մակարդակում մինչև 2,5% և 4,5% համապատասխանաբար մինչև 2015 և 2020 թվականներին ավելացնելու նպատակները 6 :

Տարբեր գնահատականներով՝ այս պահին Ռուսաստանում տեղադրված արևային էներգիայի ընդհանուր ծավալը կազմում է ոչ ավելի, քան 5 ՄՎտ, որի մեծ մասը բաժին է ընկնում տնային տնտեսություններին։ Ռուսաստանի արևային էներգիայի ամենամեծ արդյունաբերական կայանը Բելգորոդի մարզում 100 կՎտ հզորությամբ արևային էլեկտրակայանն է, որը շահագործման է հանձնվել 2010 թվականին (համեմատության համար նշենք, որ աշխարհի ամենամեծ արևային էլեկտրակայանը գտնվում է Կանադայում՝ 80,000 կՎտ հզորությամբ): .

Ներկայումս Ռուսաստանում իրականացվում է երկու ծրագիր՝ արևային պարկերի կառուցում Ստավրոպոլի երկրամասում (հզորությունը՝ 12 ՄՎտ), և Դաղստանի Հանրապետությունում (10 ՄՎտ) 7։ Չնայած վերականգնվող էներգիայի աջակցության բացակայությանը, մի շարք ընկերություններ իրականացնում են արևային էներգիայի փոքր ծրագրեր: Օրինակ, Sakhaenergo-ն Յակուտիայում փոքր կայան է տեղադրել 10 կՎտ հզորությամբ։

Մոսկվայում կան փոքր կայանքներ. Լեոնտևսկի նրբանցքում և Միչուրինսկի պողոտայում մի քանի տների մուտքերն ու բակերը լուսավորված են արևային մոդուլներով, ինչը նվազեցրել է լուսավորության ծախսերը 25%-ով։ Տիմիրյազևսկայա փողոցում կանգառներից մեկի տանիքին տեղադրված են արևային մարտկոցներ, որոնք ապահովում են տեղեկատու և տեղեկատվական տրանսպորտային համակարգի և Wi-Fi-ի աշխատանքը։

Ռուսաստանում արևային էներգիայի զարգացումը պայմանավորված է մի շարք գործոններով.

1) կլիմայական պայմաններ.այս գործոնը ազդում է ոչ միայն այն տարվա վրա, երբ ձեռք է բերվել ցանցի հավասարությունը, այլ նաև արևային տեղադրման տեխնոլոգիայի ընտրության վրա, որը լավագույնս հարմար է որոշակի տարածաշրջանի համար.

2)պետական ​​աջակցություն.Արևային էներգիայի համար օրենսդրորեն հաստատված տնտեսական խթանների առկայությունը չափազանց կարևոր է
դրա զարգացումը։ Կառավարության աջակցության տեսակներից, որոնք հաջողությամբ օգտագործվում են Եվրոպայի և ԱՄՆ-ի մի շարք երկրներում, կարելի է առանձնացնել արտոնյալ սակագները արևային էլեկտրակայանների համար, արևային էլեկտրակայանների կառուցման սուբսիդիաներ, հարկային արտոնությունների տարբեր տարբերակներ, մասամբ փոխհատուցում։ արևային կայանքների գնման համար վարկերի սպասարկման ծախսերը.

3)PVEU-ի (արևային ֆոտովոլտային կայանքների) արժեքը.Այսօր արևային էլեկտրակայանները էլեկտրաէներգիայի արտադրության ամենաթանկ տեխնոլոգիաներից են, որոնք օգտագործվում են: Այնուամենայնիվ, քանի որ արտադրվող էլեկտրաէներգիայի 1 կՎտ/ժ արժեքը նվազում է, արևային էներգիան դառնում է մրցունակ: Արևային էլեկտրակայանների պահանջարկը կախված է արևային էլեկտրակայանների տեղադրված հզորության 1Վտ արժեքի իջեցումից (2010թ.-ին` $3000): Ծախսերի կրճատումն իրականացվում է արդյունավետության բարձրացման, տեխնոլոգիական ծախսերի կրճատման և արտադրության եկամտաբերության նվազեցման միջոցով (մրցակցության ազդեցությունը): 1 կՎտ էներգիայի արժեքը նվազեցնելու ներուժը կախված է տեխնոլոգիայից և տատանվում է տարեկան 5% -ից մինչև 15%;

4) բնապահպանական ստանդարտներ.Արևային էներգիայի շուկայի վրա կարող է դրական ազդեցություն ունենալ բնապահպանական չափանիշների խստացումը (սահմանափակումներ և տուգանքներ)՝ Կիոտոյի արձանագրության հնարավոր վերանայման պատճառով: Արտանետումների քվոտաների վաճառքի մեխանիզմների կատարելագործումը կարող է նոր տնտեսական խթան հանդիսանալ PVEM շուկայի համար.

5) էլեկտրաէներգիայի առաջարկի և պահանջարկի հավասարակշռությունը.արտադրող և էլեկտրացանցերի կառուցման և վերակառուցման առկա հավակնոտ ծրագրերի իրականացում
Արդյունաբերության բարեփոխումների ընթացքում Ռուսաստանի ՌԱՕ ԵԷՍ-ից անջատված ընկերությունների հզորությունը զգալիորեն կբարձրացնի էլեկտրաէներգիայի մատակարարումը և կարող է մեծացնել ճնշումը գների վրա.
մեծածախ շուկայում։ Այնուամենայնիվ, հին հզորությունների դուրս գալը և պահանջարկի միաժամանակյա աճը կհանգեցնեն գների բարձրացմանը.

6)տեխնոլոգիական կապի հետ կապված խնդիրների առկայությունը.Կենտրոնացված էլեկտրամատակարարման համակարգին տեխնոլոգիական միացման դիմումների կատարման ձգձգումները խթան են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներին, ներառյալ PVEU-ին անցնելու համար: Նման ձգձգումները պայմանավորված են ինչպես հզորության օբյեկտիվ բացակայությամբ, այնպես էլ ցանցային ընկերությունների կողմից տեխնոլոգիական կապի կազմակերպման անարդյունավետությամբ կամ սակագնից տեխնոլոգիական միացման ֆինանսավորման բացակայությամբ.

7) տեղական իշխանությունների նախաձեռնությունները.Տարածաշրջանային և մունիցիպալ կառավարությունները կարող են իրականացնել արևային էներգիայի կամ, ավելի լայն, վերականգնվող/ոչ ավանդական էներգիայի աղբյուրների զարգացման իրենց ծրագրերը: Այսօր արդեն նման ծրագրեր են իրականացվում Կրասնոյարսկի և Կրասնոդարի երկրամասերում, Բուրյաթիայի Հանրապետությունում և այլն;

8) սեփական արտադրության զարգացում.Արևային էլեկտրակայանների ռուսական արտադրությունը կարող է դրական ազդեցություն ունենալ ռուսական արևային էներգիայի սպառման զարգացման վրա։ Նախ, մեր սեփական արտադրության շնորհիվ մեծանում է բնակչության ընդհանուր տեղեկացվածությունը արևային տեխնոլոգիաների առկայության և դրանց ժողովրդականության մասին։ Երկրորդ, SFEU-ի արժեքը վերջնական սպառողների համար կրճատվում է բաշխման շղթայի միջանկյալ օղակների կրճատման և տրանսպորտային բաղադրիչի կրճատման հաշվին 8:

Արեւային էներգիա

Արեգակնային ճառագայթման պարամետրեր

Առաջին հերթին անհրաժեշտ է գնահատել արեգակնային ճառագայթման պոտենցիալ էներգետիկ հնարավորությունները։ Այստեղ նրա ընդհանուր հատուկ հզորությունը Երկրի մակերևույթի վրա և այդ հզորության բաշխումը տարբեր ճառագայթման միջակայքերում մեծ նշանակություն ունեն:

Արեգակնային ճառագայթման հզորություն

Արեգակի ճառագայթման հզորությունը, որը գտնվում է զենիթում, Երկրի մակերեսին գնահատվում է մոտավորապես 1350 Վտ/մ2։ Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ 10 կՎտ հզորություն ստանալու համար անհրաժեշտ է հավաքել արևային ճառագայթումը ընդամենը 7,5 մ2 տարածքից: Բայց սա պարզ կեսօրին արևադարձային գոտում բարձր լեռներում, որտեղ մթնոլորտը հազվադեպ է և բյուրեղյա մաքուր: Հենց որ Արևը սկսում է թեքվել դեպի հորիզոն, նրա ճառագայթների ուղին մթնոլորտի միջով մեծանում է, և համապատասխանաբար ավելանում են կորուստներն այս ճանապարհով։ Մթնոլորտում փոշու կամ ջրի գոլորշու առկայությունը, նույնիսկ առանց հատուկ գործիքների աննկատ քանակի, էլ ավելի է նվազեցնում էներգիայի հոսքը: Այնուամենայնիվ, նույնիսկ միջին գոտում ամառային կեսօրին, յուրաքանչյուր քառակուսի մետրի համար, որը ուղղված է արևի ճառագայթներին ուղղահայաց, արևային էներգիայի հոսք կա մոտավորապես 1 կՎտ հզորությամբ:

Իհարկե, նույնիսկ թեթև ամպամածությունը կտրուկ նվազեցնում է մակերեսին հասնող էներգիան, հատկապես ինֆրակարմիր (ջերմային) տիրույթում: Այնուամենայնիվ, որոշ էներգիա դեռ թափանցում է ամպերի մեջ: Միջին գոտում, ցերեկը ծանր ամպերով, Երկրի մակերևույթին հասնող արևային ճառագայթման հզորությունը գնահատվում է մոտավորապես 100 Վտ/մ2, և միայն հազվադեպ դեպքերում, հատկապես խիտ ամպերի դեպքում, այն կարող է իջնել այս արժեքից: Ակնհայտ է, որ նման պայմաններում 10 կՎտ ստանալու համար անհրաժեշտ է ամբողջությամբ, առանց կորուստների և անդրադարձման, արեգակնային ճառագայթումը հավաքել ոչ թե երկրի մակերեսի 7,5 մ2-ից, այլ ամբողջ հարյուր քառակուսի մետրից (100 մ2):

Աղյուսակում ներկայացված են ռուսական որոշ քաղաքների արևային ճառագայթման էներգիայի հակիրճ միջինացված տվյալներ՝ հաշվի առնելով կլիմայական պայմանները (ամպամածության հաճախականությունը և ինտենսիվությունը) հորիզոնական մակերեսի մեկ միավորի համար: Այս տվյալների մանրամասները, պանելային կողմնորոշումների լրացուցիչ տվյալները, բացի հորիզոնականից, ինչպես նաև Ռուսաստանի այլ շրջանների և նախկին ԽՍՀՄ երկրների տվյալները ներկայացված են առանձին էջում:

Ֆիքսված վահանակը, որը տեղադրված է թեքության օպտիմալ անկյան տակ, ունակ է կլանել 1,2 .. 1,4 անգամ ավելի շատ էներգիա՝ համեմատած հորիզոնականի, իսկ եթե այն պտտվի Արեգակից հետո, աճը կկազմի 1,4 .. 1,8 անգամ։ Սա կարելի է տեսնել, ըստ ամիսների, ֆիքսված վահանակների համար, որոնք ուղղված են դեպի հարավ՝ թեքության տարբեր անկյուններով, և համակարգերի համար, որոնք հետևում են Արեգակի շարժմանը: Արևային վահանակների տեղադրման առանձնահատկությունները ավելի մանրամասն քննարկվում են ստորև:

Արեգակնային ուղիղ և ցրված ճառագայթում

Տարբերում են ցրված և ուղղակի արեգակնային ճառագայթում։ Արեգակնային ուղիղ ճառագայթումը արդյունավետ ընկալելու համար վահանակը պետք է ուղղահայաց լինի արևի լույսի հոսքին: Ցրված ճառագայթման ընկալման համար կողմնորոշումն այնքան էլ կարևոր չէ, քանի որ այն բավականին հավասար է գալիս գրեթե ամբողջ երկնքից. ամպամած օրերին այսպես է լուսավորվում երկրի մակերեսը (այդ պատճառով ամպամած եղանակին առարկաները հստակ չեն. սահմանված ստվերը, իսկ ուղղահայաց մակերեսները, ինչպիսիք են սյուները և տների պատերը, գործնականում տեսանելի ստվեր չեն գցում):

Ուղղակի և ցրված ճառագայթման հարաբերակցությունը մեծապես կախված է եղանակային պայմաններից տարբեր եղանակներին: Օրինակ, Մոսկվայում ձմեռը ամպամած է, իսկ հունվարին ցրված ճառագայթման տեսակարար կշիռը գերազանցում է ընդհանուր ինսոլացիայի 90%-ը։ Բայց նույնիսկ մոսկովյան ամռանը ցրված ճառագայթումը կազմում է երկրագնդի մակերես հասնող արեգակնային էներգիայի գրեթե կեսը: Միևնույն ժամանակ, արևոտ Բաքվում և՛ ձմռանը, և՛ ամռանը ցրված ճառագայթման տեսակարար կշիռը տատանվում է ընդհանուր ինսոլացիայի 19-23%-ի սահմաններում, իսկ արեգակնային ճառագայթման մոտ 4/5-ը, համապատասխանաբար, ուղիղ է։ Որոշ քաղաքների համար ցրված և ընդհանուր ինսոլացիայի հարաբերակցությունը ավելի մանրամասն ներկայացված է առանձին էջում։

Էներգիայի բաշխում արեգակնային սպեկտրում

Արեգակնային սպեկտրը գործնականում շարունակական է հաճախականությունների չափազանց լայն տիրույթում` ցածր հաճախականության ռադիոալիքներից մինչև գերբարձր հաճախականության ռենտգենյան ճառագայթներ և գամմա ճառագայթում: Իհարկե, դժվար է հավասարապես արդյունավետ կերպով որսալ նման տարբեր տեսակի ճառագայթներ (գուցե դրան կարելի է հասնել միայն տեսականորեն «իդեալական սև մարմնի» օգնությամբ): Բայց դա անհրաժեշտ չէ. նախ, Արեգակն ինքն է արձակում տարբեր հաճախականությունների միջակայքերում, տարբեր ուժգնությամբ, և երկրորդ, ոչ այն ամենը, ինչ Արեգակն է արձակում, հասնում է Երկրի մակերևույթին. սպեկտրի որոշ հատվածներ հիմնականում կլանում են մթնոլորտի տարբեր բաղադրիչները, հիմնականում: օզոնային շերտ, ջրային գոլորշի և ածխաթթու գազ։

Հետևաբար, մեզ համար բավական է որոշել այն հաճախականությունների միջակայքերը, որոնցում արևային էներգիայի ամենամեծ հոսքը դիտվում է Երկրի մակերևույթի վրա և օգտագործել դրանք: Ավանդաբար արեգակնային և տիեզերական ճառագայթները բաժանվում են ոչ թե հաճախականությամբ, այլ ալիքի երկարությամբ (դա պայմանավորված է այս ճառագայթման հաճախականությունների համար ցուցիչների չափազանց մեծ լինելու պատճառով, ինչը շատ անհարմար է. տեսանելի լույսը Հերցում համապատասխանում է 14-րդ կարգին): Դիտարկենք էներգիայի բաշխման կախվածությունը ալիքի երկարությունից արեգակնային ճառագայթման համար:

Տեսանելի լույսի միջակայքը համարվում է ալիքի երկարության միջակայքը 380 նմ (խորը մանուշակագույն) մինչև 760 նմ (խորը կարմիր): Ամեն ինչ, որն ունի ավելի կարճ ալիքի երկարություն, ունի ավելի բարձր ֆոտոնային էներգիա և բաժանված է ուլտրամանուշակագույն, ռենտգենյան և գամմա ճառագայթման միջակայքերի: Չնայած ֆոտոնների բարձր էներգիային, այդ տիրույթներում այնքան էլ շատ ֆոտոններ չկան, ուստի սպեկտրի այս մասի ընդհանուր էներգիայի ներդրումը շատ փոքր է: Այն ամենը, ինչ ավելի երկար ալիքի երկարություն ունի, ավելի քիչ ֆոտոնային էներգիա ունի տեսանելի լույսի համեմատ և բաժանված է ինֆրակարմիր տիրույթի (ջերմային ճառագայթման) և ռադիոտիրույթի տարբեր մասերի: Գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ ինֆրակարմիր տիրույթում Արեգակն արտանետում է գրեթե նույն քանակությամբ էներգիա, ինչ տեսանելիում (մակարդակներն ավելի փոքր են, բայց միջակայքն ավելի լայն), բայց ռադիոհաճախականության տիրույթում ճառագայթման էներգիան շատ փոքր է:

Այսպիսով, էներգետիկ տեսանկյունից բավական է մեզ սահմանափակել տեսանելի և ինֆրակարմիր հաճախականությունների միջակայքերը, ինչպես նաև ուլտրամանուշակագույնի մոտ (ինչ-որ տեղ մինչև 300 նմ, ավելի կարճ ալիքի կոշտ ուլտրամանուշակագույնը գրեթե ամբողջությամբ կլանվում է այսպես կոչված. օզոնային շերտ՝ ապահովելով հենց այս օզոնի սինթեզը մթնոլորտային թթվածնից): Իսկ Երկրի մակերեսին հասնող արեգակնային էներգիայի առյուծի բաժինը կենտրոնացած է ալիքի երկարության 300-ից 1800 նմ միջակայքում:

Արեգակնային էներգիայի օգտագործման սահմանափակումներ

Արևային էներգիայի օգտագործման հետ կապված հիմնական սահմանափակումները պայմանավորված են դրա անհամապատասխանությամբ. արևային կայանքները չեն աշխատում գիշերը և անարդյունավետ են ամպամած եղանակին: Սա ակնհայտ է գրեթե բոլորի համար։

Այնուամենայնիվ, կա ևս մեկ հանգամանք, որը հատկապես կարևոր է մեր բավականին հյուսիսային լայնությունների համար՝ օրվա երկարության սեզոնային տարբերությունները։ Եթե ​​արևադարձային և հասարակածային գոտիների համար օրվա և գիշերվա տևողությունը փոքր-ինչ կախված է տարվա եղանակից, ապա արդեն Մոսկվայի լայնության վրա ամենակարճ օրը գրեթե 2,5 անգամ ավելի կարճ է, քան ամենաերկարը: Էլ չեմ խոսում շրջանային շրջանների մասին... Արդյունքում, պարզ ամառային օրը Մոսկվայի մերձակայքում արևային կայանքը կարող է արտադրել ոչ պակաս էներգիա, քան հասարակածում (արևն ավելի ցածր է, բայց օրն ավելի երկար է): Սակայն ձմռանը, երբ էներգիայի կարիքը հատկապես մեծ է, դրա արտադրությունը, ընդհակառակը, մի քանի անգամ կնվազի։ Իրոք, ի լրումն ցերեկային կարճ ժամերի, ցածր ձմեռային արևի ճառագայթները, նույնիսկ կեսօրին, պետք է անցնեն մթնոլորտի շատ ավելի հաստ շերտով և, հետևաբար, զգալիորեն ավելի շատ էներգիա կորցնեն այս ճանապարհին, քան ամռանը, երբ արևը բարձր է: իսկ ճառագայթները մթնոլորտով անցնում են գրեթե ուղղահայաց («ձմեռային ցուրտ արև» արտահայտությունը ամենաուղիղ ֆիզիկական իմաստն ունի): Այնուամենայնիվ, սա չի նշանակում, որ միջին գոտում և նույնիսկ շատ ավելի հյուսիսային շրջաններում արևային կայանքները լիովին անօգուտ են, թեև ձմռանը, երկար օրերի ընթացքում, առնվազն վեց ամիս գարնանային և աշնանային գիշերահավասարների միջև ընկած ժամանակահատվածում, դրանք քիչ կիրառություն ունեն: , դրանք բավականին արդյունավետ են։

Հատկապես հետաքրքիր է արևային կայանքների օգտագործումը ավելի ու ավելի տարածված, բայց շատ «շատակեր» օդորակիչների սնուցման համար: Ի վերջո, որքան ուժեղ է արևը շողում, այնքան ավելի է տաքանում, և այնքան օդորակիչ է անհրաժեշտ: Բայց նման պայմաններում արևային կայանքները կարող են նաև ավելի շատ էներգիա արտադրել, և այդ էներգիան օդորակիչը կօգտագործի «այստեղ և հիմա», այն կուտակելու և պահելու կարիք չունի: Բացի այդ, ամենևին էլ անհրաժեշտ չէ էներգիան էլեկտրական ձևի վերածել. կլանող ջերմային շարժիչները ուղղակիորեն օգտագործում են ջերմություն, ինչը նշանակում է, որ ֆոտոգալվանային մարտկոցների փոխարեն կարող եք օգտագործել արևային կոլեկտորներ, որոնք առավել արդյունավետ են պարզ, շոգ եղանակին: Ճիշտ է, ես կարծում եմ, որ օդորակիչները անփոխարինելի են միայն տաք, անջուր շրջաններում և խոնավ արևադարձային կլիմայական պայմաններում, ինչպես նաև ժամանակակից քաղաքներում՝ անկախ դրանց գտնվելու վայրից։ Գրագետ նախագծված և կառուցված ամառանոցը, ոչ միայն միջին գոտում, այլև Ռուսաստանի հարավի մեծ մասում, կարիք չունի նման էներգիայի քաղցած, ծավալուն, աղմկոտ և քմահաճ սարքի:

Ցավոք, քաղաքային բնակավայրերում քիչ թե շատ հզոր արևային կայանքների անհատական ​​օգտագործումը որևէ նկատելի գործնական օգուտով հնարավոր է միայն առանձնապես բախտավոր հանգամանքների հազվադեպ դեպքերում: Այնուամենայնիվ, ես քաղաքային բնակարանը չեմ համարում լիարժեք բնակարան, քանի որ դրա բնականոն գործունեությունը կախված է չափազանց շատ գործոններից, որոնք հասանելի չեն բնակիչների անմիջական վերահսկողությանը զուտ տեխնիկական պատճառներով և, հետևաբար, առնվազն ձախողման դեպքում: Կենսապահովման համակարգերից մեկը քիչ թե շատ երկար ժամանակով Ժամանակակից բազմաբնակարան շենքում ապրելու համար ընդունելի պայմաններ չեն լինի (ավելի շուտ՝ բարձրահարկ շենքում բնակարանը պետք է դիտարկել որպես հյուրանոցային սենյակի տեսակ, որը. բնակիչները գնել են անժամկետ օգտագործման կամ վարձակալել քաղաքապետարանից): Բայց քաղաքից դուրս արևային էներգիայի նկատմամբ հատուկ ուշադրությունը կարող է ավելի քան արդարացված լինել նույնիսկ 6 ակր մակերեսով փոքր հողամասի վրա:

Արևային մարտկոցների տեղադրման առանձնահատկությունները

Արևային մարտկոցների օպտիմալ կողմնորոշման ընտրությունը ցանկացած տեսակի արևային կայանքների գործնական օգտագործման կարևորագույն խնդիրներից է: Ցավոք սրտի, այս ասպեկտը շատ քիչ է քննարկվում արևային էներգիային նվիրված տարբեր կայքերում, թեև դրա անտեսումը կարող է նվազեցնել պանելների արդյունավետությունը անընդունելի մակարդակների:

Փաստն այն է, որ մակերևույթի վրա ճառագայթների անկման անկյունը մեծապես ազդում է արտացոլման գործակիցի և հետևաբար անընդունելի արևային էներգիայի համամասնության վրա: Օրինակ, ապակու համար, երբ անկման անկյունը շեղվում է իր մակերեսին ուղղահայացից մինչև 30 °, արտացոլման գործակիցը գործնականում չի փոխվում և մի փոքր պակաս է, քան 5%, այսինքն. Միջադեպի ճառագայթման ավելի քան 95%-ն անցնում է դեպի ներս։ Հետագայում արտացոլման աճը նկատելի է դառնում, և 60°-ով արտացոլված ճառագայթման մասնաբաժինը կրկնապատկվում է՝ գրեթե մինչև 10%: 70° անկման անկյան դեպքում արտացոլվում է ճառագայթման մոտ 20%-ը, իսկ 80°-ում` 40%: Այլ նյութերի մեծ մասի համար անդրադարձման աստիճանի կախվածությունը անկման անկյունից մոտավորապես նույնն է։

Նույնիսկ ավելի կարևոր է, այսպես կոչված, արդյունավետ վահանակի տարածքը, այսինքն. ճառագայթային հոսքի խաչմերուկը, որը ծածկում է: Այն հավասար է վահանակի իրական մակերեսին, որը բազմապատկվում է իր հարթության և հոսքի ուղղության միջև ընկած անկյան սինուսով (կամ, որը նույնն է, վահանակին ուղղահայաց անկյան կոսինուսով և ուղղությանը): հոսքի): Հետևաբար, եթե վահանակը ուղղահայաց է հոսքին, ապա դրա արդյունավետ տարածքը հավասար է իր իրական տարածքին, եթե հոսքը ուղղահայացից շեղվել է 60°-ով, ապա այն իրական տարածքի կեսն է, իսկ եթե հոսքը զուգահեռ է վահանակին. դրա արդյունավետ տարածքը զրո է: Այսպիսով, հոսքի զգալի շեղումը ուղղահայացից դեպի վահանակը ոչ միայն մեծացնում է արտացոլումը, այլև նվազեցնում է դրա արդյունավետ տարածքը, ինչը առաջացնում է արտադրության շատ նկատելի անկում:

Ակնհայտ է, որ մեր նպատակների համար ամենաարդյունավետը վահանակի մշտական ​​կողմնորոշումն է արեգակնային ճառագայթների հոսքին ուղղահայաց: Բայց դա կպահանջի փոխել վահանակի դիրքը երկու հարթություններում, քանի որ Արևի դիրքը երկնքում կախված է ոչ միայն օրվա ժամից, այլև տարվա եղանակից: Թեև նման համակարգը, իհարկե, տեխնիկապես հնարավոր է, այն շատ բարդ է, հետևաբար՝ թանկ և ոչ այնքան հուսալի:

Այնուամենայնիվ, հիշենք, որ մինչև 30° անկման անկյուններում անդրադարձման գործակիցը օդ-ապակի միջերեսում նվազագույն է և գործնականում անփոփոխ, և մեկ տարվա ընթացքում Արեգակի առավելագույն բարձրացման անկյունը հորիզոնից շեղվում է: միջին դիրքից ±23°-ից ոչ ավելի: Վահանակի արդյունավետ տարածքը ուղղահայացից 23°-ով շեղվելիս նույնպես մնում է բավականին մեծ՝ դրա իրական տարածքի առնվազն 92%-ը: Հետևաբար, դուք կարող եք կենտրոնանալ Արեգակի առավելագույն բարձրացման միջին տարեկան բարձրության վրա և, գործնականում առանց արդյունավետության կորստի, սահմանափակվել պտտվելով միայն մեկ հարթության մեջ՝ Երկրի բևեռային առանցքի շուրջ՝ օրական 1 պտույտ արագությամբ։ . Նման պտույտի առանցքի թեքության անկյունը հորիզոնականի նկատմամբ հավասար է տեղանքի աշխարհագրական լայնությանը։ Օրինակ, Մոսկվայի համար, որը գտնվում է 56° լայնության վրա, նման պտույտի առանցքը մակերեսի նկատմամբ պետք է թեքվի դեպի հյուսիս 56°-ով (կամ, որը նույնն է, ուղղահայացից շեղված լինի 34°-ով): Նման պտույտը շատ ավելի հեշտ է կազմակերպել, այնուամենայնիվ, մեծ վահանակը շատ տարածք է պահանջում սահուն պտտվելու համար: Բացի այդ, անհրաժեշտ է կամ կազմակերպել լոգարիթմական կապ, որը թույլ է տալիս հեռացնել ամբողջ էներգիան, որը նա ստանում է անընդհատ պտտվող վահանակից, կամ սահմանափակվել ճկուն հաղորդակցություններով ֆիքսված կապով, բայց ապահովել վահանակի ավտոմատ վերադարձը գիշերը: - հակառակ դեպքում, հնարավոր չէ խուսափել էներգատար հաղորդակցությունների ոլորումից և խզումից: Երկու լուծումներն էլ կտրուկ մեծացնում են բարդությունը և նվազեցնում համակարգի հուսալիությունը: Քանի որ վահանակների հզորությունը (և հետևաբար դրանց չափն ու քաշը) մեծանում է, տեխնիկական խնդիրները դառնում են էքսպոնենցիալ ավելի բարդ:

Վերոնշյալ բոլորի հետ կապված՝ գրեթե միշտ առանձին արևային կայանքների պանելները տեղադրվում են անշարժ, ինչը ապահովում է հարաբերական էժանություն և տեղադրման առավելագույն հուսալիություն։ Այնուամենայնիվ, այստեղ հատկապես կարևոր է դառնում վահանակի տեղադրման անկյունի ընտրությունը: Դիտարկենք այս խնդիրը Մոսկվայի օրինակով։

Եկեք նայենք վահանակների տեղադրման տարբեր անկյունների մեկուսացման դիագրամներին: Իհարկե, Արեգակից հետո պտտվող վահանակը մրցակցությունից դուրս է (նարնջագույն գիծ): Այնուամենայնիվ, նույնիսկ երկար ամառային օրերին դրա արդյունավետությունը գերազանցում է ֆիքսված հորիզոնական (կապույտ) և օպտիմալ անկյան տակ թեքված (կարմիր) վահանակների արդյունավետությունը ընդամենը մոտ 30% -ով: Բայց այս օրերին բավական ջերմություն և լույս կա: Բայց հոկտեմբեր-փետրվար ընկած ժամանակահատվածում ամենաէներգադեֆիցիտի ժամանակ պտտվող վահանակի առավելությունը ֆիքսված վահանակի նկատմամբ նվազագույն է և գրեթե աննկատ: Ճիշտ է, այս պահին թեք վահանակի ընկերությունը ոչ թե հորիզոնական, այլ ուղղահայաց վահանակ է (կանաչ գիծ): Եվ դա զարմանալի չէ. ձմեռային արևի ցածր ճառագայթները սահում են հորիզոնական վահանակի վրայով, բայց դրանք լավ են ընկալվում ուղղահայաց վահանակի կողմից, որը գրեթե ուղղահայաց է նրանց: Հետևաբար, փետրվար, նոյեմբեր և դեկտեմբեր ամիսներին ուղղահայաց վահանակն ավելի արդյունավետ է, քան նույնիսկ թեքվածը և գրեթե չի տարբերվում պտտվողից։ Մարտին և հոկտեմբերին օրերն ավելի երկար են, և պտտվող վահանակն արդեն սկսում է վստահորեն (թեև ոչ շատ) գերազանցել ցանկացած ֆիքսված տարբերակ, բայց թեքված և ուղղահայաց վահանակների արդյունավետությունը գրեթե նույնն է: Եվ միայն ապրիլ-օգոստոս երկար օրերի ընթացքում հորիզոնական վահանակը ստացված էներգիայով առաջ է անցնում ուղղահայաց վահանակից և մոտենում թեքությանը, իսկ հունիսին նույնիսկ փոքր-ինչ գերազանցում է այն։ Ուղղահայաց վահանակի ամառային կորուստը բնական է. ի վերջո, ասենք, ամառային գիշերահավասարի օրը Մոսկվայում տևում է ավելի քան 17 ժամ, իսկ ուղղահայաց վահանակի առջևի (աշխատանքային) կիսագնդում Արևը կարող է մնալ ոչ ավելի, քան 12 ժամ, մնացած 5-ից ավել ժամերը (ցերեկվա ժամերի գրեթե մեկ երրորդը) նրա հետևում է: Եթե ​​հաշվի առնենք, որ 60°-ից ավելի անկման անկյուններում վահանակի մակերևույթից արտացոլվող լույսի մասնաբաժինը սկսում է արագ աճել, և դրա արդյունավետ տարածքը կրճատվում է կիսով չափ կամ ավելի, ապա արդյունավետ ընկալման ժամանակը. Արեգակնային ճառագայթումը նման վահանակի համար չի գերազանցում 8 ժամը, այսինքն՝ օրվա ընդհանուր երկարության 50%-ից պակաս: Հենց դա է բացատրում այն ​​փաստը, որ ուղղահայաց վահանակների արտադրողականությունը կայունանում է երկար օրերի ողջ ընթացքում՝ մարտից սեպտեմբեր: Եվ վերջապես, հունվարը որոշ չափով առանձնանում է. այս ամսում բոլոր կողմնորոշումների վահանակների աշխատանքը գրեթե նույնն է: Փաստն այն է, որ այս ամիս Մոսկվայում շատ ամպամած է, և ամբողջ արևային էներգիայի ավելի քան 90% -ը ստացվում է ցրված ճառագայթումից, և նման ճառագայթման համար վահանակի կողմնորոշումն այնքան էլ կարևոր չէ (գլխավորը այն չուղղորդելն է. հող): Այնուամենայնիվ, մի քանի արևոտ օրերը, որոնք դեռևս տեղի են ունենում հունվարին, նվազեցնում են հորիզոնական վահանակի արտադրությունը մնացածի համեմատ 20% -ով:

Թեքության ո՞ր անկյունը պետք է ընտրել: Ամեն ինչ կախված է նրանից, թե կոնկրետ երբ է ձեզ անհրաժեշտ արևային էներգիան: Եթե ​​ցանկանում եք այն օգտագործել միայն տաք սեզոնում (ասենք՝ երկրում), ապա պետք է ընտրեք այսպես կոչված «օպտիմալ» թեքության անկյունը՝ ուղղահայաց Արեգակի միջին դիրքին գարնանային և աշնանային գիշերահավասարների միջև ընկած ժամանակահատվածում։ . Այն մոտավորապես 10° .. 15°-ով պակաս է աշխարհագրական լայնությունից, իսկ Մոսկվայի համար՝ 40° .. 45°։ Եթե ​​էներգիայի կարիք ունեք ամբողջ տարվա ընթացքում, ապա պետք է «քամեք» առավելագույնը էներգիայի պակաս ունեցող ձմռան ամիսներին, ինչը նշանակում է, որ դուք պետք է կենտրոնանաք Արեգակի միջին դիրքի վրա աշնանային և գարնանային գիշերահավասարների միջև և վահանակները տեղադրեք ավելի մոտ: ուղղահայացը` 5° .. 15°-ով ավելի, քան աշխարհագրական լայնությունը (Մոսկվայի համար այն կկազմի 60° .. 70°): Եթե ​​ճարտարապետական ​​կամ նախագծային նկատառումներից ելնելով, անհնար է պահպանել նման անկյունը, և դուք պետք է ընտրեք 40° կամ պակաս թեքության անկյան կամ ուղղահայաց տեղադրման միջև, ապա պետք է նախընտրեք ուղղահայաց դիրքը: Միևնույն ժամանակ, երկար ամառային օրերին էներգիայի «դեֆիցիտը» այնքան էլ կարևոր չէ. այս ժամանակահատվածում կա շատ բնական ջերմություն և լույս, և էներգիայի արտադրության կարիքը սովորաբար այնքան մեծ չէ, որքան ձմռանը և անջատված ժամանակներում: - սեզոն. Բնականաբար, վահանակի թեքությունը պետք է ուղղված լինի դեպի հարավ, թեև այս ուղղությամբ 10° .. 15° շեղումը դեպի արևելք կամ արևմուտք քիչ է փոխվում և, հետևաբար, միանգամայն ընդունելի է:

Ամբողջ Ռուսաստանում արևային մարտկոցների հորիզոնական տեղադրումն անարդյունավետ է և լիովին չարդարացված: Ի հավելումն աշուն-ձմեռ ժամանակահատվածում էներգիայի արտադրության չափազանց մեծ նվազմանը, փոշին ինտենսիվորեն կուտակվում է հորիզոնական վահանակների վրա, ինչպես նաև ձմռանը ձյունը, և դրանք կարող են հեռացվել այնտեղից միայն հատուկ կազմակերպված մաքրման միջոցով (սովորաբար ձեռքով): Եթե ​​վահանակի թեքությունը գերազանցում է 60°-ը, ապա դրա մակերևույթի ձյունը շատ չի ձգձգվում և սովորաբար ինքն իրեն արագ թափվում է, իսկ փոշու բարակ շերտը հեշտությամբ լվանում է անձրևից:

Քանի որ արևային սարքավորումների գները վերջերս նվազել են, կարող է ձեռնտու լինել դեպի հարավ ուղղված արևային մարտկոցների մեկ դաշտի փոխարեն օգտագործել երկուսը ավելի մեծ ընդհանուր հզորությամբ՝ ուղղված հարևան (հարավ-արևելք և հարավ-արևմուտք) և նույնիսկ հակառակ (արևելք): և արևմուտք) կարդինալ ուղղություններ։ Սա արևոտ օրերին ավելի միատեսակ արտադրություն կապահովի և ամպամած օրերին արտադրության ավելացում, մինչդեռ մնացած սարքավորումները կմնան նախատեսված նույն, համեմատաբար ցածր էներգիայի համար, և, հետևաբար, կլինեն ավելի կոմպակտ և ավելի էժան:

Եվ մի վերջին բան. Ապակին, որի մակերեսը հարթ չէ, բայց ունի հատուկ ռելիեֆ, ունակ է շատ ավելի արդյունավետ ընկալել կողային լույսը և այն փոխանցել արևային մարտկոցի աշխատանքային տարրերին։ Ամենաօպտիմալը կարծես թե ալիքային ռելիեֆն է՝ ելուստների և իջվածքների կողմնորոշմամբ հյուսիսից հարավ (ուղղահայաց վահանակների համար՝ վերևից ներքև)՝ մի տեսակ գծային ոսպնյակ: Ծալքավոր ապակին կարող է մեծացնել ֆիքսված վահանակի արտադրությունը 5% կամ ավելի:

Արևային էներգիայի կայանքների ավանդական տեսակները

Ժամանակ առ ժամանակ տեղեկություններ են ստացվում մեկ այլ արևային էլեկտրակայանի (ԱԷԿ) կամ աղազերծման կայանի կառուցման մասին։ Ջերմային արևային կոլեկտորներ և ֆոտոգալվանային արևային վահանակներ օգտագործվում են ամբողջ աշխարհում՝ Աֆրիկայից մինչև Սկանդինավիա։ Արեգակնային էներգիայի օգտագործման այս մեթոդները զարգանում են տասնամյակներ շարունակ, համացանցում բազմաթիվ կայքեր նվիրված են դրանց: Ուստի այստեղ ես դրանք կդիտարկեմ շատ ընդհանուր առումով։ Այնուամենայնիվ, մի կարևոր կետ գործնականում չի լուսաբանվում ինտերնետում. սա հատուկ պարամետրերի ընտրությունն է անհատական ​​արևային էներգիայի մատակարարման համակարգ ստեղծելիս: Մինչդեռ այս հարցն այնքան էլ պարզ չէ, որքան թվում է առաջին հայացքից։ Առանձին էջում տրված է արևային էներգիայով աշխատող համակարգի պարամետրերի ընտրության օրինակ:

Արևային մարտկոցներ

Ընդհանուր առմամբ, «արևային մարտկոց» կարելի է հասկանալ որպես ցանկացած նույնական մոդուլների հավաքածու, որոնք ընկալում են արևային ճառագայթումը և միավորվում են մեկ սարքի մեջ, ներառյալ զուտ ջերմայինները, բայց ավանդաբար այս տերմինը վերագրվում է հատուկ ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչների վահանակներին: Հետևաբար, «արևային մարտկոց» տերմինը գրեթե միշտ վերաբերում է ֆոտոգալվանային սարքին, որն ուղղակիորեն փոխակերպում է արևի ճառագայթումը էլեկտրական հոսանքի: Այս տեխնոլոգիան ակտիվորեն զարգանում է 20-րդ դարի կեսերից։ Դրա զարգացման համար հսկայական խթան հանդիսացավ տիեզերքի ուսումնասիրությունը, որտեղ արևային մարտկոցները ներկայումս կարող են մրցակցել միայն փոքր միջուկային էներգիայի աղբյուրների հետ՝ արտադրված էներգիայի և շահագործման ժամանակի առումով: Այս ընթացքում արևային մարտկոցների փոխակերպման արդյունավետությունը մեկ կամ երկու տոկոսից աճել է մինչև 17% կամ ավելի զանգվածային արտադրության համեմատաբար էժան մոդելներում և ավելի քան 42%՝ նախատիպերում: Զգալիորեն ավելացել են ծառայության ժամկետը և շահագործման հուսալիությունը:

Արևային մարտկոցների առավելությունները

Արևային մարտկոցների հիմնական առավելությունը դիզայնի ծայրահեղ պարզությունն է և շարժվող մասերի իսպառ բացակայությունը: Արդյունքն այն է, որ ցածր տեսակարար կշիռը և անփութությունը զուգորդվում են բարձր հուսալիության հետ, ինչպես նաև շահագործման ընթացքում հնարավորինս պարզ տեղադրման և պահպանման նվազագույն պահանջների հետ (սովորաբար բավական է պարզապես հեռացնել կեղտը աշխատանքային մակերեսից, երբ այն կուտակվում է): Ներկայացնելով փոքր հաստության հարթ տարրեր՝ դրանք բավականին հաջողությամբ տեղադրվում են արևին նայող տանիքի լանջին կամ տան պատին, գործնականում առանց որևէ լրացուցիչ տարածք պահանջելու կամ առանձին խոշոր կառուցվածքների կառուցման: Միակ պայմանն այն է, որ ոչինչ չպետք է հնարավորինս երկար մթագնի դրանք։

Մեկ այլ կարևոր առավելությունն այն է, որ էներգիան ստեղծվում է անմիջապես էլեկտրաէներգիայի տեսքով՝ մինչ օրս ամենահամընդհանուր և հարմար ձևով:

Ցավոք, ոչինչ հավերժ չէ. ֆոտոգալվանային փոխարկիչների արդյունավետությունը նվազում է դրանց ծառայության ժամկետի ընթացքում: Կիսահաղորդչային վաֆլիները, որոնք սովորաբար կազմում են արևային մարտկոցները, ժամանակի ընթացքում քայքայվում են և կորցնում իրենց հատկությունները, ինչի արդյունքում արևային մարտկոցների առանց այն էլ ոչ շատ բարձր արդյունավետությունը դառնում է էլ ավելի ցածր։ Բարձր ջերմաստիճանի երկարատև ազդեցությունը արագացնում է այս գործընթացը: Սկզբում ես սա նշեցի որպես ֆոտոգալվանային մարտկոցների թերություն, մանավանդ որ «մեռած» ֆոտոգալվանային բջիջները չեն կարող վերականգնվել: Այնուամենայնիվ, դժվար թե որևէ մեխանիկական էլեկտրական գեներատոր կարողանա ցույց տալ առնվազն 1% արդյունավետություն ընդամենը 10 տարի շարունակական շահագործումից հետո, ամենայն հավանականությամբ այն լուրջ վերանորոգման կարիք կունենա շատ ավելի վաղ՝ մեխանիկական մաշվածության պատճառով, եթե ոչ առանցքակալների, ապա խոզանակների: - իսկ ժամանակակից ֆոտոփոխարկիչները կարողանում են պահպանել իրենց արդյունավետությունը տասնամյակներ շարունակ: Լավատեսական հաշվարկների համաձայն՝ 25 տարվա ընթացքում արևային մարտկոցի արդյունավետությունը նվազում է ընդամենը 10%-ով, ինչը նշանակում է, որ եթե այլ գործոններ չմիջամտեն, ապա նույնիսկ 100 տարի հետո կմնա սկզբնական արդյունավետության գրեթե 2/3-ը։ Այնուամենայնիվ, զանգվածային առևտրային ֆոտոգալվանային բջիջների համար, որոնք հիմնված են բազմաբյուրեղ և մոնոբյուրեղային սիլիցիումի վրա, ազնիվ արտադրողներն ու վաճառողները տալիս են ծերացման մի փոքր այլ թվեր. 20 տարի հետո պետք է սպասել արդյունավետության մինչև 20% կորուստ (այնուհետև տեսականորեն 40 տարի հետո արդյունավետությունը կլինի Բնօրինակի 2/3-ը, կիսով չափ կրճատվել է 60 տարում, իսկ 100 տարի հետո կմնա սկզբնական արտադրողականության 1/3-ից մի փոքր պակաս): Ընդհանուր առմամբ, ժամանակակից ֆոտոփոխարկիչների նորմալ ծառայության ժամկետը առնվազն 25...30 տարի է, ուստի դեգրադացիան այնքան էլ կարևոր չէ, և շատ ավելի կարևոր է դրանցից փոշին ժամանակին մաքրելը...

Եթե ​​մարտկոցները տեղադրվեն այնպես, որ բնական փոշին գործնականում բացակայում է կամ արագորեն լվացվում է բնական անձրևների հետևանքով, ապա դրանք երկար տարիներ կկարողանան աշխատել առանց սպասարկման: Այսքան երկար ժամանակ առանց սպասարկման ռեժիմում աշխատելու կարողությունը ևս մեկ կարևոր առավելություն է:

Ի վերջո, արևային մարտկոցները կարող են էներգիա արտադրել լուսաբացից մինչև մթնշաղ, նույնիսկ ամպամած եղանակին, երբ արևային ջերմային կոլեկտորները մի փոքր տարբերվում են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից: Իհարկե, պարզ արևոտ օրվա համեմատ, նրանց արտադրողականությունը մի քանի անգամ նվազում է, բայց ինչ-որ բան ավելի լավ է, քան ընդհանրապես ոչինչ: Այս առումով, առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում էներգիայի առավելագույն փոխակերպմամբ մարտկոցների մշակումն այն տիրույթներում, որտեղ ամպերը ամենաքիչն են կլանում արևի ճառագայթումը: Բացի այդ, արևային ֆոտոփոխարկիչներ ընտրելիս պետք է ուշադրություն դարձնել նրանց արտադրած լարման կախվածությանը լուսավորությունից. այն պետք է լինի հնարավորինս փոքր (երբ լուսավորությունը նվազում է, նախ պետք է իջնի հոսանքը, այլ ոչ թե լարումը, քանի որ հակառակ դեպքում, ձեռք բերեք առնվազն որոշ օգտակար ազդեցություն ամպամած օրերին, դուք ստիպված կլինեք օգտագործել թանկարժեք լրացուցիչ սարքավորումներ, որոնք հարկադրաբար բարձրացնում են լարումը մինչև նվազագույնը, որը բավարար է մարտկոցները լիցքավորելու և ինվերտորները գործարկելու համար):

Արևային մարտկոցների թերությունները

Իհարկե, արևային մարտկոցները շատ թերություններ ունեն: Բացի եղանակից և օրվա ժամից կախվածությունից, կարելի է նշել հետևյալը.

Ցածր արդյունավետություն. Նույն արևային կոլեկտորը, ձևի և մակերևույթի նյութի ճիշտ ընտրությամբ, ի վիճակի է կլանել գրեթե ամբողջ արևային ճառագայթումը, որը հարվածում է դրան, նկատելի էներգիա կրող հաճախականությունների գրեթե ողջ սպեկտրում` հեռավոր ինֆրակարմիրից մինչև ուլտրամանուշակագույն տիրույթ: Արևային մարտկոցները էներգիան ընտրովի են փոխակերպում. ատոմների աշխատանքային գրգռման համար պահանջվում են որոշակի ֆոտոնների էներգիա (ճառագայթման հաճախականություններ), հետևաբար որոշ հաճախականությունների տիրույթներում փոխակերպումը շատ արդյունավետ է, մինչդեռ այլ հաճախականությունների միջակայքերը նրանց համար անօգուտ են: Բացի այդ, նրանց կողմից գրավված ֆոտոնների էներգիան օգտագործվում է քվանտային եղանակով. դրա «ավելցուկը», գերազանցելով պահանջվող մակարդակը, գնում է ֆոտոփոխարկիչի նյութի տաքացմանը, որն այս դեպքում վնասակար է: Դրանով հիմնականում բացատրվում է դրանց ցածր արդյունավետությունը:
Ի դեպ, եթե ընտրեք սխալ պաշտպանիչ ծածկույթի նյութ, կարող եք զգալիորեն նվազեցնել մարտկոցի արդյունավետությունը: Հարցը սրվում է նրանով, որ սովորական ապակին բավականին լավ է կլանում տիրույթի բարձր էներգիայի ուլտրամանուշակագույն մասը, և ֆոտոբջիջների որոշ տեսակների համար այս կոնկրետ միջակայքը շատ տեղին է. ինֆրակարմիր ֆոտոնների էներգիան նրանց համար չափազանց ցածր է:

Զգայունություն բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ արևային մարտկոցների արդյունավետությունը, ինչպես գրեթե բոլոր կիսահաղորդչային սարքերը, նվազում է: 100..125°C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում դրանք կարող են ժամանակավորապես կորցնել իրենց ֆունկցիոնալությունը, և նույնիսկ ավելի մեծ տաքացումը սպառնում է դրանց անդառնալի վնասին: Բացի այդ, բարձր ջերմաստիճանը արագացնում է ֆոտոբջիջների քայքայումը: Ուստի անհրաժեշտ է ձեռնարկել բոլոր միջոցները՝ նվազեցնելու տաքացումը, որն անխուսափելի է արևի կիզիչ ուղիղ ճառագայթների տակ։ Սովորաբար, արտադրողները սահմանափակում են ֆոտոբջիջների անվանական աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը մինչև +70°...+90°C (սա նշանակում է հենց տարրերի տաքացում, իսկ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, բնականաբար, պետք է շատ ավելի ցածր լինի):
Իրավիճակն ավելի է բարդացնում այն, որ բավականին փխրուն ֆոտոբջիջների զգայուն մակերեսը հաճախ ծածկված է պաշտպանիչ ապակիով կամ թափանցիկ պլաստիկով: Եթե ​​պաշտպանիչ ծածկույթի և ֆոտոբջիջի մակերևույթի միջև օդային բաց է մնում, ձևավորվում է մի տեսակ «ջերմոց», որը սրում է գերտաքացումը։ Ճիշտ է, պաշտպանիչ ապակու և ֆոտոբջիջի մակերևույթի միջև հեռավորությունը մեծացնելով և այս խոռոչը վերևում և ներքևում գտնվող մթնոլորտի հետ միացնելով, հնարավոր է կազմակերպել կոնվեկցիոն օդի հոսք, որը բնականաբար սառեցնում է ֆոտոբջիջները: Այնուամենայնիվ, պայծառ արևի և արտաքին բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում դա կարող է բավարար չլինել, ավելին, այս մեթոդը նպաստում է ֆոտոբջիջների աշխատանքային մակերեսի արագացված փոշոտմանը: Հետևաբար, նույնիսկ ոչ շատ մեծ արևային մարտկոցը կարող է պահանջել հատուկ հովացման համակարգ: Արդարության համար պետք է ասել, որ նման համակարգերը սովորաբար հեշտությամբ ավտոմատացվում են, և օդափոխիչի կամ պոմպի շարժիչը սպառում է առաջացած էներգիայի միայն մի փոքր մասը: Ուժեղ արևի բացակայության դեպքում շատ ջեռուցում և հովացում ընդհանրապես չի պահանջվում, ուստի հովացման համակարգը վարելու ընթացքում խնայված էներգիան կարող է օգտագործվել այլ նպատակներով: Հարկ է նշել, որ ժամանակակից գործարանային պանելներում պաշտպանիչ ծածկույթը սովորաբար սերտորեն կպչում է ֆոտոբջիջների մակերեսին և հեռացնում ջերմությունը դրսից, իսկ տնական ձևավորումներում պաշտպանիչ ապակու հետ մեխանիկական շփումը կարող է վնասել ֆոտոցելը:

Զգայունություն լուսավորության անհավասարության նկատմամբ: Որպես կանոն, մարտկոցի ելքում լարում ստանալու համար, որը քիչ թե շատ հարմար է օգտագործման համար (12, 24 կամ ավելի վոլտ), ֆոտոբջիջները միացվում են սերիական սխեմաներով։ Յուրաքանչյուր նման շղթայի հոսանքը և, հետևաբար, դրա հզորությունը որոշվում է ամենաթույլ օղակով` ամենավատ բնութագրերով կամ ամենացածր լուսավորությամբ ֆոտոբջիջով: Հետևաբար, եթե շղթայի գոնե մեկ տարրը գտնվում է ստվերում, դա զգալիորեն նվազեցնում է ամբողջ շղթայի ելքը. կորուստները անհամաչափ են ստվերում (ավելին, պաշտպանիչ դիոդների բացակայության դեպքում նման տարրը կսկսի ցրել մնացած տարրերի կողմից ստեղծվող էներգիան): Ելքի անհամաչափ կրճատումից կարելի է խուսափել միայն բոլոր ֆոտոբջիջները զուգահեռ միացնելով, բայց այդ դեպքում մարտկոցի ելքը չափազանց ցածր լարման դեպքում կունենա չափազանց մեծ հոսանք. սովորաբար առանձին ֆոտոբջիջների համար այն կազմում է ընդամենը 0,5 .. 0,7 Վ՝ կախված դրանց տեսակից։ և բեռի չափը:

Զգայունություն աղտոտվածության նկատմամբ: Արեգակնային մարտկոցների կամ պաշտպանիչ ապակու մակերեսի վրա նույնիսկ հազիվ նկատելի կեղտի շերտը կարող է կլանել արևի լույսի զգալի մասը և զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի արտադրությունը: Փոշոտ քաղաքում դա կպահանջի արևային մարտկոցների մակերեսի հաճախակի մաքրում, հատկապես հորիզոնական կամ թեթև անկյան տակ տեղադրվածների: Իհարկե, նույն ընթացակարգն անհրաժեշտ է յուրաքանչյուր ձյան տեղումներից և փոշու փոթորիկից հետո... Այնուամենայնիվ, քաղաքներից, արդյունաբերական գոտիներից, բանուկ ճանապարհներից և փոշու այլ ուժեղ աղբյուրներից հեռու 45° և ավելի անկյան տակ, անձրևը միանգամայն ընդունակ է. պանելների մակերևույթից մաքրելով բնական փոշին՝ «ավտոմատ կերպով» պահպանելով դրանք բավականին մաքուր վիճակում։ Իսկ ձյունը նման լանջի վրա, որը նույնպես նայում է դեպի հարավ, սովորաբար երկար չի մնում նույնիսկ շատ ցրտաշունչ օրերին։ Այսպիսով, հեռու մթնոլորտային աղտոտման աղբյուրներից, արևային մարտկոցները կարող են հաջողությամբ աշխատել տարիներ շարունակ առանց որևէ պահպանման, եթե միայն երկնքում արև լիներ:

Վերջապես, վերջին, բայց ամենակարևոր խոչընդոտը ֆոտոգալվանային արևային վահանակների լայն տարածման համար դրանց բավականին բարձր գինն է։ Արևային մարտկոցի տարրերի արժեքը ներկայումս կազմում է առնվազն 1 $/Վտ (1 կՎտ - 1000 դոլար), և սա ցածր արդյունավետությամբ փոփոխությունների դեպքում՝ առանց հաշվի առնելու վահանակների հավաքման և տեղադրման արժեքը, ինչպես նաև առանց հաշվի առնելու մարտկոցների, լիցքավորման կարգավորիչների և ինվերտորների (առաջացած ցածր լարման ուղղակի հոսանքի փոխարկիչներ) գինը կենցաղային կամ արդյունաբերական ստանդարտին: Շատ դեպքերում իրական ծախսերի նվազագույն գնահատման համար այս թվերը պետք է բազմապատկվեն 3-5 անգամ առանձին արևային մարտկոցներից ինքնուրույն հավաքվելիս և 6-10 անգամ՝ պատրաստի սարքավորումների հավաքածուներ գնելիս (գումարած տեղադրման ծախսերը):

Ֆոտովոլտային մարտկոցներ օգտագործող էլեկտրամատակարարման համակարգի բոլոր տարրերից մարտկոցներն ունեն ամենակարճ ծառայության ժամկետը, սակայն ժամանակակից առանց սպասարկման մարտկոցների արտադրողները պնդում են, որ այսպես կոչված բուֆերային ռեժիմում նրանք կաշխատեն մոտ 10 տարի (կամ կաշխատեն ուժեղ լիցքավորման և լիցքաթափման ավանդական 1000 ցիկլեր. եթե օրական մեկ ցիկլ եք հաշվում, ապա այս ռեժիմում դրանք կտևեն 3 տարի): Ես նշում եմ, որ մարտկոցների արժեքը սովորաբար կազմում է ամբողջ համակարգի ընդհանուր արժեքի միայն 10-20% -ը, իսկ ինվերտորների և լիցքավորման կարգավորիչների արժեքը (երկուսն էլ բարդ էլեկտրոնային արտադրանք են, և, հետևաբար, դրանց ձախողման որոշակի հավանականություն կա) հավասար է: պակաս: Այսպիսով, հաշվի առնելով երկար սպասարկման ժամկետը և երկար ժամանակ առանց սպասարկման հնարավորությունը, ֆոտոփոխարկիչները կարող են իրենց համար վճարել ավելի քան մեկ անգամ իրենց կյանքի ընթացքում, և ոչ միայն հեռավոր վայրերում, այլև բնակեցված վայրերում, եթե էլեկտրաէներգիան սակագները կշարունակեն աճել ներկայիս տեմպերով.

Արևային ջերմային կոլեկտորներ

«Արևային կոլեկտորներ» անվանումը վերագրվում է սարքերին, որոնք օգտագործում են արևային ջերմությամբ ուղղակի ջեռուցում, ինչպես միայնակ, այնպես էլ շարվող (մոդուլային): Ջերմային արևային կոլեկտորի ամենապարզ օրինակը վերոնշյալ երկրի ցնցուղի տանիքում գտնվող սև ջրի բաքն է (ի դեպ, ամառային ցնցուղի ժամանակ ջրի տաքացման արդյունավետությունը կարելի է զգալիորեն բարձրացնել տանկի շուրջ մինի ջերմոց կառուցելով։ , առնվազն պլաստիկ թաղանթից; ցանկալի է, որ ֆիլմի և տանկի պատերի միջև վերևի և կողմերի միջև լինի 4-5 սմ բացվածք):

Այնուամենայնիվ, ժամանակակից կոլեկցիոներները քիչ նմանություն ունեն նման տանկի հետ: Դրանք սովորաբար հարթ կառուցվածքներ են՝ պատրաստված բարակ սևացած խողովակներից, որոնք դասավորված են վանդակավոր կամ օձաձև ձևով։ Խողովակները կարող են տեղադրվել սևացած ջերմահաղորդիչ ենթաշերտի վրա, որը թակարդում է արևային ջերմությունը, որը մտնում է նրանց միջև ընկած տարածքները, ինչը թույլ է տալիս նվազեցնել խողովակների ընդհանուր երկարությունը՝ առանց արդյունավետության կորստի: Ջերմության կորուստը նվազեցնելու և ջեռուցումը մեծացնելու համար կոլեկտորի վերին մասը կարելի է ծածկել ապակու կամ թափանցիկ բջջային պոլիկարբոնատով, իսկ ջերմաբաշխիչ թերթիկի հակառակ կողմում ջերմամեկուսիչ շերտը կանխում է անհարկի ջերմության կորուստը. ստացվում է «ջերմոց». Ջեռուցվող ջուրը կամ այլ հովացուցիչ նյութը շարժվում է խողովակի միջով, որը կարող է հավաքվել ջերմամեկուսացված պահեստավորման բաքում: Հովացուցիչ նյութը շարժվում է պոմպի ազդեցության տակ կամ ձգողականության միջոցով՝ ջերմային կոլեկտորից առաջ և հետո հովացուցիչ նյութի խտության տարբերության պատճառով: Վերջին դեպքում, քիչ թե շատ արդյունավետ շրջանառությունը պահանջում է լանջերի և խողովակների հատվածների մանրակրկիտ ընտրություն և կոլեկտորի հնարավորինս ցածր տեղադրում: Բայց սովորաբար կոլեկտորը տեղադրվում է նույն վայրերում, ինչ արևային մարտկոցը `արևոտ պատի կամ տանիքի արևոտ լանջին, թեև ինչ-որ տեղ պետք է տեղադրվի լրացուցիչ պահեստային բաք: Առանց այդպիսի բաքի, ջերմության ինտենսիվ վերականգնման ժամանակ (ասենք, եթե ձեզ հարկավոր է լոգանք լցնել կամ ցնցուղ ընդունել), կոլեկտորի հզորությունը կարող է բավարար չլինել, և կարճ ժամանակ անց մի փոքր տաքացած ջուրը հոսի ծորակից:

Պաշտպանիչ ապակին, իհարկե, որոշակիորեն նվազեցնում է կոլեկտորի արդյունավետությունը՝ կլանելով և արտացոլելով արեգակնային էներգիայի մի քանի տոկոսը, նույնիսկ եթե ճառագայթները ուղղահայաց են ընկնում։ Երբ ճառագայթները դիպչում են ապակու մակերեսին մի փոքր անկյան տակ, արտացոլման գործակիցը կարող է մոտենալ 100% -ին: Հետևաբար, քամու բացակայության և շրջակա օդի համեմատությամբ միայն թեթև տաքացման անհրաժեշտության դեպքում (5-10 աստիճանով, ասենք, այգի ջրելու համար), «բաց» կառույցները կարող են ավելի արդյունավետ լինել, քան «ապակեպատ»: Բայց հենց որ պահանջվում է մի քանի տասնյակ աստիճանի ջերմաստիճանի տարբերություն կամ եթե նույնիսկ ոչ շատ ուժեղ քամի է բարձրանում, բաց կառույցների ջերմության կորուստը արագորեն մեծանում է, և պաշտպանիչ ապակին իր բոլոր թերություններով հանդերձ դառնում է անհրաժեշտություն։

Կարևոր նշում. անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ արևոտ շոգ օրը, եթե չվերլուծվի, ջուրը կարող է գերտաքանալ եռման կետից բարձր, հետևաբար, անհրաժեշտ է համապատասխան նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկել կոլեկտորի նախագծման մեջ (ապահովել անվտանգություն փական): Բաց կոլեկտորներում, առանց պաշտպանիչ ապակիների, նման գերտաքացումը սովորաբար մտահոգիչ չէ:

Վերջերս այսպես կոչված ջերմային խողովակների վրա հիմնված արևային կոլեկտորները սկսել են լայնորեն կիրառվել (չշփոթել «ջերմային խողովակների» հետ, որոնք օգտագործվում են համակարգչային հովացման համակարգերում ջերմության հեռացման համար): Ի տարբերություն վերը քննարկված դիզայնի, այստեղ յուրաքանչյուր տաքացվող մետաղական խողովակ, որի միջոցով հովացուցիչ նյութը շրջանառվում է, զոդվում է ապակե խողովակի ներսում, և օդը դուրս է մղվում նրանց միջև եղած տարածությունից: Ստացվում է թերմոսի անալոգը, որտեղ վակուումային ջերմամեկուսացման շնորհիվ ջերմության կորուստը կրճատվում է 20 անգամ կամ ավելի անգամ։ Արդյունքում, ըստ արտադրողների, երբ ապակուց դուրս -35°C սառնամանիք է, ներքին մետաղական խողովակի ջուրը հատուկ ծածկույթով, որը կլանում է արեգակնային ճառագայթման հնարավորինս լայն սպեկտրը, տաքացվում է մինչև +50... +70°C (100°C-ից ավելի տարբերություն) Արդյունավետ կլանումը, որը զուգորդվում է գերազանց ջերմամեկուսացման հետ, թույլ է տալիս տաքացնել հովացուցիչը նույնիսկ ամպամած եղանակին, թեև ջեռուցման հզորությունը, իհարկե, մի քանի անգամ ավելի քիչ է, քան պայծառ արևի տակ: Այստեղ առանցքային կետը խողովակների միջև եղած բացվածքում վակուումի պահպանումն է, այսինքն՝ ապակու և մետաղի միացման վակուումային խստությունը, շատ լայն ջերմաստիճանի միջակայքում, հասնելով մինչև 150 ° C, ծառայության ողջ կյանքի ընթացքում: երկար տարիների. Այդ իսկ պատճառով, նման կոլեկտորների արտադրության մեջ անհնար է անել առանց ապակու և մետաղի ջերմային ընդլայնման գործակիցների մանրակրկիտ համակարգման և բարձր տեխնոլոգիական արտադրության գործընթացների, ինչը նշանակում է, որ արհեստագործական պայմաններում դժվար թե հնարավոր լինի կատարել լիարժեք վակուումային ջերմային խողովակ: Բայց կոլեկցիոների ավելի պարզ ձևավորումները կարելի է ինքնուրույն պատրաստել առանց որևէ խնդիրների, չնայած, իհարկե, դրանց արդյունավետությունը մի փոքր ավելի քիչ է, հատկապես ձմռանը:

Բացի վերը նկարագրված հեղուկ արևային կոլեկտորներից, կան նաև այլ հետաքրքիր տիպի կառույցներ՝ օդ (սառեցնողը օդն է, և այն չի վախենում սառչելուց), «արևային լճակներ» և այլն: Ցավոք, արևային կոլեկտորների վերաբերյալ հետազոտությունների և մշակումների մեծ մասը հատուկ է հեղուկ մոդելներին, հետևաբար այլընտրանքային տեսակները գործնականում զանգվածային չեն և դրանց մասին շատ տեղեկություններ չկան:

Արևային կոլեկտորների առավելությունները

Արևային կոլեկտորների ամենակարևոր առավելությունը դրանց բավականին արդյունավետ տարբերակների արտադրության պարզությունն ու համեմատաբար ցածր գինն է՝ զուգակցված շահագործման անփութության հետ: Ձեր սեփական ձեռքերով կոլեկցիոներ պատրաստելու համար պահանջվող նվազագույնը մի քանի մետր բարակ խողովակ է (ցանկալի է բարակ պատերով պղինձ. այն կարելի է թեքել նվազագույն շառավղով) և մի փոքր սև ներկ, առնվազն բիտումի լաք: Խողովակը օձի պես թեքում ենք, ներկում ենք սև ներկով, տեղադրում ենք արևոտ տեղում, միացնում ջրատարին, և հիմա ամենապարզ արևային կոլեկտորը պատրաստ է։ Միևնույն ժամանակ, կծիկը հեշտությամբ կարող է տրվել գրեթե ցանկացած կոնֆիգուրացիա և առավելագույնս օգտագործել կոլեկտորի համար հատկացված ողջ տարածքը: Տնային պայմաններում կիրառվող ամենաարդյունավետ սևացումը, որը նույնպես շատ դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճանի և արևի ուղիղ ճառագայթների նկատմամբ, ածխածնի բարակ շերտն է: Այնուամենայնիվ, մուրը հեշտությամբ ջնջվում և լվանում է, ուստի նման սևացումն անպայման կպահանջի պաշտպանիչ ապակի և հատուկ միջոցներ՝ կանխելու համար հնարավոր խտացումը մուրով ծածկված մակերեսի մեջ մտնելու համար:

Կոլեկտորների մեկ այլ կարևոր առավելությունն այն է, որ, ի տարբերություն արևային մարտկոցների, նրանք կարողանում են գրավել և վերափոխել իրենց հարվածող արևային ճառագայթման մինչև 90%-ը ջերմության, իսկ ամենահաջող դեպքերում՝ նույնիսկ ավելին: Հետեւաբար, ոչ միայն պարզ եղանակին, այլեւ թույլ ամպամած պայմաններում կոլեկտորների արդյունավետությունը գերազանցում է ֆոտոգալվանային մարտկոցների արդյունավետությունը: Ի վերջո, ի տարբերություն ֆոտոգալվանային մարտկոցների, մակերեսի անհավասար լուսավորությունը չի առաջացնում կոլեկտորի արդյունավետության անհամաչափ նվազում. կարևոր է միայն ընդհանուր (ինտեգրված) ճառագայթման հոսքը:

Արևային կոլեկտորների թերությունները

Սակայն արևային կոլեկտորներն ավելի զգայուն են եղանակի նկատմամբ, քան արևային մարտկոցները: Նույնիսկ պայծառ արևի տակ թարմ քամին կարող է շատ անգամ նվազեցնել բաց ջերմափոխանակիչի ջեռուցման արդյունավետությունը: Պաշտպանիչ ապակին, իհարկե, կտրուկ նվազեցնում է քամուց ջերմության կորուստը, սակայն խիտ ամպերի դեպքում այն ​​նույնպես անզոր է։ Ամպամած, քամոտ եղանակին կոլեկտորից գործնականում ոչ մի օգուտ չկա, բայց արևային մարտկոցը առնվազն որոշակի էներգիա է արտադրում:

Ի թիվս արևային կոլեկտորների այլ թերությունների, ես առաջին հերթին կառանձնացնեմ դրանց սեզոնայնությունը։ Գարնանային կամ աշնանային կարճատև գիշերային սառնամանիքները բավական են, որպեսզի տաքացուցիչների խողովակներում գոյացած սառույցը դրանց պատռման վտանգ առաջացնի։ Իհարկե, դա կարելի է վերացնել ցուրտ գիշերներին «ջերմոցը» ջեռուցելով երրորդ կողմի ջերմության աղբյուրով կծիկով, բայց այս դեպքում կոլեկտորի ընդհանուր էներգաարդյունավետությունը հեշտությամբ կարող է բացասական դառնալ: Մեկ այլ տարբերակ `արտաքին միացումում հակասառեցմամբ կրկնակի շղթայական կոլեկտորը, չի պահանջի էներգիայի սպառում ջեռուցման համար, բայց շատ ավելի բարդ կլինի, քան ուղղակի ջրի ջեռուցմամբ մեկ շղթայի տարբերակները, ինչպես արտադրության, այնպես էլ շահագործման ընթացքում: Սկզբունքորեն օդային կառույցները չեն կարող սառչել, բայց կա մեկ այլ խնդիր՝ օդի ցածր տեսակարար ջերմային հզորությունը։

Եվ այնուամենայնիվ, հավանաբար, արևային կոլեկտորի հիմնական թերությունն այն է, որ այն հենց ջեռուցման սարք է, և չնայած արդյունաբերական արտադրության նմուշները, ջերմային վերլուծության բացակայության դեպքում, կարող են տաքացնել հովացուցիչը մինչև 190..200 ° C, սովորաբար ձեռք բերվող ջերմաստիճանը: հազվադեպ է գերազանցում 60..80 °C: Հետեւաբար, շատ դժվար է օգտագործել արդյունահանվող ջերմությունը զգալի քանակությամբ մեխանիկական աշխատանքի կամ էլեկտրական էներգիա ստանալու համար: Ի վերջո, նույնիսկ ամենացածր ջերմաստիճանի գոլորշու-ջրային տուրբինի շահագործման համար (օրինակ, այն, որը ժամանակին նկարագրել է Վ. Ա. Զիսինը), անհրաժեշտ է ջուրը գերտաքացնել մինչև առնվազն 110°C: Իսկ էներգիան ուղղակիորեն ջերմության տեսքով, ինչպես հայտնի է, երկար ժամանակ չի պահվում, իսկ 100°C-ից ցածր ջերմաստիճանում այն ​​սովորաբար կարող է օգտագործվել միայն տաք ջրամատակարարման և տան ջեռուցման համար։ Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով ցածր արժեքը և արտադրության հեշտությունը, սա կարող է բավականաչափ պատճառ լինել ձեր սեփական արևային կոլեկցիոներ ձեռք բերելու համար:

Արդարության համար պետք է նշել, որ ջերմային շարժիչի «նորմալ» աշխատանքային ցիկլը կարող է կազմակերպվել 100 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում, կամ եթե եռման կետն իջեցվի գոլորշիացման մասում ճնշումը նվազեցնելու միջոցով՝ այնտեղից գոլորշի դուրս մղելու միջոցով: , կամ օգտագործելով հեղուկ, որի եռման կետը գտնվում է արևային կոլեկտորի ջերմաստիճանի տաքացման և շրջակա օդի ջերմաստիճանի միջև (օպտիմալը` 50..60°C): Ճիշտ է, ես կարող եմ հիշել միայն մեկ ոչ էկզոտիկ և համեմատաբար անվտանգ հեղուկ, որը քիչ թե շատ բավարարում է այս պայմաններին՝ էթիլային սպիրտ, որը նորմալ պայմաններում եռում է 78°C-ում։ Ակնհայտ է, որ այս դեպքում անհրաժեշտ կլինի կազմակերպել փակ ցիկլ՝ լուծելով հարակից բազմաթիվ խնդիրներ։ Որոշ իրավիճակներում արտաքին տաքացվող շարժիչների (Stirling շարժիչներ) օգտագործումը կարող է խոստումնալից լինել: Այս առումով հետաքրքիր կարող է լինել նաև ձևի հիշողության էֆեկտով համաձուլվածքների օգտագործումը, որոնք այս կայքում նկարագրված են I.V. Nigel-ի հոդվածում. նրանց գործելու համար անհրաժեշտ է միայն 25-30°C ջերմաստիճանի տարբերություն:

Արևային էներգիայի համակենտրոնացում

Արևային կոլեկտորի արդյունավետության բարձրացումը հիմնականում ներառում է ջեռուցվող ջրի ջերմաստիճանի կայուն բարձրացում եռման կետից բարձր: Դա սովորաբար արվում է հայելիների միջոցով արևային էներգիան կոլեկտորի վրա կենտրոնացնելով: Սա այն սկզբունքն է, որը ընկած է արևային էլեկտրակայանների մեծ մասի հիմքում, տարբերությունները կայանում են միայն հայելիների և կոլեկտորի քանակի, կազմաձևման և տեղադրման, ինչպես նաև հայելիների կառավարման մեթոդների մեջ: Արդյունքում, կենտրոնացման կետում միանգամայն հնարավոր է հասնել ոչ թե հարյուրավոր, այլ հազարավոր աստիճանի ջերմաստիճանի. այդպիսի ջերմաստիճանում արդեն կարող է տեղի ունենալ ջրի ուղղակի ջերմային տարրալուծում ջրածնի և թթվածնի մեջ (արդյունքում ջրածինը կարող է այրվել. գիշերը և ամպամած օրերին)!

Ցավոք, նման տեղադրման արդյունավետ շահագործումն անհնար է առանց հայելիների կենտրոնացման համալիր կառավարման համակարգի, որը պետք է հետևի երկնքում Արեգակի անընդհատ փոփոխվող դիրքին: Հակառակ դեպքում, մի քանի րոպեի ընթացքում կենտրոնացման կետը կթողնի կոլեկտորը, որը նման համակարգերում հաճախ չափսերով շատ փոքր է, և աշխատանքային հեղուկի տաքացումը կդադարի: Նույնիսկ պարաբոլոիդ հայելիների օգտագործումը միայն մասամբ է լուծում խնդիրը. եթե դրանք պարբերաբար չեն պտտվում Արևից հետո, ապա մի քանի ժամ հետո այն այլևս չի ընկնի նրանց ամանի մեջ կամ միայն կլուսավորի դրա եզրը, դա քիչ օգուտ կտա:

Տանը արևային էներգիան կենտրոնացնելու ամենահեշտ ձևը կոլեկցիոների մոտ հորիզոնական հայելին տեղադրելն է, որպեսզի օրվա մեծ մասը արևը հարվածի կոլեկցիոներին: Հետաքրքիր տարբերակ է տան մոտ հատուկ ստեղծված ջրամբարի մակերեսը որպես այդպիսի հայելի օգտագործելը, հատկապես, եթե դա սովորական ջրամբար չէ, այլ «արևային լճակ» (չնայած դա հեշտ չէ անել, և արտացոլման արդյունավետությունը լինի շատ ավելի քիչ, քան սովորական հայելին): Լավ արդյունքի կարելի է հասնել՝ ստեղծելով ուղղահայաց կենտրոնացված հայելիների համակարգ (այս ձեռնարկումը սովորաբար շատ ավելի անհանգիստ է, բայց որոշ դեպքերում կարող է արդարացված լինել ուղղակի մեծ հայելի տեղադրել հարակից պատի վրա, եթե այն ներքին անկյուն է կազմում կոլեկտորի հետ։ - ամեն ինչ կախված է շենքի և կոլեկցիոների կազմաձևից և գտնվելու վայրից):

Արեգակնային ճառագայթման վերահղումը հայելիների միջոցով կարող է նաև մեծացնել ֆոտոգալվանային մարտկոցի թողունակությունը: Բայց միևնույն ժամանակ դրա ջեռուցումն ավելանում է, և դա կարող է վնասել մարտկոցը: Հետևաբար, այս դեպքում դուք պետք է սահմանափակվեք ձեզ համեմատաբար փոքր աճով (մի քանի տասնյակ տոկոսով, բայց ոչ մի քանի անգամ), և դուք պետք է ուշադիր հետևեք մարտկոցի ջերմաստիճանին, հատկապես շոգ, պարզ օրերին: Հենց գերտաքացման վտանգի պատճառով է, որ ֆոտոգալվանային մարտկոցների որոշ արտադրողներ ուղղակիորեն արգելում են իրենց արտադրանքի շահագործումը լրացուցիչ ռեֆլեկտորների օգնությամբ ստեղծված ուժեղացված լուսավորության պայմաններում:

Արեգակնային էներգիայի վերածումը մեխանիկական էներգիայի

Արևային կայանքների ավանդական տեսակներն ուղղակիորեն մեխանիկական աշխատանք չեն առաջացնում: Դա անելու համար էլեկտրական շարժիչը պետք է միացված լինի ֆոտոփոխարկիչների արևային մարտկոցին, իսկ ջերմային արևային կոլեկտոր օգտագործելիս գերտաքացած գոլորշին (իսկ գերտաքացման համար դա հնարավոր չէ առանց կենտրոնացված հայելիների) մատակարարվի գոլորշու մուտքին: տուրբին կամ գոլորշու շարժիչի բալոններին: Համեմատաբար քիչ ջերմություն ունեցող կոլեկցիոներները կարող են ջերմությունը փոխակերպել մեխանիկական շարժման ավելի էկզոտիկ եղանակներով, օրինակ՝ օգտագործելով ձևի հիշողության համաձուլվածքների շարժիչներ:

Այնուամենայնիվ, կան նաև կայանքներ, որոնք ներառում են արևային ջերմության վերածումը մեխանիկական աշխատանքի, որն ուղղակիորեն ներառված է դրանց նախագծման մեջ: Ավելին, դրանց չափերն ու հզորությունը շատ տարբեր են. սա հարյուրավոր մետր բարձրությամբ հսկայական արևային աշտարակի և համեստ արևային պոմպի նախագիծ է, որը պատկանում է ամառանոցին:

Մենք ապրում ենք ապագայի աշխարհում, թեև դա նկատելի չէ բոլոր տարածաշրջաններում։ Ամեն դեպքում, այսօր առաջադեմ շրջանակներում լրջորեն քննարկվում է էներգիայի նոր աղբյուրների ստեղծման հնարավորությունը։ Ամենահեռանկարային ոլորտներից մեկը արևային էներգիան է:

Այս պահին Երկրի վրա էլեկտրաէներգիայի մոտ 1%-ը ստացվում է արեգակնային ճառագայթման մշակումից։ Ուրեմն ինչո՞ւ մենք դեռ չենք հրաժարվել այլ «վնասակար» մեթոդներից և ընդհանրապես կհրաժարվե՞նք։ Հրավիրում ենք ձեզ կարդալ մեր հոդվածը և փորձել ինքներդ պատասխանել այս հարցին:

Ինչպես է արեգակնային էներգիան վերածվում էլեկտրականության

Սկսենք ամենակարևորից՝ ինչպես են արևի ճառագայթները վերամշակվում էլեկտրականության:

Գործընթացը ինքնին կոչվում է «Արևային սերունդ» . Դա ապահովելու ամենաարդյունավետ ուղիները հետևյալն են.

• ֆոտոգալվանա;
• արևային ջերմային էներգիա;
• արևային փուչիկների էլեկտրակայաններ.

Եկեք նայենք նրանցից յուրաքանչյուրին:

Ֆոտովոլտարներ

Այս դեպքում էլեկտրական հոսանքը հայտնվում է շնորհիվ ֆոտոգալվանային էֆեկտ. Սկզբունքը սա է՝ արևի լույսը հարվածում է ֆոտոբջիջին, էլեկտրոնները կլանում են ֆոտոնների էներգիան (լույսի մասնիկներ) և սկսում շարժվել։ Արդյունքում ստանում ենք էլեկտրական լարում։

Սա հենց այն գործընթացն է, որը տեղի է ունենում արևային մարտկոցներում, որոնք հիմնված են արևի ճառագայթումը էլեկտրականության վերածող տարրերի վրա:

Ֆոտովոլտային վահանակների դիզայնն ինքնին բավականին ճկուն է և կարող է ունենալ տարբեր չափսեր։ Հետեւաբար, դրանք շատ գործնական են օգտագործելու համար: Բացի այդ, վահանակներն ունեն բարձր կատարողական հատկություններ՝ դիմացկուն են տեղումների և ջերմաստիճանի փոփոխություններին:

Եվ ահա թե ինչպես է այն աշխատում առանձին արևային վահանակի մոդուլ:

Դուք կարող եք կարդալ արևային մարտկոցների օգտագործման մասին որպես լիցքավորիչներ, էներգիայի աղբյուրներ մասնավոր տների, քաղաքաշինության և բժշկական նպատակների համար:

Ժամանակակից արևային մարտկոցներ և էլեկտրակայաններ

Վերջին օրինակները ներառում են ընկերության արևային մարտկոցները SistineSolar. Նրանք կարող են ունենալ ցանկացած երանգ և հյուսվածք, ի տարբերություն ավանդական մուգ կապույտ վահանակների: Սա նշանակում է, որ դրանք կարող են օգտագործվել տան տանիքը «զարդարելու» համար, ինչպես ցանկանում եք:

Մեկ այլ լուծում առաջարկվել է Tesla-ի մշակողների կողմից։ Նրանք գործարկեցին ոչ միայն պանելներ, այլ տանիքի լիարժեք նյութ, որը մշակում է արևային էներգիան: պարունակում է ներկառուցված արևային մոդուլներ և կարող է ունենալ նաև դիզայնի լայն տեսականի: Միևնույն ժամանակ, նյութն ինքնին շատ ավելի ամուր է, քան սովորական տանիքի սալիկները, արևային տանիքը նույնիսկ անսահման երաշխիք ունի:

Լիարժեք արևային էլեկտրակայանի օրինակ է Եվրոպայում վերջերս կառուցված երկկողմանի վահանակներով կայանը: Վերջիններս հավաքում են ինչպես արևի ուղիղ ճառագայթումը, այնպես էլ ռեֆլեկտիվ ճառագայթումը։ Սա թույլ է տալիս բարձրացնել արեգակնային արտադրության արդյունավետությունը 30%-ով: Այս կայանը տարեկան պետք է արտադրի մոտ 400 ՄՎտժ։

Հետաքրքրություն է նաև Չինաստանի ամենամեծ լողացող արևային էլեկտրակայանը. Դրա հզորությունը 40 ՄՎտ է։ Նման լուծումներն ունեն 3 կարևոր առավելություն.

• Չինաստանի համար կարևոր հողատարածքներ զբաղեցնելու կարիք չկա.
• ջրամբարներում ջրի գոլորշիացումը նվազում է.
• Ֆոտոբջիջներն իրենք ավելի քիչ են տաքանում և ավելի արդյունավետ են աշխատում:

Ի դեպ, այս լողացող արեւային էլեկտրակայանը կառուցվել է քարածխի արդյունահանման լքված ձեռնարկության տեղում։

Ֆոտովոլտային էֆեկտի վրա հիմնված տեխնոլոգիան այսօր ամենահեռանկարայինն է, և մասնագետների կարծիքով՝ առաջիկա 30-40 տարում արևային մարտկոցները կկարողանան արտադրել էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային պահանջարկի մոտ 20%-ը։

Արեգակնային ջերմային էներգիա

Այստեղ մոտեցումը մի փոքր այլ է, քանի որ... արեգակնային ճառագայթումն օգտագործվում է հեղուկ պարունակող տարա տաքացնելու համար։ Դրա շնորհիվ այն վերածվում է գոլորշու, որը պտտում է տուրբինը՝ արդյունքում առաջացնելով էլեկտրաէներգիա։

ՋԷԿ-երը գործում են նույն սկզբունքով, միայն հեղուկը տաքացվում է ածուխ այրելով։

Այս տեխնոլոգիայի կիրառման ամենաակնառու օրինակն է Ivanpah արևային կայանՄոխավե անապատում: Այն աշխարհի ամենամեծ արևային ջերմաէլեկտրակայանն է։

Այն գործում է 2014 թվականից և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար վառելիք չի օգտագործում՝ միայն էկոլոգիապես մաքուր արևային էներգիա։

Ջրի կաթսան գտնվում է աշտարակների մեջ, որը կարող եք տեսնել կառույցի կենտրոնում։ Շուրջը հայելիների դաշտ է, որոնք արևի ճառագայթներն ուղղում են դեպի աշտարակի գագաթը։ Միաժամանակ համակարգիչը անընդհատ պտտում է այս հայելիները՝ կախված արեգակի գտնվելու վայրից։

Կենտրոնացված արեգակնային էներգիայի ազդեցության տակ աշտարակի ջուրը տաքանում է և վերածվում գոլորշու։ Սա ճնշում է ստեղծում, և գոլորշին սկսում է պտտել տուրբինը, ինչի արդյունքում էլեկտրաէներգիա է ազատվում: Այս կայանի հզորությունը 392 մեգավատ է, ինչը հեշտությամբ կարելի է համեմատել Մոսկվայի միջին ջերմաէլեկտրակայանի հետ։

Հետաքրքիր է, որ նման կայանները կարող են աշխատել նաև գիշերային ժամերին։ Դա հնարավոր է ջեռուցվող գոլորշու մի մասը դնելով պահեստում և աստիճանաբար օգտագործելով այն տուրբինը պտտելու համար:

Արևային փուչիկների էլեկտրակայաններ

Այս օրիգինալ լուծումը, թեև լայնորեն չի կիրառվում, այնուամենայնիվ իր տեղն ունի։

Տեղադրումն ինքնին բաղկացած է 4 հիմնական մասից.

• Աերոստատ - գտնվում է երկնքում և հավաքում է արևի ճառագայթումը: Ջուրը մտնում է գնդակը և արագ տաքանում՝ դառնալով գոլորշի։
• Գոլորշի խողովակաշար - դրա միջով ճնշման տակ գոլորշին իջնում ​​է տուրբին, որի հետևանքով պտտվում է:
• Տուրբին - գոլորշու հոսքի ազդեցության տակ այն պտտվում է՝ առաջացնելով էլեկտրական էներգիա։
• Կոնդենսատոր և պոմպ - տուրբինի միջով անցած գոլորշին խտացվում է ջրի մեջ և պոմպի միջոցով բարձրանում է օդապարիկի մեջ, որտեղ այն կրկին տաքացվում է մինչև գոլորշի վիճակ:

Որո՞նք են արևային էներգիայի առավելությունները

• Արևը կշարունակի մեզ տալ իր էներգիան ևս մի քանի միլիարդ տարի: Ընդ որում, մարդիկ կարիք չունեն փող ու միջոցներ ծախսել այն հանելու համար։
• Արևային էներգիայի արտադրությունը լիովին էկոլոգիապես մաքուր գործընթաց է, որը բնության համար վտանգ չի ներկայացնում:
• Գործընթացի ինքնավարություն: Արևի լույս հավաքելը և էլեկտրաէներգիա արտադրելը տեղի է ունենում մարդու նվազագույն միջամտությամբ: Միակ բանը, որ դուք պետք է անեք, ձեր աշխատանքային մակերեսները կամ հայելիները մաքուր պահելն է:
• Սպառված արևային մարտկոցները կարող են վերամշակվել և նորից օգտագործվել արտադրության մեջ:

Արևային էներգիայի զարգացման հիմնախնդիրները

Չնայած գիշերային ժամերին արևային էլեկտրակայանների աշխատանքը պահպանելու գաղափարների իրականացմանը, ոչ ոք զերծ չէ բնության քմահաճույքներից։ Մի քանի օր շարունակ ամպամած երկինքը զգալիորեն նվազեցնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը, սակայն բնակչությանը և տնտեսվարող սուբյեկտներին անհրաժեշտ է անխափան մատակարարում։

Արևային էլեկտրակայանի կառուցումը էժան հաճույք չէ. Դա պայմանավորված է դրանց դիզայնում հազվագյուտ տարրեր օգտագործելու անհրաժեշտությամբ: Ոչ բոլոր երկրներն են պատրաստ վատնել բյուջեները պակաս հզոր էլեկտրակայանների վրա, երբ կան գործող ջերմաէլեկտրակայաններ և ատոմակայաններ։

Նման կայանքները տեղադրելու համար պահանջվում են մեծ տարածքներ, իսկ այն վայրերում, որտեղ արևային ճառագայթումը բավարար մակարդակ ունի։

Ինչպե՞ս է արևային էներգիան զարգացնում Ռուսաստանում:

Ցավոք սրտի, մեր երկիրը դեռ ողջ արագությամբ այրում է ածուխ, գազ և նավթ, և Ռուսաստանն, անշուշտ, կլինի վերջինների թվում, ով ամբողջությամբ կանցնի այլընտրանքային էներգիայի։

Մինչ օրս արևային արտադրությունը կազմում է Ռուսաստանի Դաշնության էներգետիկ հաշվեկշռի ընդամենը 0,03%-ը. Համեմատության համար նշենք, որ Գերմանիայում այս ցուցանիշը 20%-ից ավելի է։ Անհատ ձեռնարկատերերը շահագրգռված չեն արևային էներգիայի մեջ ներդրումներ կատարել՝ երկար վերադարձի և ոչ այնքան բարձր եկամտաբերության պատճառով, քանի որ մեր երկրում գազը շատ ավելի էժան է։

Տնտեսապես զարգացած Մոսկվայի և Լենինգրադի մարզերում արևային ակտիվությունը ցածր մակարդակի վրա է։ Այնտեղ արևային էլեկտրակայաններ կառուցելը պարզապես գործնական չէ։ Բայց հարավային շրջանները բավականին հեռանկարային են։