Procesi që gjeneron energjinë diellore. Parimi i shndërrimit të energjisë diellore, aplikimi dhe perspektivat e saj

Çdo ditë po zvogëlohet sasia e rezervave botërore të qymyrit, naftës, gazit, pra gjithçka që na shërben si burim energjie sot. Dhe në të ardhmen e afërt, njerëzimi do të arrijë në pikën ku thjesht nuk do të ketë më lëndë djegëse fosile. Prandaj, të gjitha vendet po kërkojnë në mënyrë aktive shpëtimin nga katastrofa që po na afrohet me shpejtësi. Dhe mjeti i parë i shpëtimit që vjen në mendje është, sigurisht, energjia e diellit, e cila është përdorur nga njerëzit që nga kohra të lashta për tharjen e rrobave, ndriçimin e shtëpive dhe gatimin. Kjo shkaktoi një nga fushat e energjisë alternative - energjinë diellore.

Burimi i energjisë për energjinë diellore është energjia e dritës së diellit, e cila shndërrohet në nxehtësi ose energji elektrike duke përdorur struktura të veçanta. Sipas ekspertëve, në vetëm një javë, sipërfaqja e tokës merr një sasi energjie nga dielli që tejkalon energjinë e rezervave botërore të të gjitha llojeve të karburantit. Dhe megjithëse ritmi i zhvillimit të kësaj zone të energjisë alternative po rritet vazhdimisht, energjia diellore ka ende jo vetëm avantazhe, por edhe disavantazhe.

Nëse avantazhet kryesore përfshijnë aksesueshmërinë, dhe më e rëndësishmja, pashtershmërinë e burimit të energjisë, atëherë disavantazhet përfshijnë:

• nevoja për të grumbulluar energji të marrë nga dielli,
• kosto të konsiderueshme të pajisjeve të përdorura,
• varësia nga kushtet e motit dhe koha e ditës,
• rritja e temperaturës atmosferike mbi termocentralet etj.

Karakteristikat numerike të rrezatimit diellor

Ekziston një tregues i tillë si konstanta diellore. Vlera e saj është 1367 W. Kjo është pikërisht sasia e energjisë për 1 m2. planeti Tokë. Por për shkak të atmosferës, rreth 20-25% më pak energji arrin në sipërfaqen e tokës. Prandaj, vlera e energjisë diellore për metër katror, ​​për shembull, në ekuator është 1020 W. Dhe duke marrë parasysh ndryshimin e ditës dhe natës, ndryshimin e këndit të diellit mbi horizont, kjo shifër ulet me rreth 3 herë.

Por nga vjen kjo energji? Shkencëtarët filluan të studiojnë këtë çështje në shekullin e 19-të, dhe versionet ishin krejtësisht të ndryshme. Sot, si rezultat i një numri të madh studimesh, dihet me siguri se burimi i energjisë diellore është reagimi i shndërrimit të 4 atomeve të hidrogjenit në një bërthamë heliumi. Si rezultat i këtij procesi, çlirohet një sasi e konsiderueshme energjie. Për shembull, energjia e çliruar gjatë transformimit të 1 g. hidrogjeni është i krahasueshëm me energjinë e çliruar gjatë djegies së 15 tonë benzinë.

Shndërrimi i Energjisë Diellore

Ne tashmë e dimë se energjia e marrë nga dielli duhet të shndërrohet në një formë tjetër. Nevoja për këtë lind për faktin se njerëzimi nuk ka ende pajisje të tilla që mund të konsumojnë energjinë diellore në formën e saj të pastër. Prandaj, u zhvilluan burime energjie si kolektorët diellorë dhe panelet diellore. Nëse e para përdoret për të gjeneruar energji termike, atëherë e dyta prodhon drejtpërdrejt energji elektrike.

Ka disa mënyra për të kthyer energjinë diellore:

• fotovoltaikë;
• energjia termike e ajrit;
• energji termike diellore;
• duke përdorur termocentrale me balona diellore.

Metoda më e zakonshme është fotovoltaike. Parimi i këtij konvertimi është përdorimi i paneleve diellore fotovoltaike, ose siç quhen edhe panelet diellore, përmes të cilave energjia diellore shndërrohet në energji elektrike. Si rregull, panele të tilla janë bërë prej silikoni, dhe trashësia e sipërfaqes së tyre të punës është vetëm disa të dhjetat e milimetrit. Ato mund të vendosen kudo, ekziston vetëm një kusht - prania e një sasie të madhe të dritës së diellit. Një mundësi e shkëlqyer për instalimin e pllakave fotografike në çatitë e ndërtesave të banimit dhe ndërtesave publike.

Përveç pllakave fotografike të diskutuara më sipër, panelet me shtresë të hollë përdoren për të kthyer energjinë e rrezatimit diellor. Ato dallohen nga trashësia e tyre edhe më e vogël, gjë që u lejon atyre të instalohen kudo, por një pengesë e rëndësishme e paneleve të tilla është efikasiteti i tyre i ulët. Është për këtë arsye që instalimi i tyre do të justifikohet vetëm për sipërfaqe të mëdha. Vetëm për argëtim, paneli me shtresë të hollë mund të vendoset edhe në një kuti laptopi ose në një çantë dore.

Në energjinë e ajrit termik, energjia diellore shndërrohet në energjinë e rrjedhës së ajrit, e cila më pas dërgohet në një turbogjenerator. Por në rastin e përdorimit të termocentraleve me tullumbace diellore, avujt e ujit krijohen brenda balonës. Ky efekt arrihet duke ngrohur sipërfaqen e balonës, mbi të cilën aplikohet një shtresë selektive-thithëse, nga rrezet e diellit. Avantazhi kryesor i kësaj metode është furnizimi i mjaftueshëm me avull, i cili mjafton për të vazhduar funksionimin e termocentralit në mot të keq dhe gjatë natës.

Parimi i energjisë diellore është të ngroh një sipërfaqe që thith rrezet e diellit dhe i fokuson ato për përdorimin e mëvonshëm të nxehtësisë që rezulton. Shembulli më i thjeshtë është uji i ngrohjes, i cili më pas mund të përdoret për nevoja shtëpiake, për shembull, për t'u furnizuar me kanalizime ose bateri, duke kursyer gaz ose karburant tjetër. Në një shkallë industriale, energjia e rrezatimit diellor e marrë me këtë metodë shndërrohet në energji elektrike duke përdorur motorët me nxehtësi. Ndërtimi i termocentraleve të tillë të kombinuar mund të zgjasë mbi 20 vjet, por ritmi i zhvillimit të energjisë diellore nuk po zvogëlohet, por, përkundrazi, po rritet vazhdimisht.

Ku mund të përdoret energjia diellore?

Energjia diellore mund të përdoret në fusha krejtësisht të ndryshme - nga industria kimike në industrinë e automobilave, nga gatimi në ngrohjen e hapësirës. Për shembull, përdorimi i paneleve diellore në industrinë e automobilave daton që nga viti 1955. Ky vit u shënua me daljen në treg të makinës së parë që funksiononte me bateri diellore. Sot, BMW, Toyota dhe kompani të tjera të mëdha prodhojnë makina të tilla.

Në jetën e përditshme, energjia diellore përdoret për ngrohjen e dhomave, për ndriçimin dhe madje edhe për gatimin. Për shembull, furrat diellore të bëra me fletë metalike dhe kartoni, me iniciativën e OKB-së, përdoren në mënyrë aktive nga refugjatët që u detyruan të largoheshin nga shtëpitë e tyre për shkak të situatës së vështirë politike. Furrat diellore më komplekse përdoren për trajtimin termik dhe shkrirjen e metaleve. Një nga furrat më të mëdha të tilla ndodhet në Uzbekistan.

Shpikjet më interesante mbi përdorimin e energjisë diellore përfshijnë:

• Një këllëf mbrojtës për një telefon me fotocelë, i cili është gjithashtu një karikues.
• Një çantë shpine me një panel diellor të bashkangjitur në të. Kjo do t'ju lejojë të karikoni jo vetëm telefonin tuaj, por edhe tabletin tuaj dhe madje edhe kamerën tuaj, në përgjithësi, çdo pajisje elektronike që ka një hyrje USB.
• Kufje solare Bluetooth.

Dhe ideja më kreative janë rrobat e bëra nga pëlhura speciale. Një xhaketë, kravatë dhe madje edhe një rroba banje - e gjithë kjo mund të bëhet jo vetëm një artikull në veshjet tuaja, por edhe një karikues.

Zhvillimi i energjisë alternative në vendet e CIS

Energjia alternative, përfshirë atë diellore, po zhvillohet me një ritëm të lartë jo vetëm në SHBA, Evropë apo Indi, por edhe në vendet e CIS, përfshirë Rusinë, Kazakistanin dhe veçanërisht Ukrainën. Për shembull, termocentrali më i madh diellor në ish-Bashkimin Sovjetik, Perovo, u ndërtua në Krime. Ndërtimi i tij përfundoi në vitin 2011. Ky termocentral u bë projekti i tretë inovativ i kompanisë austriake Activ Solar. Fuqia maksimale e Perovos është rreth 100 MW.

Dhe në tetor të të njëjtit vit, Activ Solar nisi një tjetër termocentral diellor, Okhotnikovo, gjithashtu në Krime. Fuqia e saj ishte 80 MW. Okhotnikovo gjithashtu mori statusin e më të madhit, por në Evropën Qendrore dhe Lindore. Mund të themi se energjia alternative në Ukrainë ka bërë një hap të madh drejt energjisë së sigurt dhe të pashtershme.

Në Kazakistan, situata duket pak më ndryshe. Në thelb, zhvillimi i energjisë alternative në këtë vend ndodh vetëm në teori. Republika ka një potencial të madh, por ende nuk është realizuar plotësisht. Sigurisht, qeveria po merret me këtë çështje, madje është hartuar një plan për zhvillimin e energjisë alternative në Kazakistan, por pjesa e energjisë së marrë nga burimet e rinovueshme, veçanërisht nga dielli, nuk do të jetë më shumë se 1%. në bilancin e përgjithshëm energjetik të vendit. Deri në vitin 2020 ka plane për të nisur vetëm 4 termocentrale diellore, kapaciteti total i të cilave do të jetë 77 MW.

Energjia alternative në Rusi po zhvillohet gjithashtu me një ritëm të konsiderueshëm. Por, siç tha zëvendësministri i Energjisë, fokusi në këtë fushë është kryesisht në rajonet e Lindjes së Largët. Për shembull, në Yakutia, prodhimi total i 4 termocentraleve diellore që funksionojnë në fshatrat më të largëta veriore arriti në më shumë se 50 mijë kWh. Kjo mundësoi kursimin e më shumë se 14 tonë naftë të shtrenjtë. Një shembull tjetër i përdorimit të energjisë diellore është kompleksi shumëfunksional i aviacionit në ndërtim në rajonin e Lipetsk. Energjia elektrike për funksionimin e tij do të prodhohet nga termocentrali i parë diellor, i ndërtuar gjithashtu në rajonin e Lipetsk.

E gjithë kjo na lejon të nxjerrim përfundimin e mëposhtëm: sot të gjitha vendet, madje jo më të zhvilluarat, përpiqen t'i afrohen sa më shumë qëllimit të dashur: përdorimin e burimeve alternative të energjisë. Në fund të fundit, konsumi i energjisë elektrike po rritet çdo ditë, dhe sasia e emetimeve të dëmshme në mjedis po rritet çdo ditë. Dhe shumë tashmë e kuptojnë se e ardhmja jonë dhe e ardhmja e planetit tonë varet vetëm nga ne.

R. Abdullina

Ukraina mbështetet në energjinë diellore

Njerëzit nuk mund ta imagjinojnë më jetën pa energji elektrike dhe çdo vit nevoja për energji po rritet gjithnjë e më shumë, ndërkohë që rezervat e burimeve energjetike si nafta, gazi dhe qymyri po bien me shpejtësi. Njerëzimi nuk ka alternativë tjetër veç përdorimit të burimeve alternative të energjisë. Një mënyrë për të gjeneruar energji elektrike është shndërrimi i energjisë diellore duke përdorur fotocela. Njerëzit mësuan se është e mundur të përdoret energjia diellore relativisht kohë më parë, por filluan ta zhvillojnë atë në mënyrë aktive vetëm në 20 vitet e fundit. Vitet e fundit, falë kërkimeve të vazhdueshme, përdorimit të materialeve të reja dhe zgjidhjeve kreative të projektimit, është bërë e mundur të rritet ndjeshëm performanca e paneleve diellore. Shumë besojnë se në të ardhmen njerëzimi do të jetë në gjendje të braktisë metodat tradicionale të prodhimit të energjisë elektrike në favor të energjisë diellore dhe ta marrë atë duke përdorur termocentrale diellore.

Energji diellore

Energjia diellore është një nga burimet e prodhimit të energjisë elektrike në mënyrë jo tradicionale, prandaj klasifikohet si burim alternativ i energjisë. Energjia diellore përdor rrezatimin diellor dhe e shndërron atë në energji elektrike ose forma të tjera të energjisë. Energjia diellore nuk është vetëm një burim energjie miqësore me mjedisin, sepse... Gjatë konvertimit të energjisë diellore, nuk lëshohen nënprodukte të dëmshme, por energjia diellore është gjithashtu një burim vetë-ripërtëritës i energjisë alternative.

Si funksionon energjia diellore

Teorikisht, nuk është e vështirë të llogaritet se sa energji mund të merret nga rrjedha e energjisë diellore, dihet prej kohësh se pasi ka kaluar distancën nga Dielli në Tokë dhe ka rënë në një sipërfaqe me një sipërfaqe prej 1 m²; në një kënd prej 90°, rryma diellore në hyrje të atmosferës mbart një ngarkesë energjie të barabartë me 1367 W/m², kjo është e ashtuquajtura konstante diellore. Ky është një opsion ideal në kushte ideale, të cilat, siç e dimë, janë praktikisht të pamundura për t'u arritur. Kështu, pasi të kalojmë nëpër atmosferë, fluksi maksimal që mund të merret do të jetë në ekuator dhe do të jetë 1020 W/m², por vlera mesatare ditore që mund të marrim do të jetë 3 herë më pak për shkak të ndryshimit të ditës dhe natës. dhe ndryshimi i këndit të rënies së fluksit diellor. Dhe në gjerësi të butë, ndryshimi i ditës dhe natës shoqërohet edhe me ndryshim të stinëve, e bashkë me të edhe një ndryshim në gjatësinë e orëve të ditës, kështu që në gjerësi të butë, sasia e energjisë së marrë do të zvogëlohet edhe për 2 herë të tjera.

Zhvillimi dhe shpërndarja e energjisë diellore

Siç e dimë të gjithë, në vitet e fundit, zhvillimi i energjisë diellore po merr vrull çdo vit, por le të përpiqemi të gjurmojmë dinamikën e zhvillimit. Në vitin 1985, kapaciteti diellor global ishte vetëm 0.021 GW. Në vitin 2005, ato tashmë arritën në 1.656 GW. Viti 2005 konsiderohet si një pikë kthese në zhvillimin e energjisë diellore që nga ky vit njerëzit filluan të interesohen aktivisht në kërkimin dhe zhvillimin e sistemeve elektrike të fuqizuara nga energjia diellore. Dinamika e mëtejshme nuk lë asnjë dyshim (2008-15,5 GW, 2009-22,8 GW, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW). Vendet e Bashkimit Evropian dhe Shtetet e Bashkuara kanë pëllëmbë në përdorimin e energjisë diellore secila prej më shumë se 100 mijë njerëz janë të punësuar në sferën e prodhimit dhe operimit vetëm në Shtetet e Bashkuara dhe Gjermani. Gjithashtu, Italia, Spanja dhe, natyrisht, Kina mund të mburren me arritjet e tyre në zhvillimin e energjisë diellore, e cila, nëse nuk është lider në funksionimin e qelizave diellore, është se si prodhuesi i qelizave diellore po rrit ritmin e prodhimit nga vit pas viti.

Avantazhet dhe disavantazhet e përdorimit të energjisë diellore

Përparësitë: 1) mirëdashësi mjedisore - nuk e ndot mjedisin; 2) disponueshmëria - fotocelat janë në dispozicion për shitje jo vetëm për përdorim industrial, por edhe për krijimin e mini termocentraleve private diellore; 3) pashtershmëria dhe vetëpërtëritshmëria e burimit të energjisë; 4) kostoja vazhdimisht në rënie e prodhimit të energjisë elektrike.
Të metat: 1) ndikimi i kushteve të motit dhe kohës së ditës në produktivitet; 2) për të ruajtur energjinë, është e nevojshme të grumbullohet energji; 3) produktivitet më i ulët në gjerësi të butë për shkak të ndryshimit të stinëve; 4) ngrohje e konsiderueshme e ajrit mbi termocentralin diellor; 5) nevoja për të pastruar periodikisht sipërfaqen e fotocelave nga ndotja, dhe kjo është problematike për shkak të zonave të mëdha të zëna nga instalimi i fotocelave; 6) mund të flasim edhe për koston relativisht të lartë të pajisjeve, megjithëse çdo vit kostoja është në rënie, deri më tani nuk ka nevojë të flitet për energji të lirë diellore.

Perspektivat për zhvillimin e energjisë diellore

Sot parashikohet një e ardhme e shkëlqyer për zhvillimin e energjisë diellore çdo vit e më shumë po ndërtohen termocentrale të reja diellore, të cilat mahnitin me përmasat dhe zgjidhjet e tyre teknike. Gjithashtu, kërkimet shkencore që synojnë rritjen e efikasitetit të fotocelave nuk ndalen. Shkencëtarët kanë llogaritur se nëse mbulojmë masën tokësore të planetit Tokë me 0.07%, me një efikasitet të fotocelave prej 10%, atëherë do të ketë energji të mjaftueshme për të përmbushur më shumë se 100% të gjitha nevojat e njerëzimit. Sot, fotocelat me një efikasitet prej 30% tashmë përdoren. Sipas të dhënave të hulumtimit, dihet se ambiciet e shkencëtarëve premtojnë ta çojnë atë në 85%.

Termocentrale diellore

Termocentralet diellore janë struktura, detyra e të cilave është të shndërrojnë rrjedhat e energjisë diellore në energji elektrike. Madhësitë e termocentraleve diellore mund të ndryshojnë, duke filluar nga mini-centralet private me disa panele diellore deri te ato të mëdha, që zënë sipërfaqe mbi 10 km².

Cilat lloje të termocentraleve diellore ekzistojnë?

Ka kaluar mjaft kohë nga ndërtimi i termocentraleve të para diellore, gjatë të cilave janë realizuar shumë projekte dhe janë aplikuar shumë zgjidhje interesante projektuese. Është zakon që të gjitha termocentralet diellore të ndahen në disa lloje:
1. Termocentrale diellore të tipit kullë.
2. Termocentralet diellore, ku panelet diellore janë qeliza fotovoltaike.
3. Termocentralet diellore të enëve.
4. Termocentrale parabolike diellore.
5. Impiante solare të tipit solar-vakum.
6. Termocentrale diellore të tipit miks.

Termocentrale diellore të tipit kullë

Një lloj shumë i zakonshëm i projektimit të termocentralit. Është një strukturë kullë e gjatë në krye me një rezervuar uji të lyer me ngjyrë të zezë për të tërhequr më mirë dritën e reflektuar të diellit. Rreth kullës ka pasqyra të mëdha me një sipërfaqe mbi 2 m² të vendosura në një rreth, të gjitha janë të lidhura me një sistem të vetëm kontrolli që monitoron ndryshimin e këndit të pasqyrave në mënyrë që ato gjithmonë të reflektojnë rrezet e diellit dhe ta drejtojnë atë drejt. në rezervuarin e ujit që ndodhet në majë të kullës. Kështu, rrezet e diellit të reflektuara ngrohin ujin, i cili formon avull dhe më pas ky avull furnizohet në turbogjenerator duke përdorur pompa, ku prodhohet energjia elektrike. Temperatura e ngrohjes së rezervuarit mund të arrijë 700 °C. Lartësia e kullës varet nga madhësia dhe fuqia e termocentralit diellor dhe, si rregull, fillon nga 15 m, dhe lartësia e më të madhit sot është 140 m. Ky lloj termocentrali diellor është shumë i zakonshëm dhe preferohet nga shumë vende për efikasitetin e tij të lartë prej 20%.

Termocentrale diellore të tipit fotocel

Fotocelat (bateritë diellore) përdoren për të kthyer fluksin diellor në energji elektrike. Ky lloj termocentrali është bërë shumë i popullarizuar për shkak të mundësisë së përdorimit të paneleve diellore në blloqe të vogla, gjë që lejon përdorimin e paneleve diellore për të siguruar energji elektrike si për shtëpitë private ashtu edhe për objektet e mëdha industriale. Për më tepër, efikasiteti po rritet çdo vit dhe sot tashmë ka fotoqeliza me një efikasitet prej 30%.

Termocentrale parabolike diellore

Ky lloj termocentrali diellor duket si pjata të mëdha satelitore, pjesa e brendshme e të cilave është e mbuluar me pllaka pasqyre. Parimi me të cilin ndodh konvertimi i energjisë është i ngjashëm me stacionet e kullave me një ndryshim të vogël: forma parabolike e pasqyrave përcakton që rrezet e diellit, të reflektuara nga e gjithë sipërfaqja e pasqyrës, të përqendrohen në qendër, ku ndodhet marrësi me një lëng që nxehet, duke formuar avull, i cili nga ana e tij Radha është forca lëvizëse për gjeneratorët e vegjël.

Termocentrale diellore me pllaka

Parimi i funksionimit dhe metoda e prodhimit të energjisë elektrike janë identike me kullat dhe termocentralet parabolike diellore. Dallimi i vetëm janë tiparet e dizajnit. Një strukturë e palëvizshme, paksa si një pemë gjigante metalike, mban pasqyra të rrumbullakëta të sheshta që përqendrojnë energjinë e diellit në një marrës.

Termocentrale diellore të tipit solar-vakum

Kjo është një mënyrë shumë e pazakontë për të përdorur energjinë diellore dhe ndryshimet e temperaturës. Struktura e termocentralit përbëhet nga një truall rrethor me çati xhami, me një kullë në qendër. Kulla është e zbrazët brenda në bazën e saj ka disa turbina që rrotullohen falë rrjedhës së ajrit që lind nga diferenca e temperaturës. Nëpërmjet çatisë së xhamit dielli ngroh tokën dhe ajrin brenda dhomës dhe ndërtesa komunikon me mjedisin e jashtëm përmes një tubi dhe duke qenë se temperatura e ajrit jashtë dhomës është shumë më e ulët, krijohet rryma e ajrit, e cila rritet me rritjen e temperaturës. dallimi. Kështu, natën turbinat prodhojnë më shumë energji elektrike sesa gjatë ditës.

Termocentrale të përziera diellore

Kjo ndodh kur termocentralet diellore të një lloji të caktuar përdorin, për shembull, kolektorët diellorë si elementë ndihmës për të siguruar objekte me ujë të nxehtë dhe nxehtësi, ose është e mundur të përdoren pjesë të fotocelave në të njëjtën kohë në një termocentral të tipit kullë.

Energjia diellore po zhvillohet me ritme të larta, njerëzit më në fund po mendojnë seriozisht për burimet alternative të energjisë në mënyrë që të parandalojnë krizën energjetike që po afrohet në mënyrë të pashmangshme dhe katastrofën mjedisore. Megjithëse liderët në energjinë diellore janë ende Shtetet e Bashkuara dhe Bashkimi Evropian, të gjitha fuqitë e tjera botërore gradualisht kanë filluar të adoptojnë dhe përdorin përvojën dhe teknologjitë e prodhimit dhe përdorimit të termocentraleve diellore. Nuk ka dyshim se herët a vonë energjia diellore do të bëhet burimi kryesor i energjisë në Tokë.

Dielli është një burim energjie i pashtershëm, miqësor ndaj mjedisit dhe i lirë. Siç thonë ekspertët, sasia e energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e Tokës gjatë javës tejkalon energjinë e të gjitha rezervave botërore të naftës, gazit, qymyrit dhe uraniumit 1 . Sipas akademikut Zh.I. Alferova, "njerëzimi ka një reaktor natyror termonuklear të besueshëm - Diellin. Është një yll i klasit “F-2”, shumë mesatar, nga të cilët janë deri në 150 miliardë në Galaxy. Por ky është ylli ynë dhe dërgon fuqi të mëdha në Tokë, transformimi i të cilave bën të mundur plotësimin e pothuajse çdo nevoje energjetike të njerëzimit për shumë qindra vjet. Për më tepër, energjia diellore është "e pastër" dhe nuk ka një ndikim negativ në ekologjinë e planetit 2.

Një pikë e rëndësishme është fakti se lënda e parë për prodhimin e qelizave diellore është një nga elementët më të zakonshëm - silikoni. Në koren e tokës, silikoni është elementi i dytë pas oksigjenit (29,5% në masë) 3 . Sipas shumë shkencëtarëve, silikoni është "vaji i shekullit të njëzet e një": mbi 30 vjet, një kilogram silikon në një central fotovoltaik prodhon aq energji elektrike sa 75 tonë naftë në një termocentral.

Sidoqoftë, disa ekspertë besojnë se energjia diellore nuk mund të quhet miqësore me mjedisin për faktin se prodhimi i silikonit të pastër për bateritë fotografike është shumë "i ndyrë" dhe prodhim shumë energjik. Krahas kësaj, ndërtimi i termocentraleve diellore kërkon ndarjen e tokave të gjera, të krahasueshme në sipërfaqe me rezervuarët e hidrocentraleve. Një tjetër disavantazh i energjisë diellore, sipas ekspertëve, është paqëndrueshmëria e lartë. Sigurimi i funksionimit efikas të sistemit energjetik, elementët e të cilit janë termocentralet diellore, është i mundur me kusht që:
- prania e kapaciteteve rezervë të konsiderueshme duke përdorur burime tradicionale të energjisë, të cilat mund të lidhen gjatë natës ose në ditët me re;
- kryerja e modernizimit në shkallë të gjerë dhe të shtrenjtë të rrjeteve elektrike 4.

Pavarësisht nga kjo pengesë, energjia diellore vazhdon të zhvillohet në mbarë botën. Para së gjithash, për faktin se energjia rrezatuese do të bëhet më e lirë dhe në pak vite do të bëhet një konkurrent i rëndësishëm i naftës dhe gazit.

Aktualisht në botë ka instalimet fotovoltaike, konvertimin e energjisë diellore në energji elektrike bazuar në metodën e konvertimit të drejtpërdrejtë, dhe instalimet termodinamike, në të cilin energjia diellore fillimisht shndërrohet në nxehtësi, pastaj shndërrohet në energji mekanike në ciklin termodinamik të një motori termik dhe shndërrohet në energji elektrike në një gjenerator.

Qelizat diellore si burim energjie mund të përdoren:
- në industri (industria e avionëve, industria e automobilave, etj.),
- në bujqësi,
- në sferën e brendshme,
- në industrinë e ndërtimit (për shembull, eko-shtëpitë),
- në termocentralet diellore,
- në sistemet autonome të mbikëqyrjes video,
- në sistemet autonome të ndriçimit,
- në industrinë e hapësirës.

Sipas Institutit të Strategjisë së Energjisë, potenciali teorik i energjisë diellore në Rusi është më shumë se 2300 miliardë ton karburant standard, potenciali ekonomik është 12.5 milion ton karburant ekuivalent. Potenciali i energjisë diellore që hyn në territorin e Rusisë brenda tre ditëve tejkalon energjinë e të gjithë prodhimit vjetor të energjisë elektrike në vendin tonë.
Për shkak të vendndodhjes së Rusisë (midis 41 dhe 82 gradë gjerësi veriore), niveli i rrezatimit diellor ndryshon ndjeshëm: nga 810 kWh/m2 në vit në rajonet e largëta veriore në 1400 kWh/m2 në vit në rajonet jugore. Niveli i rrezatimit diellor ndikohet edhe nga luhatjet e mëdha sezonale: në një gjerësi prej 55 gradë, rrezatimi diellor në janar është 1.69 kWh/m2, dhe në korrik - 11.41 kWh/m2 në ditë.

Potenciali i energjisë diellore është më i madh në jugperëndim (Kaukazi i Veriut, Deti i Zi dhe Kaspik) dhe në Siberinë Jugore dhe Lindjen e Largët.

Rajonet më premtuese për sa i përket përdorimit të energjisë diellore: Kalmykia, Territori i Stavropolit, Rajoni i Rostovit, Territori Krasnodar, Rajoni i Volgogradit, Rajoni Astrakhan dhe rajone të tjera në jugperëndim, Altai, Primorye, Rajoni Chita, Buryatia dhe rajone të tjera në juglindje. . Për më tepër, disa zona të Siberisë Perëndimore dhe Lindore dhe Lindjes së Largët tejkalojnë nivelin e rrezatimit diellor në rajonet jugore. Për shembull, në Irkutsk (52 gradë gjerësi veriore) niveli i rrezatimit diellor arrin 1340 kWh/m2, ndërsa në Republikën Yakutia-Sakha (62 gradë gjerësi veriore) kjo shifër është 1290 kWh/m2. 5

Aktualisht, Rusia ka teknologji të avancuara për shndërrimin e energjisë diellore në energji elektrike. Ka një sërë ndërmarrjesh dhe organizatash që kanë zhvilluar dhe po përmirësojnë teknologjitë e konvertuesve fotoelektrikë: si në strukturat e silikonit ashtu edhe me shumë lidhje. Ka një sërë zhvillimesh në përdorimin e sistemeve të përqendrimit për termocentralet diellore.

Kuadri legjislativ për të mbështetur zhvillimin e energjisë diellore në Rusi është në fillimet e tij. Megjithatë, hapat e parë tashmë janë ndërmarrë:
- 3 korrik 2008: Dekret i Qeverisë nr. 426 “Për kualifikimin e një objekti gjenerues që funksionon mbi bazën e përdorimit të burimeve të rinovueshme të energjisë”;
- 8 janar 2009: Urdhri i Qeverisë së Federatës Ruse Nr. 1-r "Për drejtimet kryesore të politikës shtetërore në sferën e përmirësimit të efikasitetit energjetik të industrisë së energjisë elektrike bazuar në përdorimin e burimeve të rinovueshme të energjisë për periudhën". deri në vitin 2020”

Objektivat u miratuan për të rritur peshën e burimeve të rinovueshme të energjisë në nivelin e përgjithshëm të bilancit të energjisë ruse në 2.5% dhe 4.5%, përkatësisht, deri në 2015 dhe 2020 6 .

Sipas vlerësimeve të ndryshme, për momentin në Rusi vëllimi i përgjithshëm i kapacitetit të instaluar të gjenerimit diellor nuk është më shumë se 5 MW, shumica e të cilave bie mbi familjet. Objekti më i madh industrial në energjinë diellore ruse është një termocentral diellor në rajonin e Belgorodit me një kapacitet prej 100 kW, i vënë në punë në vitin 2010 (për krahasim, termocentrali më i madh diellor në botë ndodhet në Kanada me një kapacitet prej 80,000 kW) .

Aktualisht, dy projekte janë duke u zbatuar në Rusi: ndërtimi i parqeve diellore në Territorin e Stavropolit (kapaciteti - 12 MW) dhe në Republikën e Dagestanit (10 MW) 7 . Pavarësisht mungesës së mbështetjes për energjinë e rinovueshme, një sërë kompanish po zbatojnë projekte të energjisë diellore në shkallë të vogël. Për shembull, Sakhaenergo instaloi një stacion të vogël në Yakutia me një kapacitet 10 kW.

Ka instalime të vogla në Moskë: në Leontyevsky Lane dhe në Michurinsky Prospekt, hyrjet dhe oborret e disa shtëpive janë ndriçuar duke përdorur module diellore, gjë që ka ulur kostot e ndriçimit me 25%. Në rrugën Timiryazevskaya, panelet diellore janë instaluar në çatinë e një prej stacioneve të autobusëve, të cilat sigurojnë funksionimin e një sistemi referimi dhe transporti informacioni dhe Wi-Fi.

Zhvillimi i energjisë diellore në Rusi është për shkak të një numri faktorësh:

1) kushtet klimatike: ky faktor ndikon jo vetëm në vitin në të cilin arrihet barazia e rrjetit, por edhe në zgjedhjen e teknologjisë së instalimit diellor që është më e përshtatshme për një rajon të caktuar;

2)mbështetje qeveritare: prania e stimujve ekonomikë të vendosur ligjërisht për energjinë diellore është kritike për të
zhvillimin e saj. Ndër llojet e mbështetjes së qeverisë që përdoren me sukses në një sërë vendesh në Evropë dhe SHBA, mund të veçojmë: tarifat preferenciale për termocentralet diellore, subvencionet për ndërtimin e termocentraleve diellore, opsionet e ndryshme për uljen e taksave, kompensimin pjesërisht. të kostove të shërbimit të kredive për blerjen e instalimeve diellore;

3)kostoja e PVEU (instalimet fotovoltaike diellore): Sot, termocentralet diellore janë një nga teknologjitë më të shtrenjta të prodhimit të energjisë elektrike në përdorim. Megjithatë, me uljen e kostos së 1 kWh të energjisë elektrike të prodhuar, energjia diellore bëhet konkurruese. Kërkesa për termocentrale diellore varet nga reduktimi i kostos prej 1W të fuqisë së instaluar të termocentraleve diellore (~3000$ në 2010). Ulja e kostos arrihet duke rritur efikasitetin, duke ulur kostot teknologjike dhe duke ulur rentabilitetin e prodhimit (ndikimi i konkurrencës). Potenciali për uljen e kostos prej 1 kW fuqi varet nga teknologjia dhe varion nga 5% në 15% në vit;

4) standardet mjedisore: Tregu i energjisë diellore mund të ndikohet pozitivisht nga shtrëngimi i standardeve mjedisore (kufizimet dhe gjobat) për shkak të një rishikimi të mundshëm të Protokollit të Kiotos. Përmirësimi i mekanizmave për shitjen e kuotave të emetimit mund të ofrojë një nxitje të re ekonomike për tregun PVEM;

5) bilanci i ofertës dhe kërkesës për energji elektrike: zbatimin e planeve ekzistuese ambicioze për ndërtimin dhe rindërtimin e rrjeteve gjeneruese dhe energjetike
kapaciteti i kompanive të shkëputura nga RAO UES i Rusisë gjatë reformës së industrisë do të rrisë ndjeshëm furnizimin me energji elektrike dhe mund të rrisë presionin mbi çmimet
në tregun me shumicë. Megjithatë, tërheqja e kapaciteteve të vjetra dhe rritja e njëkohshme e kërkesës do të sjellë një rritje të çmimeve;

6)prania e problemeve me lidhjen teknologjike: Vonesat në ekzekutimin e aplikacioneve për lidhje teknologjike me sistemin e centralizuar të furnizimit me energji elektrike janë një nxitje për kalimin në burime alternative të energjisë, përfshirë PVEU. Vonesa të tilla përcaktohen si nga mungesa objektive e kapacitetit ashtu edhe nga joefektiviteti i organizimit të lidhjes teknologjike nga kompanitë e rrjetit ose mungesa e financimit për lidhjen teknologjike nga tarifa;

7) iniciativat e autoriteteve vendore: Qeveritë rajonale dhe komunale mund të zbatojnë programet e tyre për të zhvilluar energjinë diellore ose, më gjerësisht, burimet e rinovueshme/jotradicionale të energjisë. Sot, programe të tilla tashmë po zbatohen në territoret Krasnoyarsk dhe Krasnodar, Republikën e Buryatia, etj.;

8) zhvillimi i prodhimit të vet: Prodhimi rus i termocentraleve diellore mund të ketë një ndikim pozitiv në zhvillimin e konsumit të energjisë diellore ruse. Së pari, falë prodhimit tonë, rritet ndërgjegjësimi i përgjithshëm i popullatës për disponueshmërinë e teknologjive diellore dhe popullaritetin e tyre. Së dyti, kostoja e SFEU-së për konsumatorët fundorë reduktohet duke reduktuar lidhjet e ndërmjetme në zinxhirin e shpërndarjes dhe duke reduktuar komponentin e transportit 8 .

Energji diellore

Parametrat e rrezatimit diellor

Para së gjithash, është e nevojshme të vlerësohen aftësitë potenciale energjetike të rrezatimit diellor. Këtu, fuqia e tij specifike totale në sipërfaqen e Tokës dhe shpërndarja e kësaj fuqie në vargje të ndryshme të rrezatimit janë të një rëndësie më të madhe.

Fuqia e rrezatimit diellor

Fuqia e rrezatimit të Diellit, e vendosur në zenit, në sipërfaqen e Tokës vlerësohet rreth 1350 W/m2. Një llogaritje e thjeshtë tregon se për të marrë një fuqi prej 10 kW është e nevojshme të grumbullohet rrezatimi diellor nga një sipërfaqe prej vetëm 7.5 m2. Por kjo ndodh në një pasdite të kthjellët në një zonë tropikale të lartë në male, ku atmosfera është e rrallë dhe e pastër kristal. Sapo Dielli fillon të anohet drejt horizontit, rruga e rrezeve të tij nëpër atmosferë rritet, dhe në përputhje me rrethanat, humbjet përgjatë kësaj rruge rriten. Prania e pluhurit ose avullit të ujit në atmosferë, edhe në sasi të padukshme pa instrumente të posaçme, redukton më tej rrjedhën e energjisë. Megjithatë, edhe në zonën e mesme në një pasdite vere, për çdo metër katror të orientuar pingul me rrezet e diellit, ka një fluks energjie diellore me fuqi afërsisht 1 kW.

Natyrisht, edhe mbulimi i lehtë i reve redukton në mënyrë dramatike energjinë që arrin në sipërfaqe, veçanërisht në rrezen infra të kuqe (termike). Megjithatë, një pjesë e energjisë ende depërton në retë. Në zonën e mesme, me re të dendura në mesditë, fuqia e rrezatimit diellor që arrin në sipërfaqen e Tokës vlerësohet në afërsisht 100 W/m2 dhe vetëm në raste të rralla, me re veçanërisht të dendura, mund të bjerë nën këtë vlerë. Natyrisht, në kushte të tilla, për të marrë 10 kW është e nevojshme që plotësisht, pa humbje dhe reflektim, të mblidhet rrezatimi diellor jo nga 7.5 m2 të sipërfaqes së tokës, por nga njëqind metra katrorë (100 m2).

Tabela tregon të dhëna të shkurtra mesatare për energjinë e rrezatimit diellor për disa qytete ruse, duke marrë parasysh kushtet klimatike (frekuencën dhe intensitetin e reve) për njësi të sipërfaqes horizontale. Detajet e këtyre të dhënave, të dhënat shtesë për orientimet e paneleve të ndryshme nga ato horizontale, si dhe të dhënat për rajonet e tjera të Rusisë dhe vendet e ish-BRSS janë dhënë në një faqe të veçantë.

Një panel fiks, i vendosur në një kënd prirje optimale, është i aftë të thithë 1,2...1,4 herë më shumë energji në krahasim me një horizontal dhe nëse rrotullohet pas Diellit, rritja do të jetë 1,4...1,8 herë. Kjo mund të shihet, e zbërthyer sipas muajve, për panelet fikse të orientuara nga jugu në kënde të ndryshme të prirjes dhe për sistemet që ndjekin lëvizjen e Diellit. Karakteristikat e vendosjes së paneleve diellore diskutohen më në detaje më poshtë.

Rrezatimi diellor i drejtpërdrejtë dhe i përhapur

Ka rrezatim diellor të shpërndarë dhe të drejtpërdrejtë. Për të perceptuar në mënyrë efektive rrezatimin e drejtpërdrejtë diellor, paneli duhet të orientohet pingul me rrjedhën e dritës së diellit. Për perceptimin e rrezatimit të shpërndarë, orientimi nuk është aq kritik, pasi ai vjen mjaft i barabartë nga pothuajse i gjithë qielli - kështu ndriçohet sipërfaqja e tokës në ditët me re (për këtë arsye, në mot me re, objektet nuk kanë një hije të përcaktuara, dhe sipërfaqet vertikale, si shtyllat dhe muret e shtëpive praktikisht nuk bëjnë një hije të dukshme).

Raporti i rrezatimit direkt dhe difuziv varet fuqishëm nga kushtet e motit në stinë të ndryshme. Për shembull, dimri në Moskë është me re, dhe në janar pjesa e rrezatimit të shpërndarë tejkalon 90% të izolimit total. Por edhe në verën e Moskës, rrezatimi i shpërndarë përbën pothuajse gjysmën e të gjithë energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e tokës. Në të njëjtën kohë, në Baku me diell si në dimër ashtu edhe në verë, pjesa e rrezatimit të shpërndarë varion nga 19 në 23% të izolimit total, dhe rreth 4/5 e rrezatimit diellor, përkatësisht, është i drejtpërdrejtë. Raporti i izolimit difuz dhe total për disa qytete jepet më hollësisht në një faqe të veçantë.

Shpërndarja e energjisë në spektrin diellor

Spektri diellor është praktikisht i vazhdueshëm në një gamë jashtëzakonisht të gjerë frekuencash - nga valët e radios me frekuencë të ulët deri te rrezet x me frekuencë ultra të lartë dhe rrezatimi gama. Sigurisht, është e vështirë të kapësh në mënyrë të barabartë lloje të ndryshme rrezatimi (ndoshta kjo mund të arrihet vetëm teorikisht me ndihmën e një "trupi ideal të zi"). Por kjo nuk është e nevojshme - së pari, vetë dielli lëshon në intervale të ndryshme frekuencash me forca të ndryshme, dhe së dyti, jo gjithçka që lëshon Dielli arrin në sipërfaqen e Tokës - pjesë të caktuara të spektrit absorbohen kryesisht nga përbërës të ndryshëm të atmosferës - kryesisht shtresa e ozonit, avujt e ujit dhe dioksidi i karbonit.

Prandaj, mjafton që ne të përcaktojmë ato diapazon frekuencash në të cilat vërehet fluksi më i madh i energjisë diellore në sipërfaqen e Tokës dhe t'i përdorim ato. Tradicionalisht, rrezatimi diellor dhe kozmik nuk ndahen nga frekuenca, por nga gjatësia e valës (kjo është për shkak të faktit se eksponentët janë shumë të mëdhenj për frekuencat e këtij rrezatimi, gjë që është shumë e papërshtatshme - drita e dukshme në Hertz korrespondon me rendin e 14-të). Le të shohim varësinë e shpërndarjes së energjisë nga gjatësia e valës për rrezatim diellor.

Gama e dritës së dukshme konsiderohet të jetë diapazoni i gjatësisë së valës nga 380 nm (vjollcë e thellë) deri në 760 nm (e kuqe e thellë). Çdo gjë që ka një gjatësi vale më të shkurtër ka energji më të lartë fotonike dhe ndahet në rrezet ultravjollcë, rreze x dhe gama. Pavarësisht nga energjia e lartë e fotoneve, nuk ka aq shumë fotone vetë në këto vargje, kështu që kontributi total i energjisë i kësaj pjese të spektrit është shumë i vogël. Çdo gjë që ka një gjatësi vale më të madhe ka energji më të ulët të fotonit në krahasim me dritën e dukshme dhe ndahet në rrezen infra të kuqe (rrezatimi termik) dhe pjesë të ndryshme të rrezes së radios. Grafiku tregon se në rrezen infra të kuqe Dielli lëshon pothuajse të njëjtën sasi energjie si në atë të dukshme (nivelet janë më të vogla, por diapazoni është më i gjerë), por në intervalin e frekuencave të radios energjia e rrezatimit është shumë e vogël.

Kështu, nga pikëpamja energjetike, mjafton që ne të kufizohemi në diapazonin e frekuencës së dukshme dhe infra të kuqe, si dhe afër rrezeve ultravjollcë (diku deri në 300 nm, ultravjollcë e fortë me gjatësi vale më të shkurtër është pothuajse plotësisht e zhytur në të ashtuquajturat shtresa e ozonit, duke siguruar sintezën e këtij ozoni nga oksigjeni atmosferik). Dhe pjesa më e madhe e energjisë diellore që arrin sipërfaqen e Tokës është e përqendruar në intervalin e gjatësisë së valës nga 300 në 1800 nm.

Kufizimet gjatë përdorimit të energjisë diellore

Kufizimet kryesore që lidhen me përdorimin e energjisë diellore janë shkaktuar nga mospërputhja e saj - instalimet diellore nuk funksionojnë gjatë natës dhe janë joefektive në mot me re. Kjo është e qartë për pothuajse të gjithë.

Sidoqoftë, ekziston një rrethanë tjetër që është veçanërisht e rëndësishme për gjerësitë tona mjaft veriore - ndryshimet sezonale në gjatësinë e ditës. Nëse për zonat tropikale dhe ekuatoriale kohëzgjatja e ditës dhe natës varet pak nga koha e vitit, atëherë tashmë në gjerësinë gjeografike të Moskës dita më e shkurtër është pothuajse 2.5 herë më e shkurtër se më e gjata! Nuk po flas as për rajonet rrethpolare... Si rezultat, në një ditë të kthjellët vere, një instalim diellor afër Moskës mund të prodhojë jo më pak energji sesa në ekuator (dielli është më i ulët, por dita është më e gjatë). Sidoqoftë, në dimër, kur nevoja për energji është veçanërisht e lartë, prodhimi i saj, përkundrazi, do të ulet disa herë. Në të vërtetë, përveç orëve të shkurtra të ditës, rrezet e diellit të ulët të dimrit, edhe në mesditë, duhet të kalojnë nëpër një shtresë shumë më të trashë të atmosferës dhe për këtë arsye të humbasin ndjeshëm më shumë energji në këtë rrugë sesa në verë, kur dielli është i lartë. dhe rrezet kalojnë nëpër atmosferë pothuajse vertikalisht (shprehja "dielli i ftohtë i dimrit "ka kuptimin fizik më të drejtpërdrejtë). Megjithatë, kjo nuk do të thotë se instalimet diellore në zonën e mesme dhe madje edhe në zona shumë më veriore janë plotësisht të padobishme - megjithëse ato janë pak të dobishme në dimër, gjatë periudhës së ditëve të gjata, të paktën gjashtë muaj midis ekuinokseve të pranverës dhe vjeshtës. , ato janë mjaft efektive.

Veçanërisht interesant është përdorimi i instalimeve diellore për të fuqizuar kondicionerët gjithnjë e më të përhapur, por shumë "grykës". Në fund të fundit, sa më i fortë të shkëlqejë dielli, aq më i nxehtë bëhet dhe aq më shumë ajër i kondicionuar nevojitet. Por në kushte të tilla, instalimet diellore janë gjithashtu të afta të gjenerojnë më shumë energji dhe kjo energji do të përdoret nga kondicioneri "këtu dhe tani" nuk ka nevojë të grumbullohet dhe të ruhet! Përveç kësaj, nuk është aspak e nevojshme të shndërrohet energjia në formë elektrike - motorët me nxehtësi thithëse përdorin nxehtësinë drejtpërdrejt, që do të thotë se në vend të baterive fotovoltaike, mund të përdorni kolektorë diellorë, të cilët janë më efektivë në mot të pastër dhe të nxehtë. Vërtetë, unë besoj se kondicionerët janë të domosdoshëm vetëm në rajone të nxehta, pa ujë dhe në klimat e lagështa tropikale, si dhe në qytetet moderne, pavarësisht nga vendndodhja e tyre. Një shtëpi e vendit e projektuar dhe e ndërtuar me kompetencë, jo vetëm në zonën e mesme, por edhe në pjesën më të madhe të jugut të Rusisë, nuk ka nevojë për një pajisje kaq të uritur për energji, të rëndë, të zhurmshme dhe kapriçioze.

Fatkeqësisht, në zonat urbane, përdorimi individual i instalimeve diellore pak a shumë të fuqishme me ndonjë përfitim praktik të dukshëm është i mundur vetëm në raste të rralla të rrethanave veçanërisht me fat. Megjithatë, unë nuk e konsideroj një apartament të qytetit si një banesë të plotë, pasi funksionimi normal i tij varet nga shumë faktorë që nuk janë të disponueshëm për kontrollin e drejtpërdrejtë të banorëve për arsye thjesht teknike, dhe për këtë arsye në rast të dështimit të të paktën një nga sistemet e mbështetjes së jetës për një kohë pak a shumë të gjatë Në një pallat modern, kushtet atje nuk do të jenë të pranueshme për të jetuar (përkundrazi, një apartament në një ndërtesë të lartë duhet të konsiderohet si një lloj dhome hoteli, e cila banorët kanë blerë për përdorim të pacaktuar ose kanë marrë me qira nga komuna). Por jashtë qytetit, vëmendja e veçantë ndaj energjisë diellore mund të jetë më se e justifikuar edhe në një parcelë të vogël prej 6 hektarësh.

Karakteristikat e vendosjes së paneleve diellore

Zgjedhja e orientimit optimal të paneleve diellore është një nga çështjet më të rëndësishme në përdorimin praktik të instalimeve diellore të çdo lloji. Fatkeqësisht, ky aspekt diskutohet shumë pak në site të ndryshme të dedikuara për energjinë diellore, megjithëse neglizhimi i saj mund të ulë efikasitetin e paneleve në nivele të papranueshme.

Fakti është se këndi i incidencës së rrezeve në sipërfaqe ndikon shumë në koeficientin e reflektimit, dhe rrjedhimisht në proporcionin e energjisë diellore të papranueshme. Për shembull, për xhamin, kur këndi i incidencës devijon nga pingul në sipërfaqen e tij deri në 30 °, koeficienti i reflektimit praktikisht nuk ndryshon dhe është pak më i vogël se 5%, d.m.th. më shumë se 95% e rrezatimit të incidentit kalon nga brenda. Më tej, rritja e reflektimit bëhet e dukshme, dhe me 60 ° pjesa e rrezatimit të reflektuar dyfishohet - pothuajse në 10%. Në një kënd incidence prej 70°, reflektohet rreth 20% e rrezatimit, dhe në 80° - 40%. Për shumicën e substancave të tjera, varësia e shkallës së reflektimit nga këndi i rënies është afërsisht e njëjtë.

Akoma më e rëndësishme është e ashtuquajtura zona e panelit efektiv, d.m.th. prerja tërthore e fluksit të rrezatimit që mbulon. Është e barabartë me sipërfaqen reale të panelit të shumëzuar me sinusin e këndit midis planit të tij dhe drejtimit të rrjedhës (ose, që është i njëjtë, me kosinusin e këndit midis pingules me panelin dhe drejtimit të rrjedhës). Prandaj, nëse paneli është pingul me rrjedhën, zona e tij efektive është e barabartë me sipërfaqen e tij reale, nëse rrjedha ka devijuar nga pingulja me 60°, ajo është gjysma e sipërfaqes reale, dhe nëse rrjedha është paralele me panelin, sipërfaqja e saj efektive është zero. Kështu, një devijim i konsiderueshëm i rrjedhës nga pingul në panel jo vetëm që rrit reflektimin, por zvogëlon zonën e tij efektive, gjë që shkakton një rënie shumë të dukshme të prodhimit.

Natyrisht, për qëllimet tona, më efektive është një orientim i vazhdueshëm i panelit pingul me rrjedhën e rrezeve diellore. Por kjo do të kërkojë ndryshimin e pozicionit të panelit në dy plane, pasi pozicioni i Diellit në qiell varet jo vetëm nga koha e ditës, por edhe nga koha e vitit. Megjithëse një sistem i tillë është sigurisht teknikisht i mundshëm, ai është shumë kompleks, dhe për këtë arsye i shtrenjtë dhe jo shumë i besueshëm.

Sidoqoftë, le të kujtojmë se në këndet e incidencës deri në 30 °, koeficienti i reflektimit në ndërfaqen e xhamit ajër është minimal dhe praktikisht i pandryshuar, dhe gjatë një viti, këndi i ngritjes maksimale të Diellit mbi horizont devijon. nga pozicioni mesatar jo më shumë se ±23°. Zona efektive e panelit kur devijohet nga pingulja me 23° mbetet gjithashtu mjaft e madhe - të paktën 92% e zonës së saj aktuale. Prandaj, mund të përqendroheni në lartësinë mesatare vjetore të ngritjes maksimale të Diellit dhe, praktikisht pa humbje të efikasitetit, të kufizoheni në rrotullimin në vetëm një aeroplan - rreth boshtit polar të Tokës me një shpejtësi prej 1 rrotullimi në ditë. . Këndi i prirjes së boshtit të një rrotullimi të tillë në lidhje me horizontalen është i barabartë me gjerësinë gjeografike të vendit. Për shembull, për Moskën, e vendosur në një gjerësi prej 56 °, boshti i një rrotullimi të tillë duhet të anohet në veri me 56 ° në lidhje me sipërfaqen (ose, që është e njëjta gjë, devijohet nga vertikali me 34 °). Një rrotullim i tillë është shumë më i lehtë për t'u organizuar, megjithatë, një panel i madh kërkon shumë hapësirë ​​për t'u rrotulluar pa probleme. Përveç kësaj, është e nevojshme ose të organizoni një lidhje rrëshqitëse që ju lejon të hiqni të gjithë energjinë që merr nga paneli vazhdimisht rrotullues, ose të kufizoheni në komunikime fleksibël me një lidhje fikse, por të siguroni kthimin automatik të panelit mbrapa gjatë natës. - përndryshe, përdredhja dhe thyerja e komunikimeve që heqin energjinë nuk mund të shmanget. Të dyja zgjidhjet rrisin në mënyrë dramatike kompleksitetin dhe zvogëlojnë besueshmërinë e sistemit. Ndërsa fuqia e paneleve (dhe për rrjedhojë madhësia dhe pesha e tyre) rritet, problemet teknike bëhen në mënyrë eksponenciale më komplekse.

Në lidhje me të gjitha sa më sipër, pothuajse gjithmonë panelet e instalimeve diellore individuale janë montuar pa lëvizje, gjë që siguron çmimin relativisht të lirë dhe besueshmërinë më të lartë të instalimit. Sidoqoftë, këtu zgjedhja e këndit të vendosjes së panelit bëhet veçanërisht e rëndësishme. Le ta shqyrtojmë këtë problem duke përdorur shembullin e Moskës.

Le të shohim diagramet e izolimit për kënde të ndryshme të instalimit të paneleve. Sigurisht, paneli që kthehet pas Diellit është jashtë konkurrencës (vija portokalli). Sidoqoftë, edhe në ditët e gjata të verës, efikasiteti i tij tejkalon efikasitetin e paneleve të fiksuara horizontale (blu) dhe të anuar në një kënd optimal (të kuqe) me vetëm rreth 30%. Por këto ditë ka mjaft ngrohtësi dhe dritë! Por gjatë periudhës më të mangët të energjisë nga tetori deri në shkurt, avantazhi i një paneli rrotullues ndaj një paneli fiks është minimal dhe pothuajse i padukshëm. Vërtetë, në këtë kohë kompania e panelit të prirur nuk është një panel horizontal, por vertikal (vijë e gjelbër). Dhe kjo nuk është për t'u habitur - rrezet e ulëta të diellit të dimrit rrëshqasin nëpër panelin horizontal, por perceptohen mirë nga paneli vertikal, i cili është pothuajse pingul me to. Prandaj, në shkurt, nëntor dhe dhjetor, paneli vertikal është më efektiv se edhe ai i pjerrët dhe pothuajse nuk ndryshon nga ai rrotullues. Në mars dhe tetor, ditët janë më të gjata, dhe paneli rrotullues tashmë ka filluar të tejkalojë me siguri (megjithëse jo shumë) çdo opsion fiks, por efektiviteti i paneleve të prirur dhe vertikal është pothuajse i njëjtë. Dhe vetëm gjatë periudhës së ditëve të gjata nga prilli deri në gusht, paneli horizontal është përpara panelit vertikal për sa i përket energjisë së marrë dhe i afrohet atij të prirur, dhe në qershor madje e tejkalon pak. Humbja e verës e panelit vertikal është e natyrshme - në fund të fundit, të themi, dita e ekuinoksit të verës zgjat në Moskë për më shumë se 17 orë, dhe në hemisferën e përparme (të punës) të panelit vertikal Dielli mund të qëndrojë jo më shumë se 12 orë, 5-plus orët e mbetura (pothuajse një e treta e orëve të ditës!) është pas saj. Nëse marrim parasysh se në kënde të incidencës më shumë se 60°, përqindja e dritës së reflektuar nga sipërfaqja e panelit fillon të rritet me shpejtësi dhe zona e saj efektive zvogëlohet përgjysmë ose më shumë, atëherë koha e perceptimit efektiv të rrezatimi diellor për një panel të tillë nuk i kalon 8 orë - domethënë më pak se 50% e kohëzgjatjes totale të ditës. Kjo është pikërisht ajo që shpjegon faktin se produktiviteti i paneleve vertikale stabilizohet gjatë gjithë periudhës së ditëve të gjata - nga marsi deri në shtator. Dhe së fundi, janari qëndron disi i ndarë - në këtë muaj performanca e paneleve të të gjitha orientimeve është pothuajse e njëjtë. Fakti është se ky muaj në Moskë është shumë i vrenjtur dhe më shumë se 90% e të gjithë energjisë diellore vjen nga rrezatimi i shpërndarë, dhe për një rrezatim të tillë orientimi i panelit nuk është shumë i rëndësishëm (gjëja kryesore është të mos e drejtoni atë në terren). Megjithatë, disa ditë me diell, që ndodhin ende në janar, zvogëlojnë prodhimin e një paneli horizontal me 20% në krahasim me pjesën tjetër.

Çfarë këndi prirje duhet të zgjidhni? E gjitha varet nga koha kur keni nevojë për energji diellore. Nëse dëshironi ta përdorni vetëm në sezonin e ngrohtë (të themi, në vend), atëherë duhet të zgjidhni të ashtuquajturin kënd "optimal" të pjerrësisë, pingul me pozicionin mesatar të Diellit gjatë periudhës midis ekuinokseve të pranverës dhe vjeshtës. . Është afërsisht 10° .. 15° më pak se gjerësia gjeografike dhe për Moskën është 40° .. 45°. Nëse keni nevojë për energji gjatë gjithë vitit, atëherë duhet të "shtrydhni" maksimumin në muajt e dimrit me mungesë energjie, që do të thotë se duhet të përqendroheni në pozicionin mesatar të Diellit midis ekuinoksit të vjeshtës dhe pranverës dhe t'i vendosni panelet më afër vertikale - 5° .. 15° më shumë se gjerësia gjeografike (për Moskën do të jetë 60° .. 70°). Nëse, për arsye arkitektonike ose dizajni, është e pamundur të ruani një kënd të tillë dhe duhet të zgjidhni midis një këndi të pjerrësisë 40° ose më pak ose një instalimi vertikal, duhet të preferoni pozicionin vertikal. Në të njëjtën kohë, "mungesa" e energjisë gjatë ditëve të gjata të verës nuk është aq kritike - gjatë kësaj periudhe ka shumë nxehtësi dhe dritë natyrale, dhe nevoja për prodhimin e energjisë zakonisht nuk është aq e madhe sa në dimër dhe në pushim. -sezoni. Natyrisht, pjerrësia e panelit duhet të jetë e orientuar në jug, megjithëse një devijim nga ky drejtim me 10° .. 15° në lindje ose perëndim ndryshon pak dhe për këtë arsye është mjaft i pranueshëm.

Vendosja horizontale e paneleve diellore në të gjithë Rusinë është e paefektshme dhe plotësisht e pajustifikuar. Përveç një rënie shumë të madhe të prodhimit të energjisë në periudhën vjeshtë-dimër, pluhuri grumbullohet intensivisht në panelet horizontale, si dhe bora në dimër, dhe ato mund të hiqen prej andej vetëm me ndihmën e pastrimit të organizuar posaçërisht (zakonisht me dorë). Nëse pjerrësia e panelit tejkalon 60 °, atëherë bora në sipërfaqen e saj nuk zgjat shumë dhe zakonisht shkërmoqet shpejt vetë, dhe një shtresë e hollë pluhuri lahet lehtësisht nga shiu.

Meqenëse çmimet për pajisjet solare kanë rënë kohët e fundit, mund të jetë e dobishme, në vend të një fushe të vetme panelesh diellore të orientuara nga jugu, të përdoren dy me një fuqi totale më të lartë, të orientuar në ngjitur (juglindje dhe jugperëndim) dhe madje edhe përballë (lindje. dhe perëndim) drejtimet kardinal. Kjo do të sigurojë prodhim më uniform në ditët me diell dhe rritje të prodhimit në ditët me re, ndërsa pjesa tjetër e pajisjeve do të mbetet e projektuar për të njëjtën fuqi relativisht të ulët, dhe për këtë arsye do të jetë më kompakte dhe më e lirë.

Dhe një gjë të fundit. Xhami, sipërfaqja e të cilit nuk është e lëmuar, por ka një lehtësim të veçantë, është në gjendje të perceptojë dritën anësore shumë më me efikasitet dhe ta transmetojë atë tek elementët e punës të panelit diellor. Më optimali duket të jetë një lehtësim me onde me orientimin e zgjatjeve dhe depresioneve nga veriu në jug (për panelet vertikale - nga lart poshtë) - një lloj lente lineare. Xhami i valëzuar mund të rrisë prodhimin e një paneli fiks me 5% ose më shumë.

Llojet tradicionale të instalimeve të energjisë diellore

Herë pas here raportohet për ndërtimin e një termocentrali tjetër diellor (SPP) ose një impianti shkripëzimi. Kolektorët termikë diellorë dhe panelet diellore fotovoltaike përdoren në të gjithë botën, nga Afrika në Skandinavi. Këto metoda të përdorimit të energjisë diellore janë zhvilluar për dekada të tëra, shumë faqe në internet u janë kushtuar atyre. Prandaj, këtu do t'i konsideroj ato në terma shumë të përgjithshëm. Sidoqoftë, një pikë e rëndësishme praktikisht nuk mbulohet në internet - kjo është zgjedhja e parametrave specifikë kur krijoni një sistem individual të furnizimit me energji diellore. Ndërkohë, kjo pyetje nuk është aq e thjeshtë sa duket në pamje të parë. Një shembull i zgjedhjes së parametrave për një sistem me energji diellore është dhënë në një faqe të veçantë.

Panele diellore

Në përgjithësi, një "bateri diellore" mund të kuptohet si çdo grup modulesh identike që perceptojnë rrezatimin diellor dhe kombinohen në një pajisje të vetme, duke përfshirë ato thjesht termike, por tradicionalisht ky term u është caktuar posaçërisht paneleve të konvertuesit fotoelektrikë. Prandaj, termi "bateri diellore" pothuajse gjithmonë i referohet një pajisjeje fotovoltaike që konverton drejtpërdrejt rrezatimin diellor në rrymë elektrike. Kjo teknologji është zhvilluar në mënyrë aktive që nga mesi i shekullit të 20-të. Një nxitje e madhe për zhvillimin e saj ishte eksplorimi i hapësirës së jashtme, ku bateritë diellore aktualisht mund të konkurrojnë vetëm me burime të vogla të energjisë bërthamore për sa i përket fuqisë së prodhuar dhe kohës së funksionimit. Gjatë kësaj kohe, efikasiteti i konvertimit të baterive diellore u rrit nga një ose dy përqind në 17% ose më shumë në modelet relativisht të lira të prodhuara në masë dhe mbi 42% në prototipe. Jeta e shërbimit dhe besueshmëria operacionale janë rritur ndjeshëm.

Avantazhet e paneleve diellore

Avantazhi kryesor i paneleve diellore është thjeshtësia e tyre ekstreme e dizajnit dhe mungesa e plotë e pjesëve lëvizëse. Rezultati është një peshë e ulët specifike dhe thjeshtësi e kombinuar me besueshmëri të lartë, si dhe instalimin më të thjeshtë të mundshëm dhe kërkesat minimale të mirëmbajtjes gjatë funksionimit (zakonisht mjafton vetëm të hiqni papastërtitë nga sipërfaqja e punës ndërsa grumbullohen). Duke përfaqësuar elementë të sheshtë me trashësi të vogël, ato vendosen me mjaft sukses në një pjerrësi çati përballë diellit ose në murin e një shtëpie, praktikisht pa kërkuar ndonjë hapësirë ​​shtesë ose ndërtim të strukturave të veçanta të mëdha. Kushti i vetëm është që asgjë nuk duhet t'i errësojë ato për aq kohë sa të jetë e mundur.

Një avantazh tjetër i rëndësishëm është se energjia prodhohet menjëherë në formën e energjisë elektrike - në formën më universale dhe më të përshtatshme deri më sot.

Fatkeqësisht, asgjë nuk zgjat përgjithmonë - efikasiteti i konvertuesve fotovoltaikë zvogëlohet gjatë jetës së tyre të shërbimit. Vaferat gjysmëpërçuese, të cilat zakonisht përbëjnë qelizat diellore, degradohen me kalimin e kohës dhe humbasin vetitë e tyre, si rezultat i së cilës efikasiteti tashmë jo shumë i lartë i qelizave diellore bëhet edhe më i ulët. Ekspozimi i zgjatur ndaj temperaturave të larta e përshpejton këtë proces. Në fillim e vura re këtë si një pengesë e baterive fotovoltaike, veçanërisht pasi qelizat fotovoltaike "të vdekura" nuk mund të restaurohen. Sidoqoftë, nuk ka gjasa që ndonjë gjenerator elektrik mekanik të jetë në gjendje të demonstrojë efikasitet të paktën 1% pas vetëm 10 vjetësh funksionimi të vazhdueshëm - ka shumë të ngjarë që do të kërkojë riparime serioze shumë më herët për shkak të konsumit mekanik, nëse jo të kushinetave, atëherë të furçave. - dhe fotokonvertuesit modernë janë në gjendje të ruajnë efikasitetin e tyre për dekada. Sipas vlerësimeve optimiste, gjatë 25 viteve efikasiteti i një baterie diellore ulet me vetëm 10%, që do të thotë se nëse faktorë të tjerë nuk ndërhyjnë, atëherë edhe pas 100 vjetësh do të mbeten pothuajse 2/3 e efikasitetit fillestar. Megjithatë, për qelizat fotovoltaike masive komerciale të bazuara në silikon poli- dhe monokristaline, prodhuesit dhe shitësit e ndershëm japin shifra paksa të ndryshme të vjetërsisë - pas 20 vjetësh duhet pritur një humbje deri në 20% të efikasitetit (atëherë teorikisht pas 40 vjetësh efikasiteti do të jetë 2/3 e origjinalit, përgjysmuar në 60 vjet dhe pas 100 vjetësh do të mbetet pak më pak se 1/3 e produktivitetit origjinal). Në përgjithësi, jeta normale e shërbimit për fotokonvertuesit modernë është të paktën 25...30 vjet, kështu që degradimi nuk është aq kritik, dhe është shumë më e rëndësishme të fshini pluhurin prej tyre në kohën e duhur ...

Nëse bateritë instalohen në atë mënyrë që pluhuri natyror praktikisht të mungojë ose të lahet menjëherë nga shirat natyralë, atëherë ato do të mund të funksionojnë pa asnjë mirëmbajtje për shumë vite. Aftësia për të funksionuar për një kohë kaq të gjatë në modalitetin pa mirëmbajtje është një tjetër avantazh i madh.

Së fundi, panelet diellore janë të afta të prodhojnë energji nga agimi deri në muzg, edhe në mot me re, kur kolektorët termikë diellorë janë paksa të ndryshëm nga temperatura e ambientit. Sigurisht, krahasuar me një ditë të pastër me diell, produktiviteti i tyre bie shumë herë, por diçka është më mirë se asgjë! Në këtë drejtim, zhvillimi i baterive me konvertim maksimal të energjisë në ato vargje ku retë thithin më pak rrezatimin diellor është me interes të veçantë. Përveç kësaj, kur zgjidhni fotokonvertuesit diellorë, duhet t'i kushtoni vëmendje varësisë së tensionit që ata prodhojnë nga ndriçimi - ai duhet të jetë sa më i vogël (kur ndriçimi zvogëlohet, së pari duhet të bjerë rryma, jo voltazhi, sepse përndryshe, në merrni të paktën një efekt të dobishëm në Në ditët me re, do t'ju duhet të përdorni pajisje shtesë të shtrenjta që rrisin me forcë tensionin në minimumin e mjaftueshëm për të ngarkuar bateritë dhe për të funksionuar invertorët).

Disavantazhet e paneleve diellore

Sigurisht, panelet diellore kanë shumë disavantazhe. Përveç varësisë nga moti dhe koha e ditës, mund të vërehen edhe sa vijon.

Efikasitet i ulët. I njëjti kolektor diellor, me zgjedhjen e duhur të formës dhe materialit të sipërfaqes, është i aftë të thithë pothuajse të gjithë rrezatimin diellor që e godet atë në pothuajse të gjithë spektrin e frekuencave që bartin energji të dukshme - nga rrezet e largëta infra të kuqe në rrezet ultravjollcë. Bateritë diellore konvertojnë energjinë në mënyrë selektive - për ngacmimin e punës së atomeve, nevojiten energji të caktuara fotonike (frekuenca rrezatuese), prandaj në disa breza frekuencash konvertimi është shumë efektiv, ndërsa diapazoni i frekuencave të tjera janë të padobishme për ta. Për më tepër, energjia e fotoneve të kapur prej tyre përdoret në mënyrë kuantike - "teprica" ​​e saj, duke tejkaluar nivelin e kërkuar, shkon në ngrohjen e materialit të fotokonvertuesit, i cili në këtë rast është i dëmshëm. Kjo është kryesisht ajo që shpjegon efikasitetin e tyre të ulët.
Nga rruga, nëse zgjidhni materialin e gabuar të veshjes mbrojtëse, mund të zvogëloni ndjeshëm efikasitetin e baterisë. Çështja përkeqësohet nga fakti se qelqi i zakonshëm thith mjaft mirë pjesën ultravjollcë me energji të lartë të diapazonit, dhe për disa lloje fotoqelizash ky varg i veçantë është shumë i rëndësishëm - energjia e fotoneve infra të kuqe është shumë e ulët për ta.

Ndjeshmëria ndaj temperaturës së lartë. Me rritjen e temperaturave, efikasiteti i qelizave diellore, si pothuajse të gjitha pajisjet e tjera gjysmëpërçuese, zvogëlohet. Në temperatura mbi 100..125°C, ato mund të humbasin përkohësisht funksionalitetin e tyre dhe ngrohja edhe më e madhe kërcënon dëmtimin e tyre të pakthyeshëm. Përveç kësaj, temperaturat e ngritura përshpejtojnë degradimin e fotocelave. Prandaj, është e nevojshme të merren të gjitha masat për të reduktuar ngrohjen që është e pashmangshme nën rrezet e drejtpërdrejta djegëse të diellit. Në mënyrë tipike, prodhuesit kufizojnë gamën nominale të temperaturës së funksionimit të fotocelave në +70°..+90°C (kjo do të thotë ngrohje e vetë elementëve dhe temperatura e ambientit, natyrisht, duhet të jetë shumë më e ulët).
Situata e komplikuar më tej është se sipërfaqja e ndjeshme e fotocelave mjaft të brishta shpesh mbulohet me xham mbrojtës ose plastikë transparente. Nëse mbetet një hendek ajri midis mbulesës mbrojtëse dhe sipërfaqes së fotocelës, formohet një lloj "serre", duke përkeqësuar mbinxehjen. Vërtetë, duke rritur distancën midis xhamit mbrojtës dhe sipërfaqes së fotocelës dhe duke e lidhur këtë zgavër me atmosferën sipër dhe poshtë, është e mundur të organizohet një rrjedhje ajri me konvekcion që ftoh natyrshëm fotocelat. Sidoqoftë, në rrezet e diellit të ndritshme dhe në temperatura të larta të jashtme, kjo mund të mos jetë e mjaftueshme, për më tepër, kjo metodë kontribuon në pluhurosjen e përshpejtuar të sipërfaqes së punës së fotocelave; Prandaj, edhe një bateri diellore jo shumë e madhe mund të kërkojë një sistem të veçantë ftohjeje. Me drejtësi, duhet thënë se sisteme të tilla zakonisht automatizohen lehtësisht, dhe motori i ventilatorit ose i pompës konsumon vetëm një pjesë të vogël të energjisë së gjeneruar. Në mungesë të diellit të fortë, nuk ka shumë ngrohje dhe nuk kërkohet fare ftohje, kështu që energjia e kursyer në drejtimin e sistemit të ftohjes mund të përdoret për qëllime të tjera. Duhet të theksohet se në panelet moderne të prodhuara në fabrikë, veshja mbrojtëse zakonisht përshtatet fort në sipërfaqen e fotocelave dhe largon nxehtësinë jashtë, por në modelet e bëra në shtëpi, kontakti mekanik me xhamin mbrojtës mund të dëmtojë fotocelën.

Ndjeshmëria ndaj pabarazisë së ndriçimit. Si rregull, për të marrë një tension në daljen e baterisë që është pak a shumë i përshtatshëm për përdorim (12, 24 ose më shumë volt), fotocelat lidhen në qarqe seri. Rryma në secilin zinxhir të tillë, dhe për këtë arsye fuqia e tij, përcaktohet nga lidhja më e dobët - një fotocelë me karakteristikat më të këqija ose me ndriçimin më të ulët. Prandaj, nëse të paktën një element i zinxhirit është në hije, ai zvogëlon ndjeshëm prodhimin e të gjithë zinxhirit - humbjet janë joproporcionale me hijezimin (për më tepër, në mungesë të diodave mbrojtëse, një element i tillë do të fillojë të shpërndajë fuqia e gjeneruar nga elementët e mbetur!). Një reduktim disproporcional i prodhimit mund të shmanget vetëm duke lidhur të gjitha fotocelat paralelisht, por atëherë dalja e baterisë do të ketë shumë rrymë në një tension shumë të ulët - zakonisht për fotocelat individuale është vetëm 0.5 .. 0.7 V, në varësi të llojit të tyre dhe madhësia e ngarkesës.

Ndjeshmëria ndaj ndotjes. Edhe një shtresë papastërtie mezi e dukshme në sipërfaqen e qelizave diellore ose xhamit mbrojtës mund të thithë një pjesë të konsiderueshme të dritës së diellit dhe të zvogëlojë ndjeshëm prodhimin e energjisë. Në një qytet me pluhur, kjo do të kërkojë pastrim të shpeshtë të sipërfaqes së paneleve diellore, veçanërisht atyre të instaluara horizontalisht ose në një kënd të lehtë. Natyrisht, e njëjta procedurë është e nevojshme pas çdo reshje bore dhe pas një stuhie pluhuri... Megjithatë, larg qyteteve, zonave industriale, rrugëve të ngarkuara dhe burimeve të tjera të forta pluhuri në një kënd prej 45° ose më shumë, shiu është mjaft i aftë të larja e pluhurit natyror nga sipërfaqja e paneleve, "automatikisht" duke i mbajtur ato në një gjendje mjaft të pastër. Dhe bora në një pjerrësi të tillë, e cila gjithashtu ka pamje nga jugu, zakonisht nuk qëndron gjatë edhe në ditët shumë të ftohta. Pra, larg burimeve të ndotjes atmosferike, panelet diellore mund të funksionojnë me sukses për vite pa asnjë mirëmbajtje fare, vetëm sikur të kishte diell në qiell!

Së fundi, pengesa e fundit por më e rëndësishme për adoptimin e gjerë të paneleve diellore fotovoltaike është çmimi i tyre mjaft i lartë. Kostoja e elementeve të baterisë diellore është aktualisht të paktën 1 $/W (1 kW - 1000 $), dhe kjo është për modifikime me efikasitet të ulët pa marrë parasysh koston e montimit dhe instalimit të paneleve, si dhe pa marrë parasysh çmimi i baterive, kontrollorëve të karikimit dhe invertorëve (konvertuesit e rrymës direkte të gjeneruar të tensionit të ulët në standarde shtëpiake ose industriale). Në shumicën e rasteve, për një vlerësim minimal të kostove reale, këto shifra duhet të shumëzohen me 3-5 herë kur montohen vetë nga qelizat diellore individuale dhe me 6-10 herë kur blini komplete pajisjesh të gatshme (plus kostot e instalimit).

Nga të gjithë elementët e një sistemi të furnizimit me energji që përdor bateri fotovoltaike, bateritë kanë jetëgjatësinë më të shkurtër të shërbimit, por prodhuesit e baterive moderne pa mirëmbajtje pohojnë se në të ashtuquajturin modalitet buffer ata do të punojnë për rreth 10 vjet (ose do të funksionojnë 1000 cikle tradicionale të ngarkimit dhe shkarkimit të fortë - nëse numëroni një cikël në ditë, atëherë në këtë mënyrë ato do të zgjasin për 3 vjet). Vërej se kostoja e baterive është zakonisht vetëm 10-20% e kostos totale të të gjithë sistemit, dhe kostoja e invertorëve dhe kontrolluesve të ngarkimit (të dy janë produkte elektronike komplekse, dhe për këtë arsye ekziston një probabilitet i dështimit të tyre) është i barabartë më pak. Kështu, duke marrë parasysh jetën e gjatë të shërbimit dhe aftësinë për të punuar për një kohë të gjatë pa asnjë mirëmbajtje, fotokonvertuesit mund të paguajnë më shumë se një herë gjatë jetës së tyre, dhe jo vetëm në zona të largëta, por edhe në zona të populluara - nëse energjia elektrike tarifat do të vazhdojnë të rriten me ritmin aktual!

Kolektorë termikë diellorë

Emri "kolektorë diellorë" u është caktuar pajisjeve që përdorin ngrohje direkte nga nxehtësia diellore, të vetme dhe të grumbullueshme (modulare). Shembulli më i thjeshtë i një kolektori diellor termik është një rezervuar uji i zi në çatinë e dushit të vendit të lartpërmendur (nga rruga, efikasiteti i ngrohjes së ujit në një dush veror mund të rritet ndjeshëm duke ndërtuar një mini-serë rreth rezervuarit , të paktën nga një film plastik është e dëshirueshme që midis filmit dhe mureve të rezervuarit në krye dhe anët të ketë një hendek prej 4-5 cm.

Sidoqoftë, koleksionistët modernë kanë pak ngjashmëri me një rezervuar të tillë. Zakonisht ato janë struktura të sheshta të bëra nga tuba të hollë të nxirë të rregulluar në një model grilë ose gjarpër. Tubat mund të montohen në një fletë të nxirë të nënshtresës përcjellëse të nxehtësisë, e cila bllokon nxehtësinë diellore që hyn në hapësirat midis tyre - kjo lejon që gjatësia e përgjithshme e tubave të zvogëlohet pa humbje të efikasitetit. Për të zvogëluar humbjen e nxehtësisë dhe për të rritur ngrohjen, pjesa e sipërme e kolektorit mund të mbulohet me një fletë xhami ose polikarbonat qelizor transparent, dhe në anën e pasme të fletës shpërndarëse të nxehtësisë, humbja e padobishme e nxehtësisë parandalohet nga një shtresë izolimi termik - fitohet një lloj “serre”. Uji i nxehtë ose ftohës tjetër lëviz nëpër tub, i cili mund të mblidhet në një rezervuar magazinimi të izoluar termikisht. Ftohësi lëviz nën veprimin e një pompë ose nga graviteti për shkak të ndryshimit në densitetin e ftohësit para dhe pas kolektorit termik. Në rastin e fundit, qarkullimi pak a shumë efikas kërkon përzgjedhje të kujdesshme të shpateve dhe seksioneve të tubave dhe vendosjen e vetë kolektorit sa më të ulët që të jetë e mundur. Por zakonisht kolektori vendoset në të njëjtat vende si bateria diellore - në një mur me diell ose në një shpat çati me diell, megjithëse duhet të vendoset diku një rezervuar shtesë magazinimi. Pa një rezervuar të tillë, gjatë rikuperimit intensiv të nxehtësisë (të themi, nëse keni nevojë të mbushni një banjë ose të bëni dush), kapaciteti i kolektorit mund të mos jetë i mjaftueshëm dhe pas një kohe të shkurtër uji pak i ngrohur do të rrjedhë nga rubineti.

Xhami mbrojtës, natyrisht, zvogëlon disi efikasitetin e kolektorit, duke thithur dhe reflektuar disa për qind të energjisë diellore, edhe nëse rrezet bien pingul. Kur rrezet godasin xhamin në një kënd të lehtë me sipërfaqen, koeficienti i reflektimit mund të afrohet 100%. Prandaj, në mungesë të erës dhe nevojës për ngrohje vetëm të lehtë në lidhje me ajrin përreth (me 5-10 gradë, të themi, për ujitje të një kopshti), strukturat "të hapura" mund të jenë më efektive sesa ato "me xham". Por, sapo kërkohet një ndryshim në temperaturë prej disa dhjetëra gradësh, ose nëse ngrihet edhe një erë jo shumë e fortë, humbja e nxehtësisë së strukturave të hapura rritet me shpejtësi dhe xhami mbrojtës, me të gjitha mangësitë e tij, bëhet një domosdoshmëri.

Një shënim i rëndësishëm - është e nevojshme të merret parasysh se në një ditë të nxehtë me diell, nëse nuk analizohet, uji mund të nxehet mbi pikën e vlimit, prandaj, është e nevojshme të merren masat e duhura në hartimin e kolektorit (siguroni një siguri valvula). Në kolektorë të hapur pa xhami mbrojtës, një mbinxehje e tillë zakonisht nuk është shqetësuese.

Kohët e fundit kanë filluar të përdoren gjerësisht kolektorët diellorë të bazuar në të ashtuquajturat tuba të nxehtësisë (të mos ngatërrohen me “gypat e nxehtësisë” që përdoren për heqjen e nxehtësisë në sistemet e ftohjes kompjuterike!). Ndryshe nga dizajni i diskutuar më sipër, këtu çdo tub metalik i nxehtë përmes të cilit qarkullon ftohësi është ngjitur brenda një tubi qelqi dhe ajri pompohet nga hapësira midis tyre. Rezulton të jetë një analog i një termos, ku për shkak të izolimit termik me vakum, humbja e nxehtësisë zvogëlohet me 20 herë ose më shumë. Si rezultat, sipas prodhuesve, kur ka një ngricë prej -35°C jashtë xhamit, uji në tubin e brendshëm metalik me një shtresë të veçantë që thith spektrin më të gjerë të mundshëm të rrezatimit diellor nxehet në +50. +70°C (një ndryshim prej më shumë se 100°C). Thithja efikase e kombinuar me izolim të shkëlqyer termik ju lejon të ngrohni ftohësin edhe në mot me re, megjithëse fuqia e ngrohjes, natyrisht, është disa herë më e vogël se në rrezet e diellit të ndritshme. Pika kryesore këtu është të sigurohet ruajtja e vakumit në hendekun midis tubave, domethënë, ngushtësia e vakumit të kryqëzimit të qelqit dhe metalit, në një gamë shumë të gjerë temperaturash, duke arritur 150 ° C, gjatë gjithë jetës së shërbimit. prej shumë vitesh. Për këtë arsye, në prodhimin e kolektorëve të tillë është e pamundur të bëhet pa koordinim të kujdesshëm të koeficientëve të zgjerimit termik të qelqit dhe metalit dhe proceseve të prodhimit të teknologjisë së lartë, që do të thotë se në kushte artizanale nuk ka gjasa të jetë e mundur të bëhet një tub ngrohjes me vakum të plotë. Por modelet më të thjeshta të koleksionistëve mund të bëhen në mënyrë të pavarur pa asnjë problem, megjithëse, natyrisht, efikasiteti i tyre është disi më i vogël, veçanërisht në dimër.

Përveç kolektorëve diellorë të lëngshëm të përshkruar më sipër, ka lloje të tjera interesante strukturash: ajri (ftohësi është ajri dhe nuk ka frikë nga ngrirja), "pellgje diellore", etj. Fatkeqësisht, shumica e kërkimeve dhe zhvillimit në kolektorë diellorë i kushtohet posaçërisht modeleve të lëngshme, prandaj llojet alternative praktikisht nuk prodhohen në masë dhe nuk ka shumë informacion rreth tyre.

Përparësitë e kolektorëve diellorë

Avantazhi më i rëndësishëm i kolektorëve diellorë është thjeshtësia dhe kostoja relativisht e ulët e prodhimit të opsioneve të tyre mjaft efektive, e kombinuar me modestinë në funksionim. Minimumi i kërkuar për të bërë një kolektor me duart tuaja është disa metra tub i hollë (mundësisht bakri me mure të hollë - mund të përkulet me një rreze minimale) dhe pak bojë të zezë, të paktën llak bitumi. E përkulim tubin si gjarpër, e lyejmë me bojë të zezë, e vendosim në një vend me diell, e lidhim me rrjetin e ujit dhe tani kolektori diellor më i thjeshtë është gati! Në të njëjtën kohë, spirales mund t'i jepet lehtësisht pothuajse çdo konfigurim dhe të shfrytëzojë maksimalisht të gjithë hapësirën e caktuar për kolektorin. Ngjyrosja më efektive që mund të aplikohet në shtëpi dhe është gjithashtu shumë rezistente ndaj temperaturave të larta dhe rrezet e diellit direkte është një shtresë e hollë e zezë karboni. Sidoqoftë, bloza fshihet dhe lahet lehtësisht, kështu që një nxirje e tillë do të kërkojë patjetër xhami mbrojtës dhe masa të veçanta për të parandaluar hyrjen e kondensimit të mundshëm në sipërfaqen e mbuluar me blozë.

Një tjetër avantazh i rëndësishëm i kolektorëve është se, ndryshe nga panelet diellore, ata janë në gjendje të kapin dhe shndërrojnë deri në 90% të rrezatimit diellor që i godet në nxehtësi, dhe në rastet më të suksesshme, edhe më shumë. Prandaj, jo vetëm në mot të kthjellët, por edhe në kushte të lehta me re, efikasiteti i kolektorëve tejkalon efikasitetin e baterive fotovoltaike. Së fundi, ndryshe nga bateritë fotovoltaike, ndriçimi i pabarabartë i sipërfaqes nuk shkakton një ulje joproporcionale të efikasitetit të kolektorit - vetëm fluksi total (i integruar) i rrezatimit është i rëndësishëm.

Disavantazhet e kolektorëve diellorë

Por kolektorët diellorë janë më të ndjeshëm ndaj motit sesa panelet diellore. Edhe në rrezet e diellit të ndritshme, një erë e freskët mund të zvogëlojë efikasitetin e ngrohjes së një shkëmbyesi të hapur nxehtësie shumë herë. Xhami mbrojtës, natyrisht, zvogëlon ndjeshëm humbjen e nxehtësisë nga era, por në rastin e reve të dendura është gjithashtu i pafuqishëm. Në mot me re dhe me erë praktikisht nuk ka asnjë përdorim nga kolektori, por bateria diellore prodhon të paktën pak energji.

Ndër disavantazhet e tjera të kolektorëve diellorë, para së gjithash do të veçoj sezonalitetin e tyre. Mjaftojnë ngricat e shkurtra të natës së pranverës apo vjeshtës që akulli i formuar në tubat e ngrohësit të krijojë rrezik për çarjen e tyre. Sigurisht, kjo mund të eliminohet duke ngrohur "serën" me një spirale me një burim nxehtësie të palës së tretë në netët e ftohta, por në këtë rast efikasiteti i përgjithshëm energjetik i kolektorit mund të bëhet lehtësisht negativ! Një opsion tjetër - një kolektor me qark të dyfishtë me antifriz në qarkun e jashtëm - nuk do të kërkojë konsumin e energjisë për ngrohje, por do të jetë shumë më i ndërlikuar sesa opsionet me qark të vetëm me ngrohje të drejtpërdrejtë të ujit, si në prodhim ashtu edhe gjatë funksionimit. Në parim, strukturat e ajrit nuk mund të ngrijnë, por ekziston një problem tjetër - kapaciteti i ulët specifik i nxehtësisë së ajrit.

E megjithatë, ndoshta, disavantazhi kryesor i një kolektori diellor është se ai është pikërisht një pajisje ngrohëse, dhe megjithëse mostrat e prodhuara në mënyrë industriale, në mungesë të analizës së nxehtësisë, mund të ngrohin ftohësin në 190..200 ° C, temperatura e arritur zakonisht rrallë i kalon 60..80 °C. Prandaj, është shumë e vështirë të përdoret nxehtësia e nxjerrë për të marrë sasi të konsiderueshme të punës mekanike ose të energjisë elektrike. Në fund të fundit, edhe për funksionimin e turbinës së ujit me avull me temperaturë më të ulët (për shembull, ajo që përshkroi dikur V.A. Zysin) është e nevojshme të mbinxehet uji në të paktën 110°C! Dhe energjia drejtpërdrejt në formën e nxehtësisë, siç dihet, nuk ruhet për një kohë të gjatë, madje edhe në një temperaturë më të vogël se 100 ° C zakonisht mund të përdoret vetëm në furnizimin me ujë të nxehtë dhe ngrohjen e një shtëpie. Megjithatë, duke marrë parasysh koston e ulët dhe lehtësinë e prodhimit, kjo mund të jetë një arsye mjaft e mjaftueshme për të blerë kolektorin tuaj diellor.

Për të qenë të drejtë, duhet të theksohet se cikli "normal" i funksionimit të një motori me ngrohje mund të organizohet në temperatura nën 100 ° C - qoftë nëse pika e vlimit ulet duke ulur presionin në pjesën e avullimit duke pompuar avull nga atje. , ose duke përdorur një lëng, pika e vlimit të të cilit qëndron ndërmjet temperaturës së ngrohjes së kolektorit diellor dhe temperaturës së ajrit të ambientit (në mënyrë optimale - 50..60°C). Vërtetë, mbaj mend vetëm një lëng jo ekzotik dhe relativisht të sigurt që pak a shumë i plotëson këto kushte - alkooli etilik, i cili në kushte normale vlon në 78°C. Natyrisht, në këtë rast, do të jetë e nevojshme të organizohet një cikël i mbyllur, duke zgjidhur shumë probleme të lidhura. Në disa situata, përdorimi i motorëve me ngrohje të jashtme (motorët Stirling) mund të jetë premtues. Interesante në këtë drejtim mund të jetë edhe përdorimi i lidhjeve me efekt kujtese të formës, të cilat përshkruhen në këtë faqe në artikullin e I.V.

Përqendrimi i Energjisë Diellore

Rritja e efikasitetit të një kolektori diellor përfshin kryesisht një rritje të qëndrueshme të temperaturës së ujit të nxehtë mbi pikën e vlimit. Kjo zakonisht bëhet duke përqendruar energjinë diellore në një kolektor duke përdorur pasqyra. Ky është parimi që qëndron në themel të shumicës së termocentraleve diellore, dallimet qëndrojnë vetëm në numrin, konfigurimin dhe vendosjen e pasqyrave dhe kolektorit, si dhe në metodat e kontrollit të pasqyrave. Si rezultat, në pikën e përqendrimit është mjaft e mundur të arrihet një temperaturë as qindra, por mijëra gradë - në një temperaturë të tillë, tashmë mund të ndodhë dekompozimi termik i drejtpërdrejtë i ujit në hidrogjen dhe oksigjen (hidrogjeni që rezulton mund të digjet natën dhe ditët me re)!

Fatkeqësisht, funksionimi efektiv i një instalimi të tillë është i pamundur pa një sistem kompleks kontrolli për koncentrimin e pasqyrave, i cili duhet të gjurmojë pozicionin vazhdimisht në ndryshim të Diellit në qiell. Përndryshe, brenda pak minutash pika e fokusimit do të largohet nga kolektori, i cili në sisteme të tilla shpesh është në përmasa shumë të vogla dhe ngrohja e lëngut të punës do të ndalet. Edhe përdorimi i pasqyrave paraboloidale vetëm pjesërisht e zgjidh problemin - nëse ato nuk rrotullohen periodikisht pas Diellit, atëherë pas disa orësh nuk do të bjerë më në tasin e tyre ose do të ndriçojë vetëm skajin e tij - kjo do të jetë pak e dobishme.

Mënyra më e lehtë për të përqendruar energjinë diellore në shtëpi është të vendosni një pasqyrë horizontalisht pranë kolektorit në mënyrë që dielli të godasë kolektorin pjesën më të madhe të ditës. Një opsion interesant është përdorimi i sipërfaqes së një rezervuari të krijuar posaçërisht pranë shtëpisë si një pasqyrë e tillë, veçanërisht nëse nuk është një rezervuar i zakonshëm, por një "pellg diellor" (megjithëse kjo nuk është e lehtë për t'u bërë, dhe efikasiteti i reflektimit do të të jetë shumë më pak se ajo e një pasqyre të zakonshme). Një rezultat i mirë mund të arrihet duke krijuar një sistem pasqyrash koncentruese vertikale (kjo ndërmarrje është zakonisht shumë më e mundimshme, por në disa raste mund të justifikohet thjesht instalimi i një pasqyre të madhe në një mur ngjitur nëse formon një kënd të brendshëm me kolektorin - gjithçka varet nga konfigurimi dhe vendndodhja e ndërtesës dhe kolektorit).

Ridrejtimi i rrezatimit diellor duke përdorur pasqyra mund të rrisë gjithashtu prodhimin e një baterie fotovoltaike. Por në të njëjtën kohë, ngrohja e saj rritet dhe kjo mund të dëmtojë baterinë. Prandaj, në këtë rast, duhet të kufizoni veten në një fitim relativisht të vogël (me disa dhjetëra për qind, por jo disa herë), dhe duhet të monitoroni me kujdes temperaturën e baterisë, veçanërisht në ditët e nxehta dhe të kthjellta! Është pikërisht për shkak të rrezikut të mbinxehjes që disa prodhues të baterive fotovoltaike ndalojnë drejtpërdrejt funksionimin e produkteve të tyre nën ndriçimin e shtuar të krijuar me ndihmën e reflektorëve shtesë.

Shndërrimi i energjisë diellore në energji mekanike

Llojet tradicionale të instalimeve diellore nuk prodhojnë drejtpërdrejt punë mekanike. Për ta bërë këtë, një motor elektrik duhet të lidhet me një bateri diellore në fotokonvertues, dhe kur përdorni një kolektor diellor termik, avulli i mbinxehur (dhe për mbinxehje nuk ka gjasa të jetë i mundur pa pasqyra të përqendruara) duhet të furnizohet në hyrjen e një avulli. turbinë ose në cilindrat e një motori me avull. Koleksionistët me nxehtësi relativisht të vogël mund ta shndërrojnë nxehtësinë në lëvizje mekanike në mënyra më ekzotike, të tilla si përdorimi i aktivizuesve të aliazhit të kujtesës së formës.

Megjithatë, ka edhe instalime që përfshijnë shndërrimin e nxehtësisë diellore në punë mekanike, e cila përfshihet drejtpërdrejt në dizajnin e tyre. Për më tepër, madhësitë dhe fuqia e tyre janë shumë të ndryshme - ky është një projekt për një kullë të madhe diellore qindra metra të lartë dhe një pompë diellore modeste, e cila do t'i përkiste një vilë verore.

Ne jetojmë në botën e së ardhmes, megjithëse kjo nuk është e dukshme në të gjitha rajonet. Në çdo rast, sot në qarqet progresive po diskutohet seriozisht mundësia e zhvillimit të burimeve të reja të energjisë. Një nga fushat më premtuese është energjia diellore.

Për momentin, rreth 1% e energjisë elektrike në Tokë merret nga përpunimi i rrezatimit diellor. Pra, pse nuk kemi hequr dorë ende nga metodat e tjera "të dëmshme" dhe a do të heqim dorë fare? Ju ftojmë të lexoni artikullin tonë dhe të përpiqeni t'i përgjigjeni vetë kësaj pyetjeje.

Si shndërrohet energjia diellore në energji elektrike

Le të fillojmë me gjënë më të rëndësishme - se si rrezet e diellit përpunohen në energji elektrike.

Vetë procesi quhet "Brezi diellor" . Mënyrat më efektive për ta siguruar këtë janë si më poshtë:

• fotovoltaikë;
• energji termike diellore;
• termocentrale me tullumbace diellore.

Le të shohim secilin prej tyre.

Fotovoltaikët

Në këtë rast, rryma elektrike shfaqet për shkak të efekt fotovoltaik. Parimi është ky: rrezet e diellit godasin një fotocelë, elektronet thithin energjinë e fotoneve (grimcat e dritës) dhe fillojnë të lëvizin. Si rezultat, marrim tension elektrik.

Ky është pikërisht procesi që ndodh në panelet diellore, të cilat bazohen në elementë që shndërrojnë rrezatimin diellor në energji elektrike.

Vetë dizajni i paneleve fotovoltaike është mjaft fleksibël dhe mund të ketë madhësi të ndryshme. Prandaj, ato janë shumë praktike për t'u përdorur. Përveç kësaj, panelet kanë veti të performancës së lartë: ato janë rezistente ndaj reshjeve dhe ndryshimeve të temperaturës.

Dhe ja se si funksionon modul i veçantë i panelit diellor:

Mund të lexoni për përdorimin e paneleve diellore si karikues, burime energjie për shtëpi private, për përmirësim urban dhe për qëllime mjekësore.

Panele diellore moderne dhe termocentrale

Shembujt e fundit përfshijnë panelet diellore të kompanisë SistineSolar. Ata mund të kenë çdo hije dhe cilësi, ndryshe nga panelet tradicionale blu të errët. Kjo do të thotë se ato mund të përdoren për të "zbukuruar" çatinë e shtëpisë sipas dëshirës tuaj.

Një zgjidhje tjetër u propozua nga zhvilluesit e Tesla. Ata lansuan jo vetëm panele, por material për çati të plotë që përpunon energjinë diellore. përmban module diellore të integruara dhe gjithashtu mund të ketë një shumëllojshmëri të gjerë dizajnesh. Në të njëjtën kohë, vetë materiali është shumë më i fortë se pllakat e zakonshme të çatisë, madje ka një garanci të pafundme.

Një shembull i një termocentrali diellor të plotë është një stacion i ndërtuar së fundmi në Evropë me panele të dyanshme. Këto të fundit mbledhin si rrezatimin e drejtpërdrejtë diellor ashtu edhe rrezatimin reflektues. Kjo ju lejon të rrisni efikasitetin e gjenerimit diellor me 30%. Ky stacion duhet të gjenerojë rreth 400 MWh në vit.

Me interes është gjithashtu termocentrali më i madh lundrues diellor në Kinë. Fuqia e tij është 40 MW. Zgjidhje të tilla kanë 3 avantazhe të rëndësishme:

• nuk ka nevojë për të zënë sipërfaqe të mëdha toke, e cila është e rëndësishme për Kinën;
• në rezervuarë, avullimi i ujit zvogëlohet;
• Vetë fotocelat nxehen më pak dhe punojnë më me efikasitet.

Nga rruga, ky termocentral diellor lundrues u ndërtua në vendin e një ndërmarrje të braktisur të minierave të qymyrit.

Teknologjia e bazuar në efektin fotovoltaik është më premtuesja sot, dhe sipas ekspertëve, panelet diellore do të jenë në gjendje të prodhojnë rreth 20% të kërkesës botërore për energji elektrike në 30-40 vitet e ardhshme.

Energjia termike diellore

Këtu qasja është pak më ndryshe, sepse... rrezatimi diellor përdoret për të ngrohur një enë që përmban lëng. Falë kësaj, ajo kthehet në avull, i cili rrotullon një turbinë, duke rezultuar në prodhimin e energjisë elektrike.

Termocentralet funksionojnë në të njëjtin parim, vetëm lëngu nxehet duke djegur qymyr.

Shembulli më i dukshëm i përdorimit të kësaj teknologjie është Stacioni diellor Ivanpah në shkretëtirën Mojave. Është termocentrali më i madh diellor në botë.

Ajo ka funksionuar që nga viti 2014 dhe nuk përdor asnjë karburant për të prodhuar energji elektrike - vetëm energji diellore miqësore me mjedisin.

Kaldaja e ujit ndodhet në kulla, të cilat mund t'i shihni në qendër të strukturës. Përreth ka një fushë me pasqyra që drejtojnë rrezet e diellit në majë të kullës. Në të njëjtën kohë, kompjuteri i rrotullon vazhdimisht këto pasqyra në varësi të vendndodhjes së diellit.

Nën ndikimin e energjisë së përqendruar diellore, uji në kullë nxehet dhe kthehet në avull. Kjo krijon presion dhe avulli fillon të rrotullojë turbinën, duke rezultuar në çlirimin e energjisë elektrike. Fuqia e këtij stacioni është 392 megavat, e cila mund të krahasohet lehtësisht me termocentralin mesatar në Moskë.

Është interesante që stacione të tilla mund të funksionojnë gjatë natës. Kjo është e mundur duke vendosur një pjesë të avullit të nxehtë në ruajtje dhe duke e përdorur gradualisht atë për të rrotulluar turbinën.

Termocentrale me balona diellore

Kjo zgjidhje origjinale, edhe pse nuk përdoret gjerësisht, ka ende një vend.

Vetë instalimi përbëhet nga 4 pjesë kryesore:

• Aerostat - i vendosur në qiell, duke mbledhur rrezatimin diellor. Uji hyn në top dhe shpejt nxehet, duke u bërë avull.
• Tubacioni i avullit - përmes tij, avulli nën presion zbret në turbinë, duke e bërë atë të rrotullohet.
• Turbina - nën ndikimin e një rryme avulli, ajo rrotullohet, duke gjeneruar energji elektrike.
• Kondensuesi dhe pompa - avulli që ka kaluar nëpër turbinë kondensohet në ujë dhe ngrihet në tullumbace duke përdorur një pompë, ku përsëri nxehet në një gjendje avulli.

Cilat janë avantazhet e energjisë diellore

• Dielli do të vazhdojë të na japë energjinë e tij edhe për disa miliarda vjet të tjera. Në të njëjtën kohë, njerëzit nuk kanë nevojë të shpenzojnë para dhe burime për ta nxjerrë atë.
• Prodhimi i energjisë diellore është një proces krejtësisht miqësor ndaj mjedisit, pa rreziqe për natyrën.
• Autonomia e procesit. Marrja e dritës së diellit dhe gjenerimi i energjisë elektrike ndodh me ndërhyrje minimale njerëzore. E vetmja gjë që duhet të bëni është të mbani të pastra sipërfaqet e punës ose pasqyrat.
• Panelet diellore të shteruara mund të riciklohen dhe ripërdoren në prodhim.

Problemet e zhvillimit të energjisë diellore

Megjithë zbatimin e ideve për të ruajtur funksionimin e termocentraleve diellore gjatë natës, askush nuk është i imunizuar nga vagarinë e natyrës. Vranësirat prej disa ditësh ulin ndjeshëm prodhimin e energjisë elektrike, por popullsia dhe bizneset kanë nevojë për furnizim të pandërprerë.

Ndërtimi i një termocentrali diellor nuk është një kënaqësi e lirë. Kjo është për shkak të nevojës për të përdorur elementë të rrallë në hartimin e tyre. Jo të gjitha vendet janë gati të shpenzojnë buxhete për termocentrale më pak të fuqishëm kur ka termocentrale që punojnë dhe termocentrale bërthamore.

Për të vendosur instalime të tilla kërkohen zona të mëdha dhe në vendet ku rrezatimi diellor ka një nivel të mjaftueshëm.

Si zhvillohet energjia diellore në Rusi?

Fatkeqësisht, vendi ynë ende djeg qymyr, gaz dhe naftë me shpejtësi të plotë dhe Rusia sigurisht që do të jetë ndër të fundit që do të kalojë plotësisht në energjinë alternative.

Deri më sot Prodhimi diellor përbën vetëm 0.03% të bilancit energjetik të Federatës Ruse. Për krahasim, në Gjermani kjo shifër është më shumë se 20%. Sipërmarrësit privatë nuk janë të interesuar të investojnë në energjinë diellore për shkak të periudhës së gjatë të kthimit dhe përfitimit jo aq të lartë, sepse gazi është shumë më i lirë në vendin tonë.

Në rajonet e zhvilluara ekonomikisht të Moskës dhe Leningradit, aktiviteti diellor është në një nivel të ulët. Atje, ndërtimi i termocentraleve diellore thjesht nuk është praktik. Por rajonet jugore janë mjaft premtuese.