กระบวนการที่สร้างพลังงานแสงอาทิตย์ หลักการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ การประยุกต์และแนวโน้ม

ทุกๆ วัน ปริมาณถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซสำรองของโลก ซึ่งก็คือทุกสิ่งที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานในปัจจุบันกำลังลดลง และในอนาคตอันใกล้นี้ มนุษยชาติจะมาถึงจุดที่ไม่มีเชื้อเพลิงฟอสซิลเหลืออยู่ ดังนั้นทุกประเทศจึงกระตือรือร้นแสวงหาความรอดจากหายนะที่กำลังเข้ามาใกล้เราอย่างรวดเร็ว และหนทางแห่งความรอดประการแรกที่อยู่ในใจก็คือพลังงานของดวงอาทิตย์ ซึ่งผู้คนใช้กันมาตั้งแต่สมัยโบราณในการตากเสื้อผ้า ให้แสงสว่างในบ้าน และทำอาหาร สิ่งนี้ทำให้เกิดพลังงานทดแทนด้านหนึ่งนั่นคือพลังงานแสงอาทิตย์

แหล่งพลังงานสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์คือพลังงานจากแสงอาทิตย์ซึ่งถูกแปลงเป็นความร้อนหรือไฟฟ้าโดยใช้โครงสร้างพิเศษ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวไว้ ในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์ พื้นผิวโลกจะได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์จำนวนหนึ่ง ซึ่งเกินกว่าพลังงานสำรองของเชื้อเพลิงทุกชนิดในโลก และถึงแม้ว่าการพัฒนาพลังงานทางเลือกในพื้นที่นี้จะเติบโตอย่างต่อเนื่อง แต่พลังงานแสงอาทิตย์ยังคงมีข้อดีไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังมีข้อเสียอีกด้วย

หากข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่ การเข้าถึงและที่สำคัญที่สุดคือความไม่สิ้นสุดของแหล่งพลังงาน ข้อเสีย ได้แก่:

• ความต้องการสะสมพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์
• ต้นทุนสำคัญของอุปกรณ์ที่ใช้
• ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและเวลาของวัน
• การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบรรยากาศเหนือโรงไฟฟ้า ฯลฯ

ลักษณะเชิงตัวเลขของรังสีดวงอาทิตย์

มีตัวบ่งชี้เช่นค่าคงที่แสงอาทิตย์ มูลค่าของมันคือ 1,367 วัตต์ นี่คือปริมาณพลังงานต่อ 1 ตร.ม. ดาวเคราะห์โลก แต่เนื่องจากชั้นบรรยากาศ พลังงานจึงเข้าถึงพื้นผิวโลกน้อยลงประมาณ 20-25% ดังนั้นค่าพลังงานแสงอาทิตย์ต่อตารางเมตร เช่น ที่เส้นศูนย์สูตรคือ 1,020 วัตต์ และเมื่อคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืน การเปลี่ยนแปลงมุมของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ตัวเลขนี้จะลดลงประมาณ 3 เท่า

แต่พลังงานนี้มาจากไหน? นักวิทยาศาสตร์เริ่มศึกษาปัญหานี้ครั้งแรกในศตวรรษที่ 19 และเวอร์ชันต่างๆ ก็แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง จากการศึกษาจำนวนมากในปัจจุบัน เป็นที่ทราบกันดีว่าแหล่งที่มาของพลังงานแสงอาทิตย์คือปฏิกิริยาของการเปลี่ยนอะตอมไฮโดรเจน 4 อะตอมให้เป็นนิวเคลียสของฮีเลียม จากกระบวนการนี้ พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ตัวอย่างเช่น พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงของ 1 กรัม ไฮโดรเจนเทียบได้กับพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้น้ำมันเบนซิน 15 ตัน

การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์

เรารู้อยู่แล้วว่าพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์จะต้องถูกแปลงเป็นรูปแบบอื่น ความจำเป็นในการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามนุษยชาติยังไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวที่สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในรูปแบบบริสุทธิ์ได้ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาแหล่งพลังงาน เช่น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และแผงโซลาร์เซลล์ ถ้าอันแรกถูกใช้เพื่อผลิตพลังงานความร้อน อันที่สองจะผลิตกระแสไฟฟ้าโดยตรง

มีหลายวิธีในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์:

• เซลล์แสงอาทิตย์;
• พลังงานความร้อนของอากาศ
• พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
• โดยใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บอลลูน

วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือเซลล์แสงอาทิตย์ หลักการของการแปลงนี้คือการใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์หรือแผงโซลาร์เซลล์ตามที่เรียกกันว่าพลังงานแสงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ตามกฎแล้วแผงดังกล่าวทำจากซิลิคอนและความหนาของพื้นผิวการทำงานเพียงไม่กี่ในสิบของมิลลิเมตร สามารถวางไว้ที่ใดก็ได้มีเงื่อนไขเดียวเท่านั้น - การมีแสงแดดจำนวนมาก ตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการติดตั้งแผ่นถ่ายภาพบนหลังคาอาคารที่พักอาศัยและอาคารสาธารณะ

นอกจากแผ่นถ่ายภาพที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว แผงฟิล์มบางยังใช้ในการแปลงพลังงานของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์อีกด้วย มีความโดดเด่นด้วยความหนาที่เล็กกว่าซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งได้ทุกที่ แต่ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของแผงดังกล่าวคือประสิทธิภาพต่ำ ด้วยเหตุนี้การติดตั้งจึงเหมาะสมสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่เท่านั้น เพื่อความสนุกสนาน คุณสามารถวางแผงฟิล์มบางไว้บนเคสแล็ปท็อปหรือกระเป๋าถือได้

ในพลังงานลมร้อน พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานการไหลของอากาศ ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ แต่ในกรณีของการใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บอลลูน จะมีไอน้ำเกิดขึ้นภายในบอลลูน ผลกระทบนี้เกิดขึ้นได้โดยการให้ความร้อนแก่พื้นผิวของบอลลูนซึ่งมีการเคลือบแบบดูดซับเฉพาะจุดด้วยแสงแดด ข้อได้เปรียบหลักของวิธีนี้คือการมีไอน้ำเพียงพอซึ่งเพียงพอที่จะดำเนินการโรงไฟฟ้าต่อไปในสภาพอากาศเลวร้ายและในเวลากลางคืน

หลักการของพลังงานแสงอาทิตย์คือการให้ความร้อนแก่พื้นผิวที่ดูดซับรังสีดวงอาทิตย์และเน้นไปที่การใช้ความร้อนที่เกิดขึ้นในภายหลัง ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือ การทำน้ำร้อน ซึ่งสามารถนำมาใช้ตามความต้องการในครัวเรือนได้ เช่น จ่ายให้กับท่อน้ำทิ้งหรือแบตเตอรี่ พร้อมทั้งประหยัดก๊าซหรือเชื้อเพลิงอื่นๆ ในระดับอุตสาหกรรม พลังงานรังสีแสงอาทิตย์ที่ได้รับด้วยวิธีนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เครื่องยนต์ความร้อน การก่อสร้างโรงไฟฟ้าแบบรวมดังกล่าวอาจใช้เวลานานกว่า 20 ปี แต่การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ได้ลดลง แต่ในทางกลับกันกลับเติบโตอย่างต่อเนื่อง

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำมาใช้ได้ที่ไหน?

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำมาใช้ในพื้นที่ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ตั้งแต่อุตสาหกรรมเคมีไปจนถึงอุตสาหกรรมยานยนต์ ตั้งแต่การปรุงอาหารไปจนถึงการทำความร้อนในพื้นที่ ตัวอย่างเช่น การใช้แผงโซลาร์เซลล์ในอุตสาหกรรมยานยนต์มีมาตั้งแต่ปี 1955 ปีนี้โดดเด่นด้วยการเปิดตัวรถยนต์คันแรกที่ใช้แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ปัจจุบัน BMW, Toyota และบริษัทยักษ์ใหญ่อื่นๆ ผลิตรถยนต์ประเภทนี้

ในชีวิตประจำวัน พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้สำหรับห้องทำความร้อน แสงสว่าง หรือแม้แต่ในการปรุงอาหาร ตัวอย่างเช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำจากกระดาษฟอยล์และกระดาษแข็งตามความคิดริเริ่มของสหประชาชาติ ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันโดยผู้ลี้ภัยที่ถูกบังคับให้ออกจากบ้านเนื่องจากสถานการณ์ทางการเมืองที่ยากลำบาก เตาพลังงานแสงอาทิตย์ที่ซับซ้อนมากขึ้นใช้สำหรับการบำบัดความร้อนและการถลุงโลหะ เตาเผาที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งตั้งอยู่ในอุซเบกิสถาน

สิ่งประดิษฐ์ที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ได้แก่ :

• เคสป้องกันสำหรับโทรศัพท์ที่มีตาแมวซึ่งเป็นที่ชาร์จด้วย
• กระเป๋าเป้สะพายหลังที่มีแผงโซลาร์เซลล์ติดอยู่ มันจะช่วยให้คุณชาร์จไม่เพียงแต่โทรศัพท์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงแท็บเล็ตและแม้แต่กล้องของคุณ โดยทั่วไป อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ที่มีอินพุต USB
• หูฟังบลูทูธพลังงานแสงอาทิตย์

และความคิดสร้างสรรค์ที่สุดคือเสื้อผ้าที่ทำจากผ้าชนิดพิเศษ เสื้อแจ็คเก็ต เนคไท และแม้แต่ชุดว่ายน้ำ ทั้งหมดนี้ไม่เพียงแต่จะกลายเป็นสิ่งของในตู้เสื้อผ้าของคุณเท่านั้น แต่ยังเป็นที่ชาร์จอีกด้วย

การพัฒนาพลังงานทดแทนในกลุ่มประเทศ CIS

พลังงานทดแทน รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังพัฒนาในอัตราที่สูงไม่เพียงแต่ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป หรืออินเดีย แต่ยังในประเทศ CIS ด้วย เช่น รัสเซีย คาซัคสถาน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งยูเครน ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในอดีตสหภาพโซเวียต Perovo ถูกสร้างขึ้นในไครเมีย ก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2554 โรงไฟฟ้าแห่งนี้กลายเป็นโครงการนวัตกรรมแห่งที่ 3 ของบริษัท Activ Solar แห่งออสเตรีย กำลังสูงสุดของ Perovo อยู่ที่ประมาณ 100 MW

และในเดือนตุลาคมของปีเดียวกัน Activ Solar ได้เปิดตัวโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อีกแห่งชื่อ Okhotnikovo ในไครเมียเช่นกัน กำลังไฟฟ้า 80 เมกะวัตต์ Okhotnikovo ยังได้รับสถานะที่ใหญ่ที่สุด แต่ในยุโรปกลางและยุโรปตะวันออก เราสามารถพูดได้ว่าพลังงานทดแทนในยูเครนได้ก้าวไปอีกขั้นสู่พลังงานที่ปลอดภัยและไม่มีวันหมด

ในคาซัคสถาน สถานการณ์ดูแตกต่างออกไปเล็กน้อย โดยพื้นฐานแล้วการพัฒนาพลังงานทดแทนในประเทศนี้เกิดขึ้นในทางทฤษฎีเท่านั้น สาธารณรัฐมีศักยภาพมหาศาล แต่ยังไม่ได้รับการตระหนักรู้อย่างเต็มที่ แน่นอนว่ารัฐบาลกำลังจัดการกับปัญหานี้และแม้กระทั่งแผนการพัฒนาพลังงานทดแทนในคาซัคสถานก็ได้รับการพัฒนาแล้ว แต่ส่วนแบ่งพลังงานที่ได้รับจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนโดยเฉพาะจากดวงอาทิตย์จะไม่เกิน 1% ในสมดุลพลังงานโดยรวมของประเทศ ภายในปี 2563 มีแผนจะเปิดตัวโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพียง 4 แห่ง ซึ่งจะมีกำลังการผลิตรวม 77 เมกะวัตต์

พลังงานทางเลือกในรัสเซียก็กำลังพัฒนาไปอย่างรวดเร็วเช่นกัน แต่ดังที่รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงพลังงานกล่าว จุดเน้นในพื้นที่นี้ส่วนใหญ่อยู่ที่ภูมิภาคตะวันออกไกล ตัวอย่างเช่น ใน Yakutia ผลผลิตรวมของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 4 แห่งที่ดำเนินงานในหมู่บ้านทางตอนเหนือที่ห่างไกลที่สุดมีจำนวนมากกว่า 50,000 kWh ช่วยให้ประหยัดน้ำมันดีเซลราคาแพงได้มากกว่า 14 ตัน อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์คือศูนย์การบินอเนกประสงค์ที่กำลังก่อสร้างในภูมิภาคลิเปตสค์ ไฟฟ้าสำหรับการดำเนินงานจะถูกสร้างขึ้นโดยโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรก ซึ่งสร้างขึ้นในภูมิภาคลิเปตสค์เช่นกัน

ทั้งหมดนี้ช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: ทุกวันนี้ทุกประเทศแม้จะไม่ใช่ประเทศที่พัฒนาแล้วมากที่สุดก็ตาม พยายามที่จะเข้าใกล้เป้าหมายอันเป็นที่รักมากที่สุด: การใช้แหล่งพลังงานทดแทน ท้ายที่สุดแล้ว ปริมาณการใช้ไฟฟ้าก็เพิ่มขึ้นทุกวัน และปริมาณการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายออกสู่สิ่งแวดล้อมก็เพิ่มขึ้นทุกวัน และหลายคนเข้าใจแล้วว่าอนาคตของเราและอนาคตของโลกของเราขึ้นอยู่กับเราเท่านั้น

ร. อับดุลลินา

ยูเครนอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์

ผู้คนไม่สามารถจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากไฟฟ้าได้อีกต่อไป และทุกๆ ปีความต้องการพลังงานก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่แหล่งพลังงานสำรอง เช่น น้ำมัน ก๊าซ และถ่านหิน กำลังลดลงอย่างรวดเร็ว มนุษยชาติไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากการใช้แหล่งพลังงานทดแทน วิธีหนึ่งในการผลิตไฟฟ้าคือการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้โฟโตเซลล์ ผู้คนเรียนรู้ว่าเป็นไปได้ที่จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์เมื่อค่อนข้างนานมาแล้ว แต่เริ่มพัฒนาอย่างแข็งขันในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาเท่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ต้องขอบคุณการวิจัยอย่างต่อเนื่อง การใช้วัสดุใหม่ๆ และโซลูชันการออกแบบที่สร้างสรรค์ ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ได้อย่างมาก หลายคนเชื่อว่าในอนาคตมนุษยชาติจะสามารถละทิ้งวิธีการดั้งเดิมในการผลิตไฟฟ้าเพื่อหันมาใช้พลังงานแสงอาทิตย์และได้มาโดยใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในแหล่งผลิตไฟฟ้าในรูปแบบที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงจัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทน พลังงานแสงอาทิตย์ใช้รังสีแสงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานรูปแบบอื่น พลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงแต่เป็นแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น เพราะ... เมื่อแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ จะไม่ปล่อยผลพลอยได้ที่เป็นอันตรายออกมา แต่พลังงานแสงอาทิตย์ก็เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สามารถต่ออายุได้เองเช่นกัน

พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร

ตามทฤษฎีแล้ว การคำนวณปริมาณพลังงานที่จะได้รับจากการไหลของพลังงานแสงอาทิตย์นั้นไม่ใช่เรื่องยาก เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าต้องเดินทางเป็นระยะทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกและตกลงบนพื้นผิวที่มีพื้นที่ 1 ตร.ม. ที่มุม 90° การไหลของแสงอาทิตย์ที่ทางเข้าชั้นบรรยากาศจะมีประจุพลังงานเท่ากับ 1367 W/ m² ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่แสงอาทิตย์ นี่เป็นตัวเลือกในอุดมคติภายใต้สภาวะที่เหมาะสมซึ่งดังที่เราทราบกันดีว่าเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นหลังจากผ่านชั้นบรรยากาศ ค่าฟลักซ์สูงสุดที่รับได้จะอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรและจะอยู่ที่ 1,020 วัตต์/ตร.ม. แต่มูลค่ารายวันเฉลี่ยที่เราสามารถรับได้จะน้อยกว่า 3 เท่าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืน และการเปลี่ยนแปลงมุมตกกระทบของฟลักซ์แสงอาทิตย์ และในละติจูดเขตอบอุ่น การเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืนก็มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลด้วย และด้วยการเปลี่ยนแปลงความยาวของชั่วโมงกลางวัน ดังนั้นในละติจูดเขตอบอุ่น ปริมาณพลังงานที่ได้รับจะลดลงอีก 2 เท่า

การพัฒนาและจำหน่ายพลังงานแสงอาทิตย์

ดังที่เราทุกคนทราบดีว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับแรงผลักดันทุกปี แต่เรามาลองติดตามพลวัตของการพัฒนากันดีกว่า ย้อนกลับไปในปี 1985 กำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกอยู่ที่เพียง 0.021 GW ในปี 2548 มีจำนวน 1.656 GW แล้ว ปี พ.ศ. 2548 ถือเป็นจุดเปลี่ยนในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์นับตั้งแต่ปีนี้เป็นต้นไปผู้คนเริ่มให้ความสนใจในการวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมอย่างไม่ต้องสงสัย (2008-15.5 GW, 2009-22.8 GW, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW) ประเทศในสหภาพยุโรปและสหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ โดยแต่ละประเทศมีการจ้างงานมากกว่า 100,000 คนในด้านการผลิตและการดำเนินงานในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนีเพียงประเทศเดียว นอกจากนี้ อิตาลี สเปน และแน่นอนว่าจีนสามารถอวดความสำเร็จในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ซึ่งหากไม่ได้เป็นผู้นำในด้านการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ ก็เป็นวิธีที่ผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มอัตราการผลิตจาก ปีต่อปี

ข้อดีและข้อเสียของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ข้อดี: 1) ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม - ไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม 2) ความพร้อมใช้งาน - โฟโตเซลล์มีจำหน่ายไม่เพียง แต่สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังสำหรับการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กส่วนตัวด้วย 3) ความไม่สิ้นสุดและการหมุนเวียนแหล่งพลังงานได้เอง 4) ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าลดลงอย่างต่อเนื่อง
ข้อบกพร่อง: 1) ผลกระทบของสภาพอากาศและเวลาของวันต่อผลผลิต 2) เพื่อการอนุรักษ์พลังงานจำเป็นต้องสะสมพลังงาน 3) ผลผลิตลดลงในละติจูดพอสมควรเนื่องจากฤดูกาลเปลี่ยนแปลง 4) การให้ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญของอากาศเหนือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 5) ความจำเป็นในการทำความสะอาดพื้นผิวของตาแมวเป็นระยะ ๆ จากการปนเปื้อนและนี่เป็นปัญหาเนื่องจากพื้นที่ขนาดใหญ่ที่ถูกครอบครองโดยการติดตั้งตาแมว 6) เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับต้นทุนอุปกรณ์ที่ค่อนข้างสูงได้แม้ว่าค่าใช้จ่ายจะลดลงทุกปี แต่จนถึงตอนนี้ก็ไม่จำเป็นต้องพูดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ราคาถูก

แนวโน้มการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์

วันนี้มีการคาดการณ์อนาคตอันยิ่งใหญ่สำหรับการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ ทุก ๆ ปีมีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ ๆ มากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งทำให้ประหลาดใจกับขนาดและโซลูชั่นทางเทคนิค นอกจากนี้ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่มุ่งเพิ่มประสิทธิภาพของโฟโตเซลล์ไม่ได้หยุดนิ่ง นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณไว้ว่า ถ้าเราครอบคลุมผืนดินของโลกได้ 0.07% ด้วยประสิทธิภาพของโฟโตเซลล์ 10% ก็จะมีพลังงานเพียงพอที่จะตอบสนองทุกความต้องการของมนุษยชาติได้มากกว่า 100% ปัจจุบันมีการใช้โฟโตเซลล์ที่มีประสิทธิภาพ 30% แล้ว จากข้อมูลการวิจัยเป็นที่ทราบกันดีว่าความทะเยอทะยานของนักวิทยาศาสตร์สัญญาว่าจะทำให้ถึง 85%

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นโครงสร้างที่มีหน้าที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า ขนาดของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อาจแตกต่างกันไป ตั้งแต่โรงไฟฟ้าส่วนตัวขนาดเล็กที่มีแผงโซลาร์เซลล์หลายแผงไปจนถึงโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้พื้นที่มากกว่า 10 ตารางกิโลเมตร

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีกี่ประเภท?

เวลาผ่านไปค่อนข้างนานนับตั้งแต่การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรก ในระหว่างที่มีการดำเนินโครงการหลายโครงการและมีการนำโซลูชันการออกแบบที่น่าสนใจมากมายไปใช้ เป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดออกเป็นหลายประเภท:
1. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบทาวเวอร์
2. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงโซลาร์เซลล์เป็นเซลล์แสงอาทิตย์
3. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบจาน
4. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาราโบลา
5. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทพลังงานแสงอาทิตย์แบบสุญญากาศ
6. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสม

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภททาวเวอร์

การออกแบบโรงไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่พบบ่อยมาก เป็นโครงสร้างหอคอยสูงด้านบนพร้อมอ่างเก็บน้ำทาสีดำเพื่อดึงดูดแสงแดดที่สะท้อนได้ดียิ่งขึ้น รอบหอคอยมีกระจกบานใหญ่ที่มีพื้นที่มากกว่า 2 ตร.ม. ตั้งอยู่ในวงกลม โดยทั้งหมดเชื่อมต่อกับระบบควบคุมเดียวที่คอยติดตามการเปลี่ยนแปลงมุมของกระจกเพื่อให้สะท้อนแสงอาทิตย์และส่องตรงเสมอ ไปยังถังเก็บน้ำที่อยู่ด้านบนสุดของหอคอย ดังนั้นแสงแดดที่สะท้อนจะทำให้น้ำร้อนขึ้นซึ่งก่อตัวเป็นไอน้ำ จากนั้นไอน้ำนี้จะถูกส่งไปยังเครื่องเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์โดยใช้ปั๊มซึ่งเป็นแหล่งผลิตกระแสไฟฟ้า อุณหภูมิความร้อนของถังสามารถสูงถึง 700 °C ความสูงของหอคอยขึ้นอยู่กับขนาดและกำลังของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และตามกฎแล้วเริ่มต้นที่ 15 ม. และความสูงของหอคอยที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบันคือ 140 ม. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้เป็นเรื่องธรรมดาและเป็นที่ต้องการ โดยหลายประเทศให้มีประสิทธิภาพสูงถึง 20%

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดตาแมว

โฟโตเซลล์ (แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์) ใช้เพื่อแปลงฟลักซ์แสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า โรงไฟฟ้าประเภทนี้ได้รับความนิยมอย่างมากเนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นบล็อกเล็ก ๆ ซึ่งช่วยให้สามารถใช้แผงโซลาร์เซลล์เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับบ้านส่วนตัวและโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ได้ ยิ่งไปกว่านั้น ประสิทธิภาพยังเพิ่มขึ้นทุกปี และในปัจจุบันก็มีโฟโตเซลล์ที่มีประสิทธิภาพถึง 30% อยู่แล้ว

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์พาราโบลา

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้ดูเหมือนจานดาวเทียมขนาดใหญ่ซึ่งด้านในมีแผ่นกระจกปกคลุมอยู่ หลักการที่การแปลงพลังงานเกิดขึ้นนั้นคล้ายคลึงกับสถานีบนหอคอยซึ่งมีความแตกต่างเล็กน้อย: รูปร่างพาราโบลาของกระจกจะกำหนดว่ารังสีของดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวทั้งหมดของกระจกนั้นกระจุกตัวอยู่ตรงกลางซึ่งเครื่องรับตั้งอยู่ด้วย ของเหลวที่ร้อนขึ้นเกิดเป็นไอน้ำซึ่งในทางกลับกัน คิวเป็นแรงผลักดันให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพลท

หลักการทำงานและวิธีการผลิตไฟฟ้าเหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบทาวเวอร์และพาราโบลา ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือคุณสมบัติการออกแบบ โครงสร้างที่อยู่นิ่งๆ มีลักษณะคล้ายต้นไม้โลหะขนาดยักษ์ ยึดกระจกแบนทรงกลมที่รวมพลังงานของดวงอาทิตย์ไปที่เครื่องรับ

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทพลังงานแสงอาทิตย์แบบสุญญากาศ

นี่เป็นวิธีใช้พลังงานแสงอาทิตย์และความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผิดปกติมาก โครงสร้างโรงไฟฟ้าประกอบด้วยที่ดินทรงกลมหลังคากระจกและมีหอคอยอยู่ตรงกลาง หอคอยกลวงภายใน โดยที่ฐานมีกังหันหลายตัวที่หมุนได้เนื่องจากการไหลของอากาศที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ดวงอาทิตย์ทำให้พื้นดินและอากาศภายในห้องร้อนขึ้นผ่านหลังคากระจก และอาคารสื่อสารกับสภาพแวดล้อมภายนอกผ่านท่อ และเนื่องจากอุณหภูมิอากาศภายนอกห้องต่ำกว่ามาก จึงสร้างกระแสลม ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความแตกต่าง. ดังนั้นในเวลากลางคืนกังหันจะผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าตอนกลางวัน

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสาน

นี่คือเวลาที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บางประเภทใช้ เช่น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นองค์ประกอบเสริมในการจัดหาน้ำร้อนและความร้อนให้กับวัตถุ หรือเป็นไปได้ที่จะใช้ส่วนของโฟโตเซลล์พร้อมกันที่โรงไฟฟ้าประเภททาวเวอร์

พลังงานแสงอาทิตย์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในที่สุดผู้คนก็คิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับแหล่งพลังงานทดแทน เพื่อป้องกันวิกฤตพลังงานและภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมที่กำลังจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าผู้นำในด้านพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเป็นสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรป แต่มหาอำนาจอื่น ๆ ของโลกทั้งหมดก็ค่อยๆ เริ่มรับและใช้ประสบการณ์และเทคโนโลยีในการผลิตและการใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าไม่ช้าก็เร็วพลังงานแสงอาทิตย์จะกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลก

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และราคาถูก ดังที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกในช่วงสัปดาห์นั้นเกินกว่าพลังงานสำรองน้ำมัน ก๊าซ ถ่านหิน และยูเรเนียมทั้งหมดของโลก 1 ตามที่นักวิชาการ Zh.I. Alferova“ มนุษยชาติมีเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสทางธรรมชาติที่เชื่อถือได้นั่นคือดวงอาทิตย์ มันเป็นดาวฤกษ์ประเภท F-2 ซึ่งมีค่าเฉลี่ยมากซึ่งมีมากถึง 150 พันล้านดวงในกาแล็กซี แต่นี่คือดาวฤกษ์ของเรา และมันส่งพลังมหาศาลมายังโลก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานเกือบทั้งหมดของมนุษยชาติได้เป็นเวลาหลายร้อยปี” นอกจากนี้ พลังงานแสงอาทิตย์ยัง “สะอาด” และไม่มีผลกระทบด้านลบต่อระบบนิเวศของโลก 2

จุดสำคัญคือความจริงที่ว่าวัตถุดิบสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดอย่างหนึ่งนั่นคือซิลิคอน ในเปลือกโลก ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่สองรองจากออกซิเจน (29.5% โดยมวล) 3 ตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่าซิลิคอนเป็น "น้ำมันแห่งศตวรรษที่ 21": กว่า 30 ปีซิลิคอนหนึ่งกิโลกรัมในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้มากเท่ากับน้ำมัน 75 ตันในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญบางคนเชื่อว่าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้ เนื่องจากการผลิตซิลิคอนบริสุทธิ์สำหรับแบตเตอรี่ภาพถ่ายนั้น "สกปรก" มากและใช้พลังงานมาก นอกจากนี้ การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังต้องอาศัยการจัดสรรที่ดินจำนวนมหาศาลซึ่งมีพื้นที่เทียบเท่ากับอ่างเก็บน้ำของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าข้อเสียอีกประการหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์คือความผันผวนสูง การดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพของระบบพลังงานซึ่งมีองค์ประกอบเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์นั้นเป็นไปได้ โดยมีเงื่อนไขว่า:
- การมีกำลังการผลิตสำรองที่สำคัญโดยใช้แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมซึ่งสามารถเชื่อมต่อในเวลากลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก
- ดำเนินการปรับปรุงเครือข่ายไฟฟ้าให้ทันสมัยขนาดใหญ่และมีราคาแพง 4.

แม้จะมีข้อเสียเปรียบนี้ แต่พลังงานแสงอาทิตย์ก็ยังคงพัฒนาไปทั่วโลก ประการแรกเนื่องจากพลังงานรังสีจะมีราคาถูกลงและในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจะกลายเป็นคู่แข่งสำคัญของน้ำมันและก๊าซ

ปัจจุบันในโลกนี้มี การติดตั้งไฟฟ้าโซลาร์เซลล์การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยวิธีแปลงโดยตรง และ การติดตั้งทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นความร้อนในขั้นแรก จากนั้นจึงแปลงเป็นพลังงานกลในวงจรอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์ความร้อน และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

สามารถใช้เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานได้:
- ในอุตสาหกรรม (อุตสาหกรรมอากาศยาน อุตสาหกรรมยานยนต์ ฯลฯ)
- ในการเกษตร
- ในพื้นที่ภายในประเทศ
- ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง (เช่น บ้านเชิงนิเวศ)
- ที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
- ในระบบกล้องวงจรปิดอัตโนมัติ
- ในระบบไฟส่องสว่างอัตโนมัติ
- ในอุตสาหกรรมอวกาศ

ตามที่สถาบันยุทธศาสตร์พลังงานระบุว่าศักยภาพทางทฤษฎีของพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียคือเชื้อเพลิงมาตรฐานมากกว่า 2,300 พันล้านตัน ศักยภาพทางเศรษฐกิจคือ 12.5 ล้านตันของเชื้อเพลิงเทียบเท่า ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้าสู่ดินแดนของรัสเซียภายในสามวันนั้นเกินกว่าพลังงานของการผลิตไฟฟ้าประจำปีทั้งหมดในประเทศของเรา
เนื่องจากที่ตั้งของรัสเซีย (ระหว่างละติจูด 41 ถึง 82 องศาเหนือ) ระดับการแผ่รังสีแสงอาทิตย์จึงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: จาก 810 kWh/m2 ต่อปีในพื้นที่ห่างไกลทางตอนเหนือ ไปจนถึง 1,400 kWh/m2 ต่อปีในพื้นที่ทางตอนใต้ ระดับการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ยังได้รับอิทธิพลจากความผันผวนตามฤดูกาลอย่างมาก ที่ความกว้าง 55 องศา การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในเดือนมกราคมคือ 1.69 kWh/m2 และในเดือนกรกฎาคม - 11.41 kWh/m2 ต่อวัน

ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์มีมากที่สุดในภาคตะวันตกเฉียงใต้ (คอเคซัสเหนือ ทะเลดำและทะเลแคสเปียน) และในไซบีเรียตอนใต้และตะวันออกไกล

ภูมิภาคที่มีแนวโน้มมากที่สุดในแง่ของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์: Kalmykia, Stavropol Territory, Rostov Region, Krasnodar Territory, Volgograd Region, Astrakhan Region และภูมิภาคอื่น ๆ ทางตะวันตกเฉียงใต้, Altai, Primorye, Chita Region, Buryatia และภูมิภาคอื่น ๆ ทางตะวันออกเฉียงใต้ . นอกจากนี้ บางพื้นที่ของไซบีเรียตะวันตกและตะวันออก และตะวันออกไกลมีระดับรังสีดวงอาทิตย์เกินระดับในภาคใต้ ตัวอย่างเช่น ในอีร์คุตสค์ (ละติจูด 52 องศาเหนือ) ระดับการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูงถึง 1,340 kWh/m2 ในขณะที่ในสาธารณรัฐยาคุเตีย-ซาฮา (ละติจูด 62 องศาเหนือ) ตัวเลขนี้คือ 1,290 kWh/m2 5

ปัจจุบันรัสเซียมีเทคโนโลยีขั้นสูงในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า มีองค์กรและองค์กรหลายแห่งที่ได้พัฒนาและปรับปรุงเทคโนโลยีของโฟโตอิเล็กทริคคอนเวอร์เตอร์ ทั้งบนโครงสร้างซิลิคอนและหลายทางแยก มีการพัฒนาหลายประการในการใช้ระบบรวมศูนย์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

กรอบกฎหมายเพื่อสนับสนุนการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนแรกได้ดำเนินการไปแล้ว:
- 3 กรกฎาคม 2551: พระราชกฤษฎีการัฐบาลฉบับที่ 426 เรื่อง คุณสมบัติของโรงงานผลิตไฟฟ้าที่ดำเนินงานบนพื้นฐานของการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน
- 8 มกราคม 2552: คำสั่งของรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียหมายเลข 1-r“ ในทิศทางหลักของนโยบายของรัฐในขอบเขตของการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าโดยอิงจากการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนในช่วงเวลานั้น จนถึงปี 2020”

เป้าหมายได้รับการอนุมัติให้เพิ่มส่วนแบ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนในระดับโดยรวมของสมดุลพลังงานของรัสเซียเป็น 2.5% และ 4.5% ตามลำดับภายในปี 2558 และ 2563 6

ตามการประมาณการต่าง ๆ ในขณะนี้ในรัสเซียปริมาณการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งรวมไม่เกิน 5 เมกะวัตต์ ซึ่งส่วนใหญ่ตกอยู่ที่ครัวเรือน โรงงานอุตสาหกรรมที่ใหญ่ที่สุดในพลังงานแสงอาทิตย์ของรัสเซียคือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในภูมิภาคเบลโกรอดที่มีกำลังการผลิต 100 กิโลวัตต์ เริ่มดำเนินการในปี 2553 (สำหรับการเปรียบเทียบ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ในแคนาดาที่มีกำลังการผลิต 80,000 กิโลวัตต์) .

ปัจจุบันมีการดำเนินการสองโครงการในรัสเซีย: การก่อสร้างสวนพลังงานแสงอาทิตย์ในเขต Stavropol (กำลังการผลิต - 12 เมกะวัตต์) และในสาธารณรัฐดาเกสถาน (10 เมกะวัตต์) 7 . แม้ว่าจะไม่มีการสนับสนุนด้านพลังงานหมุนเวียน แต่บริษัทหลายแห่งกำลังดำเนินโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น Sakhaenergo ได้ติดตั้งสถานีขนาดเล็กใน Yakutia ที่มีความจุ 10 kW

มีการติดตั้งขนาดเล็กในมอสโก: ใน Leontyevsky Lane และ Michurinsky Prospekt ทางเข้าและลานภายในของบ้านหลายหลังได้รับการส่องสว่างโดยใช้โมดูลแสงอาทิตย์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนแสงสว่างลง 25% บนถนน Timiryazevskaya แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการติดตั้งบนหลังคาของป้ายรถเมล์แห่งหนึ่ง ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการทำงานของระบบอ้างอิงและการขนส่งข้อมูลและ Wi-Fi

การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียเกิดจากปัจจัยหลายประการ:

1) สภาพภูมิอากาศ:ปัจจัยนี้ไม่เพียงส่งผลต่อปีที่มีความเท่าเทียมกันของกริดเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการเลือกเทคโนโลยีการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งด้วย

2)การสนับสนุนจากภาครัฐ:การมีแรงจูงใจทางเศรษฐกิจที่จัดตั้งขึ้นตามกฎหมายสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งสำคัญ
การพัฒนาของมัน ในบรรดาประเภทของการสนับสนุนจากรัฐบาลที่ประสบความสำเร็จในการใช้งานในหลายประเทศในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เราสามารถเน้นย้ำได้: อัตราภาษีพิเศษสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เงินอุดหนุนสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ทางเลือกต่างๆ สำหรับการลดหย่อนภาษี การชดเชยบางส่วน ต้นทุนการให้บริการสินเชื่อเพื่อซื้อติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์

3)ต้นทุนของ PVEU (การติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์):ปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่มีราคาแพงที่สุดที่มีการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่ผลิตได้ลดลง 1 kWh พลังงานแสงอาทิตย์จึงสามารถแข่งขันได้ ความต้องการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับการลดต้นทุนพลังงานติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 1 วัตต์ (ประมาณ 3,000 ดอลลาร์ในปี 2553) การลดต้นทุนทำได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพ ลดต้นทุนด้านเทคโนโลยี และลดความสามารถในการทำกำไรของการผลิต (อิทธิพลของการแข่งขัน) ศักยภาพในการลดต้นทุนพลังงาน 1 kW ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5% ถึง 15% ต่อปี

4) มาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม:ตลาดพลังงานแสงอาทิตย์อาจได้รับผลกระทบเชิงบวกจากการเข้มงวดมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม (ข้อจำกัดและค่าปรับ) เนื่องจากอาจมีการแก้ไขพิธีสารเกียวโต การปรับปรุงกลไกในการขายโควต้าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสามารถสร้างแรงจูงใจทางเศรษฐกิจใหม่สำหรับตลาด PVEM

5) ความสมดุลของอุปสงค์และอุปทานไฟฟ้า:การดำเนินการตามแผนอันทะเยอทะยานที่มีอยู่สำหรับการก่อสร้างและการฟื้นฟูระบบผลิตไฟฟ้าและโครงข่ายไฟฟ้า
กำลังการผลิตของบริษัทที่แยกตัวออกจาก RAO UES ของรัสเซียในระหว่างการปฏิรูปอุตสาหกรรมจะเพิ่มการจ่ายไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญและอาจเพิ่มแรงกดดันต่อราคา
ในตลาดขายส่ง อย่างไรก็ตาม การเลิกใช้กำลังการผลิตเก่าและความต้องการที่เพิ่มขึ้นพร้อมกันจะส่งผลให้ราคาเพิ่มขึ้น

6)การมีปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยี:ความล่าช้าในการดำเนินการแอปพลิเคชันสำหรับการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีกับระบบจ่ายไฟแบบรวมศูนย์เป็นแรงจูงใจในการเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานทางเลือก รวมถึง PVEU ความล่าช้าดังกล่าวถูกกำหนดโดยทั้งการขาดความสามารถตามวัตถุประสงค์และความไร้ประสิทธิภาพของการจัดการการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีโดย บริษัท กริดหรือการขาดเงินทุนสำหรับการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีจากภาษี

7) ความคิดริเริ่มของหน่วยงานท้องถิ่น:รัฐบาลระดับภูมิภาคและระดับเทศบาลสามารถดำเนินโครงการของตนเองเพื่อพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์หรือแหล่งพลังงานหมุนเวียน/ที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมในวงกว้าง วันนี้โปรแกรมดังกล่าวได้ดำเนินการแล้วในดินแดนครัสโนยาสค์และครัสโนดาร์, สาธารณรัฐบูร์ยาเทีย ฯลฯ

8) การพัฒนาการผลิตของตัวเอง:การผลิตโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซียอาจส่งผลเชิงบวกต่อการพัฒนาการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ของรัสเซีย ประการแรก ต้องขอบคุณการผลิตของเราเอง ทำให้การตระหนักรู้ทั่วไปของประชากรเกี่ยวกับความพร้อมใช้งานของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์และความนิยมเพิ่มขึ้น ประการที่สอง ต้นทุนของ SFEU สำหรับผู้บริโภคขั้นสุดท้ายจะลดลงโดยการลดการเชื่อมโยงระดับกลางในห่วงโซ่การกระจายสินค้า และโดยการลดองค์ประกอบการขนส่ง 8

พลังงานแสงอาทิตย์

พารามิเตอร์การแผ่รังสีแสงอาทิตย์

ประการแรก จำเป็นต้องประเมินความสามารถด้านพลังงานที่อาจเกิดขึ้นของรังสีดวงอาทิตย์ ในที่นี้ พลังงานจำเพาะทั้งหมดที่พื้นผิวโลกและการกระจายของพลังงานนี้ในช่วงรังสีต่างๆ มีความสำคัญมากที่สุด

พลังงานรังสีแสงอาทิตย์

กำลังการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ที่จุดสุดยอด ณ พื้นผิวโลกมีค่าประมาณประมาณ 1,350 วัตต์/ตารางเมตร การคำนวณอย่างง่ายแสดงให้เห็นว่าเพื่อให้ได้พลังงาน 10 kW จำเป็นต้องรวบรวมรังสีดวงอาทิตย์จากพื้นที่เพียง 7.5 ตารางเมตร แต่นี่เป็นช่วงบ่ายที่อากาศแจ่มใสในเขตเขตร้อนสูงบนภูเขาซึ่งบรรยากาศไม่ค่อยชัดเจนและใสดุจคริสตัล ทันทีที่ดวงอาทิตย์เริ่มเอนไปทางขอบฟ้า เส้นทางของรังสีที่ผ่านชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น และความสูญเสียตามเส้นทางนี้จึงเพิ่มขึ้นตามไปด้วย การมีอยู่ของฝุ่นหรือไอน้ำในบรรยากาศ แม้ในปริมาณที่มองไม่เห็นโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ ยังช่วยลดการไหลของพลังงานอีกด้วย อย่างไรก็ตาม แม้จะอยู่ในโซนกลางของช่วงบ่ายฤดูร้อน ทุกตารางเมตรที่ตั้งฉากกับแสงอาทิตย์ ก็จะมีการไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีกำลังประมาณ 1 กิโลวัตต์

แน่นอนว่าแม้แต่เมฆเบาบางที่ปกคลุมก็ช่วยลดพลังงานที่มาถึงพื้นผิวได้อย่างมาก โดยเฉพาะในช่วงอินฟราเรด (ความร้อน) อย่างไรก็ตาม พลังงานบางส่วนยังคงทะลุผ่านเมฆได้ ในโซนตรงกลางซึ่งมีเมฆหนาทึบในตอนเที่ยง กำลังของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ส่องถึงพื้นผิวโลกอยู่ที่ประมาณ 100 วัตต์/ตารางเมตร และในบางกรณีซึ่งพบไม่บ่อยนักซึ่งมีเมฆหนาทึบเป็นพิเศษเท่านั้นที่จะสามารถตกลงต่ำกว่าค่านี้ได้ เห็นได้ชัดว่าในสภาวะเช่นนี้เพื่อให้ได้ 10 kW จำเป็นต้องรวบรวมรังสีดวงอาทิตย์อย่างสมบูรณ์โดยไม่สูญเสียจาก 7.5 m2 ของพื้นผิวโลก แต่จากทั้งหมดร้อยตารางเมตร (100 m2)

ตารางนี้แสดงข้อมูลเฉลี่ยโดยย่อเกี่ยวกับพลังงานรังสีแสงอาทิตย์สำหรับบางเมืองในรัสเซีย โดยคำนึงถึงสภาพภูมิอากาศ (ความถี่และความรุนแรงของความขุ่นมัว) ต่อหน่วยของพื้นผิวแนวนอน รายละเอียดของข้อมูลนี้ ข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับการวางแนวแผงที่ไม่ใช่แนวนอน รวมถึงข้อมูลสำหรับภูมิภาคอื่นๆ ของรัสเซียและประเทศในอดีตสหภาพโซเวียตมีให้ในหน้าแยกต่างหาก

แผงคงที่ซึ่งวางอยู่ในมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าแผงแนวนอนถึง 1.2...1.4 เท่า และหากหมุนตามดวงอาทิตย์ พลังงานจะเพิ่มขึ้นจะเป็น 1.4...1.8 เท่า ซึ่งสามารถเห็นได้ โดยแบ่งตามเดือน สำหรับแผงคงที่ซึ่งหันไปทางทิศใต้ด้วยมุมเอียงต่างๆ และระบบติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ คุณสมบัติของการวางแผงโซลาร์เซลล์มีรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและกระจาย

มีการแผ่รังสีแสงอาทิตย์แบบกระจายและแบบตรง เพื่อให้รับรู้การแผ่รังสีโดยตรงของแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แผงจะต้องตั้งฉากกับการไหลของแสงแดด สำหรับการรับรู้รังสีที่กระจัดกระจาย การวางแนวไม่สำคัญนัก เนื่องจากรังสีดังกล่าวมาอย่างเท่าเทียมกันจากเกือบทั้งท้องฟ้า - นี่คือลักษณะที่พื้นผิวโลกได้รับแสงสว่างในวันที่มีเมฆมาก (ด้วยเหตุนี้ ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก วัตถุจึงไม่มีความชัดเจน เงาที่กำหนด และพื้นผิวแนวตั้ง เช่น เสาและผนังบ้าน ในทางปฏิบัติไม่ทำให้เกิดเงาที่มองเห็นได้)

อัตราส่วนของรังสีโดยตรงและรังสีกระจายขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในแต่ละฤดูกาล ตัวอย่างเช่น ฤดูหนาวในมอสโกมีเมฆมาก และในเดือนมกราคม ส่วนแบ่งของรังสีที่กระจัดกระจายเกิน 90% ของไข้แดดทั้งหมด แม้แต่ในฤดูร้อนที่กรุงมอสโก รังสีที่กระจัดกระจายคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่มาถึงพื้นผิวโลก ในเวลาเดียวกันในบากูที่มีแดดจัดทั้งในฤดูหนาวและฤดูร้อนส่วนแบ่งของรังสีที่กระจัดกระจายอยู่ในช่วง 19 ถึง 23% ของไข้แดดทั้งหมดและประมาณ 4/5 ของรังสีดวงอาทิตย์ตามลำดับโดยตรง อัตราส่วนการแพร่กระจายและไข้แดดรวมสำหรับบางเมืองมีรายละเอียดเพิ่มเติมในหน้าแยกต่างหาก

การกระจายพลังงานในสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์

สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์มีความต่อเนื่องในทางปฏิบัติในช่วงความถี่ที่กว้างมาก ตั้งแต่คลื่นวิทยุความถี่ต่ำไปจนถึงรังสีเอกซ์ความถี่สูงพิเศษและรังสีแกมมา แน่นอนว่าเป็นเรื่องยากที่จะจับรังสีประเภทต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกัน (บางทีสามารถทำได้ในทางทฤษฎีด้วยความช่วยเหลือของ "วัตถุสีดำในอุดมคติ") แต่นี่ไม่จำเป็น - ประการแรกดวงอาทิตย์เปล่งแสงในช่วงความถี่ที่แตกต่างกันโดยมีจุดแข็งต่างกันและประการที่สองไม่ใช่ทุกสิ่งที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาถึงพื้นผิวโลก - สเปกตรัมบางส่วนถูกดูดซับโดยองค์ประกอบต่าง ๆ ของชั้นบรรยากาศเป็นส่วนใหญ่ - ส่วนใหญ่เป็น ชั้นโอโซน ไอน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์

ดังนั้นจึงเพียงพอแล้วสำหรับเราที่จะกำหนดช่วงความถี่ที่มีการสังเกตฟลักซ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่พื้นผิวโลกและนำไปใช้ ตามเนื้อผ้า รังสีดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิกไม่ได้ถูกแยกออกจากกันด้วยความถี่ แต่ด้วยความยาวคลื่น (นี่เป็นเพราะเลขชี้กำลังมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับความถี่ของการแผ่รังสีนี้ ซึ่งไม่สะดวกอย่างยิ่ง - แสงที่มองเห็นได้ในเฮิรตซ์สอดคล้องกับลำดับที่ 14) ลองดูการพึ่งพาการกระจายพลังงานกับความยาวคลื่นของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์

ช่วงแสงที่มองเห็นได้ถือเป็นช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 380 นาโนเมตร (สีม่วงเข้ม) ถึง 760 นาโนเมตร (สีแดงเข้ม) อะไรก็ตามที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าจะมีพลังงานโฟตอนที่สูงกว่า และแบ่งออกเป็นช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และแกมมา แม้ว่าโฟตอนจะมีพลังงานสูง แต่ก็มีโฟตอนไม่มากนักในช่วงเหล่านี้ ดังนั้นการมีส่วนร่วมของพลังงานทั้งหมดของสเปกตรัมส่วนนี้จึงน้อยมาก ทุกสิ่งที่มีความยาวคลื่นมากกว่าจะมีพลังงานโฟตอนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแสงที่ตามองเห็น และแบ่งออกเป็นช่วงอินฟราเรด (รังสีความร้อน) และส่วนต่างๆ ของช่วงคลื่นวิทยุ กราฟแสดงให้เห็นว่าในช่วงอินฟราเรด ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานออกมาเกือบเท่ากับพลังงานที่ตามองเห็น (ระดับน้อยกว่าแต่ช่วงกว้างกว่า) แต่ในช่วงความถี่วิทยุ พลังงานรังสีมีขนาดเล็กมาก

ดังนั้นจากมุมมองด้านพลังงาน มันก็เพียงพอแล้วสำหรับเราที่จะจำกัดตัวเองให้อยู่ในช่วงความถี่ที่มองเห็นและอินฟราเรด เช่นเดียวกับอัลตราไวโอเลตใกล้ (บางแห่งสูงถึง 300 นาโนเมตร อัลตราไวโอเลตแข็งที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่านั้นจะถูกดูดซับเกือบทั้งหมดในสิ่งที่เรียกว่า ชั้นโอโซนเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสังเคราะห์โอโซนนี้จากออกซิเจนในบรรยากาศ) และส่วนแบ่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกนั้นมีความเข้มข้นในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 300 ถึง 1800 นาโนเมตร

ข้อจำกัดในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ข้อจำกัดหลักที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีสาเหตุมาจากความไม่สอดคล้องกัน - การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ทำงานในเวลากลางคืนและไม่มีประสิทธิภาพในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก สิ่งนี้ชัดเจนสำหรับเกือบทุกคน

อย่างไรก็ตาม มีเหตุการณ์อีกเหตุการณ์หนึ่งที่เกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับละติจูดที่อยู่ทางตอนเหนือของเรา นั่นคือ ความแตกต่างตามฤดูกาลในความยาววัน หากสำหรับเขตร้อนและเส้นศูนย์สูตรระยะเวลาของกลางวันและกลางคืนขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีเล็กน้อยจากนั้นที่ละติจูดของมอสโกวันที่สั้นที่สุดก็สั้นกว่าวันที่ยาวที่สุดเกือบ 2.5 เท่า! ฉันไม่ได้พูดถึงภูมิภาคเซอร์คัมโพลาร์ด้วยซ้ำ... ด้วยเหตุนี้ ในวันฤดูร้อนที่ชัดเจน การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ใกล้มอสโกวสามารถผลิตพลังงานได้ไม่น้อยไปกว่าที่เส้นศูนย์สูตร (ดวงอาทิตย์ต่ำกว่า แต่กลางวันยาวนานกว่า) อย่างไรก็ตาม ในฤดูหนาว เมื่อความต้องการพลังงานสูงเป็นพิเศษ ในทางกลับกัน การผลิตจะลดลงหลายครั้ง อันที่จริง นอกเหนือจากเวลากลางวันที่สั้นแล้ว รังสีของดวงอาทิตย์ฤดูหนาวที่ตกต่ำแม้ในเวลาเที่ยง จะต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่หนากว่ามาก ดังนั้นจึงสูญเสียพลังงานบนเส้นทางนี้มากกว่าในฤดูร้อนเมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง และรังสีก็ทะลุชั้นบรรยากาศเกือบเป็นแนวตั้ง (สำนวน "ดวงอาทิตย์ฤดูหนาวที่หนาวเย็น" มีความหมายทางกายภาพโดยตรงที่สุด) อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในโซนกลางและแม้แต่ในพื้นที่ทางตอนเหนืออื่นๆ จะไม่มีประโยชน์โดยสิ้นเชิง แม้ว่าจะมีประโยชน์เพียงเล็กน้อยในฤดูหนาว ในช่วงระยะเวลาวันที่ยาวนาน หรืออย่างน้อยหกเดือนระหว่างช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง มันค่อนข้างมีประสิทธิภาพ

สิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งคือการใช้การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องปรับอากาศที่แพร่หลายมากขึ้น แต่ "ตะกละ" มาก ยิ่งแสงแดดแรงเท่าไรก็ยิ่งร้อนขึ้นและต้องใช้เครื่องปรับอากาศมากขึ้นเท่านั้น แต่ในสภาวะเช่นนี้ การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ก็สามารถสร้างพลังงานได้มากขึ้นเช่นกัน และเครื่องปรับอากาศก็จะนำไปใช้ “ที่นี่และเดี๋ยวนี้” โดยไม่จำเป็นต้องสะสมและจัดเก็บ! นอกจากนี้ ไม่จำเป็นเลยที่จะต้องแปลงพลังงานเป็นรูปแบบไฟฟ้า - เครื่องยนต์ความร้อนแบบดูดซับใช้ความร้อนโดยตรง ซึ่งหมายความว่าแทนที่จะใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ คุณสามารถใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพอากาศที่ร้อนจัดและแจ่มใส จริงอยู่ ฉันเชื่อว่าเครื่องปรับอากาศเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เฉพาะในเขตร้อนที่ไม่มีน้ำและในสภาพอากาศเขตร้อนชื้น รวมถึงในเมืองสมัยใหม่ โดยไม่คำนึงถึงสถานที่ตั้ง บ้านในชนบทที่ออกแบบและสร้างอย่างมีความสามารถไม่เพียง แต่ในโซนกลางเท่านั้น แต่ยังอยู่ในพื้นที่ส่วนใหญ่ทางตอนใต้ของรัสเซียด้วยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมากเทอะทะมีเสียงดังและไม่แน่นอน

น่าเสียดายที่ในเขตเมือง การใช้งานการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทรงพลังไม่มากก็น้อยโดยมีประโยชน์ในทางปฏิบัติที่เห็นได้ชัดเจนนั้นเป็นไปได้เฉพาะในบางกรณีที่โชคดีเป็นพิเศษเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ฉันไม่ถือว่าอพาร์ทเมนต์ในเมืองเป็นที่อยู่อาศัยเต็มรูปแบบ เนื่องจากการทำงานปกติของมันขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างมากเกินไปซึ่งผู้อยู่อาศัยไม่สามารถควบคุมโดยตรงได้ด้วยเหตุผลทางเทคนิคล้วนๆ ดังนั้นในกรณีที่เกิดความล้มเหลวอย่างน้อย หนึ่งในระบบช่วยชีวิตได้นานๆ ไม่มากก็น้อย ในอาคารอพาร์ตเมนต์สมัยใหม่สภาพการอยู่อาศัยจะไม่เป็นที่ยอมรับ (แต่อพาร์ตเมนต์ในอาคารสูงควรถือเป็นห้องพักในโรงแรมประเภทหนึ่งซึ่ง ที่ลูกบ้านซื้อมาใช้ไม่มีกำหนดหรือเช่าจากเทศบาล) แต่นอกเมือง ความใส่ใจเป็นพิเศษต่อพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำได้มากกว่าเหตุผล แม้แต่บนพื้นที่ขนาดเล็ก 6 เอเคอร์ก็ตาม

คุณสมบัติของการวางแผงโซลาร์เซลล์

การเลือกการวางแนวแผงโซลาร์เซลล์ที่เหมาะสมที่สุดถือเป็นหนึ่งในประเด็นที่สำคัญที่สุดในการใช้งานการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ทุกประเภทในทางปฏิบัติ น่าเสียดายที่ประเด็นนี้มีการพูดคุยกันน้อยมากในเว็บไซต์ต่างๆ ที่อุทิศให้กับพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าจะละเลยก็ตามก็สามารถลดประสิทธิภาพของแผงให้อยู่ในระดับที่ยอมรับไม่ได้

ความจริงก็คือมุมตกกระทบของรังสีบนพื้นผิวส่งผลกระทบอย่างมากต่อค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนและดังนั้นสัดส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สามารถรับได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับกระจก เมื่อมุมตกกระทบเบี่ยงเบนจากตั้งฉากกับพื้นผิวสูงถึง 30° ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจะไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติและจะน้อยกว่า 5% เล็กน้อย กล่าวคือ มากกว่า 95% ของรังสีที่ตกกระทบผ่านเข้าไปด้านใน นอกจากนี้ การสะท้อนที่เพิ่มขึ้นจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน และเมื่อถึง 60° ส่วนแบ่งของรังสีที่สะท้อนกลับจะเพิ่มเป็นสองเท่า - เกือบเป็น 10% ที่มุมตกกระทบ 70° จะสะท้อนรังสีประมาณ 20% และที่ 80° - 40% สำหรับสารอื่นๆ ส่วนใหญ่ ระดับการสะท้อนของมุมตกกระทบจะใกล้เคียงกันโดยประมาณ

ที่สำคัญยิ่งกว่านั้นคือสิ่งที่เรียกว่าพื้นที่แผงที่มีประสิทธิภาพนั่นคือ ภาพตัดขวางของฟลักซ์การแผ่รังสีที่มันครอบคลุม เท่ากับพื้นที่จริงของแผงคูณด้วยไซน์ของมุมระหว่างระนาบกับทิศทางการไหล (หรือซึ่งเท่ากันด้วยโคไซน์ของมุมระหว่างตั้งฉากกับแผงกับทิศทาง ของกระแส) ดังนั้น หากแผงตั้งฉากกับการไหล พื้นที่ที่มีประสิทธิผลจะเท่ากับพื้นที่จริง ถ้าการไหลเบี่ยงเบนไปจากแนวตั้งฉาก 60° ก็จะเป็นครึ่งหนึ่งของพื้นที่จริง และหากการไหลขนานกับแผง พื้นที่ประสิทธิผลของมันคือศูนย์ ดังนั้นการเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญของการไหลจากแนวตั้งฉากกับแผงไม่เพียงเพิ่มการสะท้อน แต่ยังลดพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพซึ่งทำให้การผลิตลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เห็นได้ชัดว่าสำหรับจุดประสงค์ของเรา การวางแนวแผงคงที่ในแนวตั้งฉากกับการไหลของรังสีดวงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่สิ่งนี้จะต้องเปลี่ยนตำแหน่งของแผงในสองระนาบ เนื่องจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าไม่เพียงขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีด้วย แม้ว่าระบบดังกล่าวจะเป็นไปได้ในทางเทคนิคอย่างแน่นอน แต่ก็มีความซับซ้อนมาก จึงมีราคาแพงและไม่น่าเชื่อถือมากนัก

อย่างไรก็ตาม ขอให้เราจำไว้ว่าที่มุมตกกระทบสูงถึง 30° ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่ส่วนต่อประสานกระจกอากาศจะน้อยมากและไม่มีการเปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ และตลอดระยะเวลาหนึ่งปี มุมของการขึ้นสูงสุดของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าจะเบี่ยงเบนไป จากตำแหน่งเฉลี่ยไม่เกิน ±23° พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของแผงเมื่อเบี่ยงเบนไปจากแนวตั้งฉาก 23° ยังคงค่อนข้างใหญ่ - อย่างน้อย 92% ของพื้นที่จริง ดังนั้น คุณจึงสามารถมุ่งความสนใจไปที่ความสูงเฉลี่ยต่อปีของการขึ้นสูงสุดของดวงอาทิตย์ได้ และโดยแทบไม่สูญเสียประสิทธิภาพเลย คุณสามารถจำกัดการหมุนตัวเองในระนาบเดียวเท่านั้น - รอบแกนขั้วของโลกด้วยความเร็ว 1 รอบต่อวัน . มุมเอียงของแกนของการหมุนที่สัมพันธ์กับแนวนอนนั้นเท่ากับละติจูดทางภูมิศาสตร์ของสถานที่ ตัวอย่างเช่น สำหรับมอสโก ซึ่งตั้งอยู่ที่ละติจูด 56° แกนของการหมุนดังกล่าวควรเอียงไปทางเหนือ 56° เมื่อเทียบกับพื้นผิว (หรือซึ่งก็คือสิ่งเดียวกัน คือเบี่ยงเบนไปจากแนวตั้ง 34°) การหมุนดังกล่าวง่ายกว่ามากในการจัดระเบียบ แต่แผงขนาดใหญ่ต้องใช้พื้นที่มากในการหมุนอย่างราบรื่น นอกจากนี้ จำเป็นต้องจัดระเบียบการเชื่อมต่อแบบเลื่อนที่ช่วยให้คุณสามารถกำจัดพลังงานทั้งหมดที่ได้รับจากแผงที่หมุนอยู่ตลอดเวลา หรือเพื่อจำกัดตัวเองให้อยู่ในการสื่อสารที่ยืดหยุ่นด้วยการเชื่อมต่อแบบตายตัว แต่ต้องแน่ใจว่าแผงกลับมาโดยอัตโนมัติในเวลากลางคืน - มิฉะนั้น ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการบิดและการแตกหักของการสื่อสารแบบถอดพลังงานได้ โซลูชันทั้งสองเพิ่มความซับซ้อนและลดความน่าเชื่อถือของระบบได้อย่างมาก เมื่อพลังของแผง (รวมถึงขนาดและน้ำหนัก) เพิ่มขึ้น ปัญหาทางเทคนิคก็มีความซับซ้อนมากขึ้นอย่างทวีคูณ

จากทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น แผงของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนบุคคลเกือบทุกครั้งจะถูกติดตั้งอย่างไม่มีการเคลื่อนไหว ซึ่งรับประกันความเลวและความน่าเชื่อถือสูงสุดของการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม การเลือกมุมการจัดวางแผงมีความสำคัญอย่างยิ่งในที่นี้ ลองพิจารณาปัญหานี้โดยใช้ตัวอย่างของมอสโก

ลองดูแผนภาพไข้สำหรับมุมการติดตั้งแผงต่างๆ แน่นอนแผงหันหลังพระอาทิตย์หมดคู่แข่ง (เส้นสีส้ม) อย่างไรก็ตาม แม้ในวันที่ยาวนานในฤดูร้อน ประสิทธิภาพของมันก็เกินกว่าประสิทธิภาพของแผงแนวนอนคงที่ (สีน้ำเงิน) และเอียงที่มุมที่เหมาะสม (สีแดง) เพียงประมาณ 30% เท่านั้น แต่ทุกวันนี้ยังมีความอบอุ่นและแสงสว่างเพียงพอ! แต่ในช่วงเดือนตุลาคมถึงกุมภาพันธ์ที่มีการขาดพลังงานมากที่สุด ข้อดีของแผงแบบหมุนเหนือแผงแบบคงที่นั้นมีน้อยมากและแทบจะมองไม่เห็น จริงอยู่ที่ในเวลานี้ บริษัท ของแผงเอียงไม่ใช่แนวนอน แต่เป็นแผงแนวตั้ง (เส้นสีเขียว) และนี่ก็ไม่น่าแปลกใจ - แสงต่ำของดวงอาทิตย์ในฤดูหนาวเคลื่อนผ่านแผงแนวนอน แต่แผงแนวตั้งจะรับรู้ได้ดีซึ่งเกือบจะตั้งฉากกับพวกมัน ดังนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ พฤศจิกายน และธันวาคม แผงแนวตั้งจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าแผงเอียงและแทบไม่ต่างจากแผงหมุน ในเดือนมีนาคมและตุลาคม เวลาจะยาวนานขึ้น และแผงหมุนได้เริ่มมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเลือกคงที่ใดๆ อย่างมั่นใจ (แม้ว่าจะไม่มากนัก) แต่ประสิทธิภาพของแผงเอียงและแนวตั้งเกือบจะเท่ากัน และเฉพาะในช่วงวันที่ยาวนานตั้งแต่เดือนเมษายนถึงเดือนสิงหาคมแผงแนวนอนจะอยู่ข้างหน้าแผงแนวตั้งในแง่ของพลังงานที่ได้รับและเข้าใกล้แผงเอียงและในเดือนมิถุนายนก็จะสูงกว่านั้นเล็กน้อย การสูญเสียแผงแนวตั้งในฤดูร้อนเป็นเรื่องปกติ - ท้ายที่สุดแล้ววัน Equinox ฤดูร้อนกินเวลาในมอสโกเป็นเวลานานกว่า 17 ชั่วโมงและในซีกโลกด้านหน้า (ทำงาน) ของแผงแนวตั้งดวงอาทิตย์สามารถคงอยู่ได้ไม่เกิน 12 ชั่วโมง ชั่วโมงที่เหลืออีก 5 ชั่วโมง (เกือบหนึ่งในสามของเวลากลางวัน!) อยู่ข้างหลังเธอ หากเราคำนึงว่าที่มุมตกกระทบมากกว่า 60° สัดส่วนของแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของแผงจะเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และพื้นที่ที่มีประสิทธิผลจะลดลงครึ่งหนึ่งหรือมากกว่านั้น จากนั้นเวลาของการรับรู้ที่มีประสิทธิผลของ การแผ่รังสีแสงอาทิตย์สำหรับแผงดังกล่าวไม่เกิน 8 ชั่วโมง - นั่นคือน้อยกว่า 50 % ของระยะเวลาทั้งหมดของวัน นี่คือสิ่งที่อธิบายได้อย่างชัดเจนว่าประสิทธิภาพของแผงแนวตั้งจะคงที่ตลอดระยะเวลาอันยาวนานตั้งแต่เดือนมีนาคมถึงกันยายน และในที่สุดเดือนมกราคมก็ค่อนข้างแตกต่าง - ในเดือนนี้ประสิทธิภาพของแผงทุกทิศทางเกือบจะเหมือนกัน ความจริงก็คือเดือนนี้ในมอสโกมีเมฆมากและมากกว่า 90% ของพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดมาจากการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายและสำหรับการแผ่รังสีดังกล่าวการวางแนวของแผงไม่สำคัญมาก (สิ่งสำคัญคือไม่ต้องหันไปทาง พื้น). อย่างไรก็ตาม วันที่อากาศแจ่มใสสองสามวันซึ่งยังคงเกิดขึ้นในเดือนมกราคม จะลดการผลิตแผงแนวนอนลง 20% เมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือ

คุณควรเลือกมุมเอียงแบบใด? ทุกอย่างขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อใด หากคุณต้องการใช้เฉพาะในฤดูร้อน (เช่นในประเทศ) คุณควรเลือกมุมเอียงที่เรียกว่า "เหมาะสมที่สุด" ซึ่งตั้งฉากกับตำแหน่งเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ในช่วงเวลาระหว่างฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง . อุณหภูมิจะต่ำกว่าละติจูดทางภูมิศาสตร์ประมาณ 10° .. 15° และสำหรับมอสโกอยู่ที่ 40° .. 45° หากคุณต้องการพลังงานตลอดทั้งปี คุณควร "บีบ" ค่าสูงสุดในเดือนฤดูหนาวที่มีพลังงานไม่เพียงพอ ซึ่งหมายความว่าคุณต้องมุ่งเน้นไปที่ตำแหน่งเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ระหว่างฤดูใบไม้ร่วงและวิษุวัตฤดูใบไม้ผลิ และวางแผงให้ใกล้กับดวงอาทิตย์มากขึ้น แนวตั้ง - 5° .. 15° มากกว่าละติจูดทางภูมิศาสตร์ (สำหรับมอสโกจะเป็น 60° .. 70°) ด้วยเหตุผลทางสถาปัตยกรรมหรือการออกแบบ หากไม่สามารถรักษามุมดังกล่าวได้ และคุณต้องเลือกระหว่างมุมเอียง 40° หรือน้อยกว่า หรือการติดตั้งในแนวตั้ง คุณควรเลือกตำแหน่งแนวตั้ง ในเวลาเดียวกัน “การขาดแคลน” พลังงานในวันฤดูร้อนที่ยาวนานนั้นไม่สำคัญนัก - ในช่วงเวลานี้มีความร้อนและแสงสว่างตามธรรมชาติมากมาย และความต้องการในการผลิตพลังงานมักจะไม่มากเท่ากับในฤดูหนาวและในฤดูหนาว -ฤดูกาล. โดยธรรมชาติแล้ว ความเอียงของแผงควรหันไปทางทิศใต้ แม้ว่าการเบี่ยงเบนไปจากทิศทางนี้ 10° .. 15° ไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตกจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยและดังนั้นจึงค่อนข้างยอมรับได้

การวางแผงโซลาร์เซลล์ในแนวนอนทั่วรัสเซียนั้นไม่ได้ผลและไม่ยุติธรรมเลย นอกจากการผลิตพลังงานที่ลดลงมากเกินไปในช่วงฤดูใบไม้ร่วง-ฤดูหนาวแล้ว ฝุ่นยังสะสมอย่างหนาแน่นบนแผงแนวนอนและยังมีหิมะในฤดูหนาวอีกด้วย และสามารถกำจัดออกจากที่นั่นได้ด้วยความช่วยเหลือของการทำความสะอาดที่จัดเป็นพิเศษเท่านั้น (โดยปกติจะดำเนินการด้วยตนเอง) หากความลาดเอียงของแผงเกิน 60° หิมะบนพื้นผิวก็จะไม่คงอยู่มากนักและมักจะพังทลายลงอย่างรวดเร็วด้วยตัวมันเอง และฝุ่นชั้นบางๆ จะถูกชะล้างออกไปได้ง่ายด้วยฝน

เนื่องจากราคาอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ได้ลดลงเมื่อเร็วๆ นี้ จึงอาจเป็นข้อได้เปรียบ แทนที่จะใช้แผงโซลาร์เซลล์เพียงแผงเดียวที่หันไปทางทิศใต้ เพื่อใช้แผงโซลาร์เซลล์สองแผงที่มีกำลังรวมสูงกว่า โดยหันไปทางติดกัน (ตะวันออกเฉียงใต้และตะวันตกเฉียงใต้) และแม้แต่ฝั่งตรงข้าม (ตะวันออก) และทิศตะวันตก) ทิศสำคัญ สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการผลิตจะสม่ำเสมอมากขึ้นในวันที่มีแสงแดดจ้าและเพิ่มการผลิตในวันที่มีเมฆมาก ในขณะที่อุปกรณ์ที่เหลือจะยังคงได้รับการออกแบบมาให้ใช้พลังงานเท่าเดิมและค่อนข้างต่ำ ดังนั้นจะมีขนาดกะทัดรัดและราคาถูกกว่า

และสิ่งสุดท้ายอย่างหนึ่ง แก้วซึ่งพื้นผิวไม่เรียบ แต่มีความโล่งใจเป็นพิเศษสามารถรับรู้แสงด้านข้างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและส่งผ่านไปยังองค์ประกอบการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ สิ่งที่ดีที่สุดดูเหมือนจะเป็นการบรรเทาคลื่นด้วยการวางแนวของส่วนที่ยื่นออกมาและการกดจากเหนือจรดใต้ (สำหรับแผงแนวตั้ง - จากบนลงล่าง) - เลนส์เชิงเส้นชนิดหนึ่ง กระจกลูกฟูกสามารถเพิ่มการผลิตแผงคงที่ได้ 5% ขึ้นไป

การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม

มีรายงานเกี่ยวกับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SPP) หรือโรงกลั่นน้ำทะเลอีกเป็นครั้งคราว ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ความร้อนและแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีการใช้กันทั่วโลก ตั้งแต่แอฟริกาไปจนถึงสแกนดิเนเวีย วิธีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เหล่านี้ได้รับการพัฒนามานานหลายทศวรรษโดยมีหลายเว็บไซต์บนอินเทอร์เน็ตที่ทุ่มเทให้กับพวกเขา ดังนั้นฉันจะพิจารณาสิ่งเหล่านี้ในแง่ทั่วไป อย่างไรก็ตามประเด็นสำคัญประการหนึ่งไม่ได้ครอบคลุมอยู่บนอินเทอร์เน็ต - นี่คือตัวเลือกของพารามิเตอร์เฉพาะเมื่อสร้างระบบจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์แต่ละระบบ ในขณะเดียวกันคำถามนี้ไม่ง่ายอย่างที่คิดเมื่อมองแวบแรก ตัวอย่างของการเลือกพารามิเตอร์สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์มีให้ในหน้าแยกต่างหาก

แผงเซลล์แสงอาทิตย์

โดยทั่วไปแล้ว "แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์" สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นชุดของโมดูลที่เหมือนกันทุกชุดที่รับรู้การแผ่รังสีแสงอาทิตย์และรวมเข้าเป็นอุปกรณ์เดียว รวมถึงโมดูลที่ใช้ความร้อนล้วนๆ แต่ตามธรรมเนียมแล้ว คำนี้ถูกกำหนดให้กับแผงแปลงโฟโตอิเล็กทริคโดยเฉพาะ ดังนั้นคำว่า "แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์" มักจะหมายถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่แปลงรังสีแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 แรงจูงใจอย่างมากในการพัฒนาคือการสำรวจอวกาศ ซึ่งในปัจจุบันแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถแข่งขันกับแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ขนาดเล็กเท่านั้นในแง่ของพลังงานที่ผลิตและระยะเวลาในการทำงาน ในช่วงเวลานี้ ประสิทธิภาพการแปลงของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นจากหนึ่งหรือสองเปอร์เซ็นต์เป็น 17% หรือมากกว่านั้นในรุ่นที่ผลิตจำนวนมาก ราคาค่อนข้างถูก และมากกว่า 42% ในรุ่นต้นแบบ อายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ข้อดีของแผงโซลาร์เซลล์

ข้อได้เปรียบหลักของแผงโซลาร์เซลล์คือความเรียบง่ายในการออกแบบอย่างมากและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเลย ผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำหนักจำเพาะต่ำและไม่โอ้อวด รวมกับความน่าเชื่อถือสูง รวมถึงการติดตั้งที่ง่ายที่สุดที่เป็นไปได้และข้อกำหนดการบำรุงรักษาขั้นต่ำระหว่างการทำงาน (โดยปกติแล้ว แค่ขจัดสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวการทำงานในขณะที่สะสมก็เพียงพอแล้ว) เป็นตัวแทนขององค์ประกอบแบนที่มีความหนาเล็กน้อย พวกมันถูกวางไว้บนความลาดเอียงของหลังคาโดยหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์หรือบนผนังบ้านได้สำเร็จ โดยไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมหรือสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่แยกจากกัน เงื่อนไขเดียวคือไม่มีสิ่งใดมาบดบังพวกมันให้นานที่สุด

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือพลังงานจะถูกสร้างขึ้นทันทีในรูปของไฟฟ้า ในรูปแบบที่เป็นสากลและสะดวกที่สุดในปัจจุบัน

น่าเสียดายที่ไม่มีอะไรคงอยู่ตลอดไป - ประสิทธิภาพของเครื่องแปลงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะลดลงตลอดอายุการใช้งาน เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งโดยปกติจะประกอบเป็นแผงโซลาร์เซลล์จะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปและสูญเสียคุณสมบัติไป ส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่สูงมากอยู่แล้วยิ่งลดลงไปอีก การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานจะช่วยเร่งกระบวนการนี้ ในตอนแรก ฉันสังเกตว่านี่เป็นข้อเสียเปรียบของแบตเตอรี่เซลล์แสงอาทิตย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเซลล์สุริยะที่ "ตาย" ไม่สามารถฟื้นฟูได้ อย่างไรก็ตาม ไม่น่าเป็นไปได้ที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกลไกใดๆ จะสามารถแสดงประสิทธิภาพอย่างน้อย 1% หลังจากใช้งานต่อเนื่องเพียง 10 ปี เป็นไปได้มากว่าจะต้องได้รับการซ่อมแซมอย่างจริงจังเร็วกว่านั้นมากเนื่องจากการสึกหรอทางกล หากไม่ใช่จากแบริ่ง ก็แสดงว่าเป็นแปรง - และโฟโตคอนเวอร์เตอร์สมัยใหม่สามารถรักษาประสิทธิภาพไว้ได้นานหลายทศวรรษ ตามการประมาณการในแง่ดี เมื่อเวลาผ่านไป 25 ปีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะลดลงเพียง 10% ซึ่งหมายความว่าหากปัจจัยอื่นไม่เข้ามาแทรกแซง แม้หลังจาก 100 ปีไปแล้ว เกือบ 2/3 ของประสิทธิภาพเดิมก็จะยังคงอยู่ อย่างไรก็ตาม สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์จำนวนมากที่ใช้โพลีและโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน ผู้ผลิตและผู้ขายที่ซื่อสัตย์จะให้ตัวเลขอายุที่แตกต่างกันเล็กน้อย - หลังจาก 20 ปี เราคาดว่าจะสูญเสียประสิทธิภาพได้มากถึง 20% (ตามทฤษฎีแล้วหลังจาก 40 ปี ประสิทธิภาพจะเป็น 2/3 ของปริมาณดั้งเดิม ลดลงครึ่งหนึ่งใน 60 ปี และหลังจาก 100 ปี ผลผลิตดั้งเดิมจะยังคงอยู่น้อยกว่า 1/3 เล็กน้อย) โดยทั่วไป อายุการใช้งานปกติของโฟโตคอนเวอร์เตอร์รุ่นใหม่คืออย่างน้อย 25...30 ปี ดังนั้นการเสื่อมสภาพจึงไม่สำคัญนัก และการกำจัดฝุ่นออกอย่างทันท่วงทีสำคัญกว่ามาก...

หากติดตั้งแบตเตอรี่ในลักษณะที่ไม่มีฝุ่นตามธรรมชาติหรือถูกชะล้างออกไปโดยฝนธรรมชาติทันที แบตเตอรี่จะสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ เป็นเวลาหลายปี ความสามารถในการทำงานเป็นเวลานานในโหมดไม่ต้องบำรุงรักษาถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่ง

ในที่สุด แผงโซลาร์เซลล์ก็สามารถผลิตพลังงานได้ตั้งแต่เช้าจรดค่ำ แม้แต่ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก เมื่อตัวสะสมความร้อนจากแสงอาทิตย์แตกต่างจากอุณหภูมิโดยรอบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แน่นอนว่า เมื่อเทียบกับวันที่มีแสงแดดสดใส ประสิทธิภาพการทำงานก็ลดลงหลายครั้ง แต่มีบางอย่างก็ยังดีกว่าไม่มีเลย! ทั้งนี้ การพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีการแปลงพลังงานสูงสุดในช่วงที่เมฆดูดซับรังสีดวงอาทิตย์น้อยที่สุดเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ นอกจากนี้ เมื่อเลือกตัวแปลงโฟโตคอนเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ คุณควรใส่ใจกับการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการส่องสว่าง - ควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (เมื่อแสงสว่างลดลง กระแสควรลดลงก่อน ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า เพราะมิฉะนั้น ได้รับประโยชน์อย่างน้อยในวันที่มีเมฆมาก คุณจะต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมราคาแพงซึ่งจะบังคับให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุดเพียงพอที่จะชาร์จแบตเตอรี่และใช้งานอินเวอร์เตอร์)

ข้อเสียของแผงโซลาร์เซลล์

แน่นอนว่าแผงโซลาร์เซลล์ก็มีข้อเสียหลายประการ นอกเหนือจากการขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและเวลาของวันแล้ว ยังสามารถสังเกตสิ่งต่อไปนี้ได้

ประสิทธิภาพต่ำ ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ตัวเดียวกันซึ่งมีตัวเลือกรูปร่างและวัสดุพื้นผิวที่ถูกต้องสามารถดูดซับรังสีแสงอาทิตย์เกือบทั้งหมดที่ตกกระทบในสเปกตรัมความถี่เกือบทั้งหมดที่นำพาพลังงานที่เห็นได้ชัดเจนตั้งแต่อินฟราเรดไกลไปจนถึงช่วงอัลตราไวโอเลต แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แปลงพลังงานแบบเลือกสรร - เพื่อการกระตุ้นการทำงานของอะตอม จำเป็นต้องใช้พลังงานโฟตอน (ความถี่การแผ่รังสี) บางอย่าง ดังนั้นการแปลงในบางย่านความถี่จึงมีประสิทธิภาพมาก ในขณะที่ช่วงความถี่อื่นไม่มีประโยชน์สำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้ นอกจากนี้พลังงานของโฟตอนที่พวกมันจับได้นั้นถูกใช้ในเชิงควอนตัม - "ส่วนเกิน" ของมันซึ่งเกินระดับที่ต้องการจะไปให้ความร้อนกับวัสดุโฟโตคอนเวอร์เตอร์ซึ่งเป็นอันตรายในกรณีนี้ นี่คือสิ่งที่อธิบายประสิทธิภาพที่ต่ำเป็นส่วนใหญ่
อย่างไรก็ตาม หากคุณเลือกวัสดุเคลือบป้องกันที่ไม่ถูกต้อง คุณสามารถลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก เรื่องนี้รุนแรงขึ้นจากความจริงที่ว่ากระจกธรรมดาดูดซับส่วนอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงในช่วงนั้นได้ค่อนข้างดีและสำหรับโฟโตเซลล์บางประเภทช่วงนี้มีความเกี่ยวข้องมาก - พลังงานของโฟตอนอินฟราเรดต่ำเกินไปสำหรับพวกมัน

ความไวต่ออุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ก็เหมือนกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ เกือบทั้งหมดจะลดลง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 100..125°C อุปกรณ์อาจสูญเสียฟังก์ชันการทำงานชั่วคราว และการให้ความร้อนที่สูงกว่าอาจเป็นอันตรายต่อความเสียหายที่ไม่อาจรักษาให้หายได้ นอกจากนี้ อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเร่งการเสื่อมสภาพของโฟโตเซลล์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการทั้งหมดเพื่อลดความร้อนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้แสงแดดที่แผดเผาโดยตรง โดยทั่วไป ผู้ผลิตจะจำกัดช่วงอุณหภูมิการทำงานปกติของโฟโตเซลล์ไว้ที่ +70°..+90°C (ซึ่งหมายถึงการให้ความร้อนแก่องค์ประกอบต่างๆ เอง และโดยธรรมชาติแล้วอุณหภูมิโดยรอบควรต่ำกว่ามาก)
สถานการณ์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นคือพื้นผิวที่บอบบางของโฟโตเซลล์ที่ค่อนข้างเปราะบางมักถูกปกคลุมด้วยกระจกป้องกันหรือพลาสติกโปร่งใส หากช่องว่างอากาศยังคงอยู่ระหว่างฝาครอบป้องกันและพื้นผิวของตาแมว จะเกิด "เรือนกระจก" ชนิดหนึ่งขึ้น ซึ่งจะทำให้ความร้อนสูงเกินไปรุนแรงขึ้น จริงอยู่ โดยการเพิ่มระยะห่างระหว่างกระจกป้องกันและพื้นผิวของตาแมวและเชื่อมต่อช่องนี้กับบรรยากาศด้านบนและด้านล่าง จึงเป็นไปได้ที่จะจัดระบบการหมุนเวียนอากาศแบบพาความร้อนที่ทำให้ตาแมวเย็นลงตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในแสงแดดจ้าและที่อุณหภูมิภายนอกสูง วิธีนี้อาจไม่เพียงพอ นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังช่วยเร่งการปัดฝุ่นบนพื้นผิวการทำงานของโฟโตเซลล์อีกด้วย ดังนั้นแม้แต่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีขนาดไม่ใหญ่มากก็อาจต้องใช้ระบบระบายความร้อนพิเศษ เพื่อความเป็นธรรมต้องบอกว่าระบบดังกล่าวมักจะทำงานอัตโนมัติได้ง่าย และพัดลมหรือตัวขับปั๊มใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากไม่มีแสงแดดแรงๆ ความร้อนก็จะไม่มากนักและไม่จำเป็นต้องทำความเย็นเลย ดังนั้นพลังงานที่ประหยัดในการขับเคลื่อนระบบทำความเย็นจึงสามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้ ควรสังเกตว่าในแผงที่ผลิตจากโรงงานสมัยใหม่ การเคลือบป้องกันมักจะแนบสนิทกับพื้นผิวของตาแมวและขจัดความร้อนจากภายนอก แต่ในการออกแบบที่ทำเองที่บ้าน การสัมผัสเชิงกลกับกระจกป้องกันอาจทำให้ตาแมวเสียหายได้

ความไวต่อการส่องสว่างไม่สม่ำเสมอ ตามกฎแล้วเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแบตเตอรี่ซึ่งสะดวกในการใช้งานมากหรือน้อย (12, 24 โวลต์ขึ้นไป) ตาแมวจะเชื่อมต่อเป็นวงจรอนุกรม กระแสในแต่ละสายโซ่และกำลังของมันจะถูกกำหนดโดยจุดอ่อนที่สุด - ตาแมวที่มีลักษณะแย่ที่สุดหรือมีแสงสว่างน้อยที่สุด ดังนั้นหากอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบของโซ่อยู่ในเงามันจะลดเอาท์พุตของโซ่ทั้งหมดลงอย่างมาก - การสูญเสียนั้นไม่สมส่วนกับการแรเงา (ยิ่งไปกว่านั้นในกรณีที่ไม่มีไดโอดป้องกันองค์ประกอบดังกล่าวจะเริ่มกระจายไป พลังที่เกิดจากธาตุที่เหลืออยู่!) การลดเอาต์พุตที่ไม่สมส่วนสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการเชื่อมต่อโฟโตเซลล์ทั้งหมดแบบขนานเท่านั้น แต่จากนั้นเอาต์พุตของแบตเตอรี่จะมีกระแสไฟฟ้ามากเกินไปที่แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป - โดยปกติแล้วสำหรับโฟโตเซลล์แต่ละตัวจะมีค่าเพียง 0.5 .. 0.7 V ขึ้นอยู่กับประเภทของพวกมัน และขนาดโหลด

ความไวต่อมลพิษ แม้แต่ชั้นสิ่งสกปรกที่แทบจะสังเกตไม่เห็นบนพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์หรือกระจกป้องกันก็สามารถดูดซับแสงแดดส่วนสำคัญและลดการผลิตพลังงานได้อย่างมาก ในเมืองที่เต็มไปด้วยฝุ่น จำเป็นต้องทำความสะอาดพื้นผิวแผงโซลาร์เซลล์บ่อยๆ โดยเฉพาะพื้นผิวที่ติดตั้งในแนวนอนหรือทำมุมเล็กน้อย แน่นอนว่า ขั้นตอนเดียวกันนี้เป็นสิ่งจำเป็นหลังจากหิมะตกแต่ละครั้งและหลังพายุฝุ่น... อย่างไรก็ตาม ห่างไกลจากเมือง เขตอุตสาหกรรม ถนนที่พลุกพล่าน และแหล่งฝุ่นรุนแรงอื่นๆ ที่มุม 45° ขึ้นไป ฝนก็สามารถป้องกันได้ ชะล้างฝุ่นธรรมชาติออกจากพื้นผิวแผง “โดยอัตโนมัติ” เพื่อรักษาให้อยู่ในสภาพที่ค่อนข้างสะอาด และหิมะบนทางลาดดังกล่าวซึ่งหันหน้าไปทางทิศใต้มักจะอยู่ได้ไม่นานแม้ในวันที่มีอากาศหนาวจัดก็ตาม ดังนั้น ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดมลภาวะในชั้นบรรยากาศ แผงโซลาร์เซลล์สามารถทำงานได้อย่างประสบความสำเร็จเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ เลย ถ้ามีดวงอาทิตย์อยู่บนท้องฟ้าเท่านั้น!

ท้ายที่สุด อุปสรรคสุดท้ายแต่สำคัญที่สุดในการนำแผงโซลาร์เซลล์มาใช้อย่างแพร่หลายก็คือราคาที่ค่อนข้างสูง ปัจจุบันต้นทุนของส่วนประกอบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์อยู่ที่อย่างน้อย 1 เหรียญสหรัฐฯ/วัตต์ (1 กิโลวัตต์ - 1,000 เหรียญสหรัฐฯ) และใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนประสิทธิภาพต่ำโดยไม่คำนึงถึงต้นทุนในการประกอบและการติดตั้งแผง ตลอดจนโดยไม่คำนึงถึง ราคาของแบตเตอรี่ ตัวควบคุมการชาร์จ และอินเวอร์เตอร์ (ตัวแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำที่สร้างขึ้น) กระแสให้เป็นมาตรฐานครัวเรือนหรืออุตสาหกรรม) ในกรณีส่วนใหญ่ สำหรับการประมาณต้นทุนจริงขั้นต่ำ ควรคูณตัวเลขเหล่านี้ด้วย 3-5 เท่าเมื่อประกอบเองจากเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์ และ 6-10 เท่าเมื่อซื้อชุดอุปกรณ์สำเร็จรูป (บวกค่าติดตั้ง)

ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดของระบบจ่ายไฟที่ใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานสั้นที่สุด แต่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาสมัยใหม่อ้างว่าในโหมดบัฟเฟอร์ที่เรียกว่าพวกเขาจะทำงานได้ประมาณ 10 ปี (หรือจะได้ผล การชาร์จและการคายประจุที่แข็งแกร่งแบบดั้งเดิม 1,000 รอบ - หากคุณนับหนึ่งรอบต่อวันในโหมดนี้พวกเขาจะคงอยู่เป็นเวลา 3 ปี) ฉันทราบว่าราคาของแบตเตอรี่มักจะเพียง 10-20% ของต้นทุนรวมของทั้งระบบและค่าใช้จ่ายของอินเวอร์เตอร์และตัวควบคุมการชาร์จ (ทั้งคู่เป็นผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดความล้มเหลว) น้อย. ดังนั้นเมื่อคำนึงถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและความสามารถในการทำงานเป็นเวลานานโดยไม่ต้องบำรุงรักษาใด ๆ โฟโต้คอนเวอร์เตอร์อาจจ่ายเองมากกว่าหนึ่งครั้งในช่วงชีวิตของพวกเขาและไม่เพียง แต่ในพื้นที่ห่างไกลเท่านั้น แต่ยังอยู่ในพื้นที่ที่มีประชากร - หากมีไฟฟ้า อัตราภาษีจะยังคงเติบโตตามอัตราปัจจุบัน!

ตัวสะสมความร้อนจากแสงอาทิตย์

ชื่อ “ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์” ถูกกำหนดให้กับอุปกรณ์ที่ใช้การทำความร้อนโดยตรงด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์ ทั้งแบบเดี่ยวและแบบวางซ้อนกันได้ (โมดูลาร์) ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ความร้อนคือถังเก็บน้ำสีดำบนหลังคาของฝักบัวในชนบทที่กล่าวถึงข้างต้น (อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของน้ำร้อนในฝักบัวในฤดูร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากโดยการสร้างเรือนกระจกขนาดเล็กรอบถัง อย่างน้อยจากฟิล์มพลาสติกเป็นที่พึงประสงค์ว่าระหว่างฟิล์มกับผนังของถังด้านบนและด้านข้างมีช่องว่าง 4-5 ซม.)

อย่างไรก็ตาม นักสะสมยุคใหม่มีความคล้ายคลึงกับรถถังประเภทนี้เพียงเล็กน้อย มักเป็นโครงสร้างแบนที่ทำจากท่อบางๆ สีดำเรียงกันเป็นตาข่ายหรือลายงู ท่อสามารถติดตั้งบนแผ่นซับสเตรตที่นำความร้อนสีดำ ซึ่งจะกักความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่เข้ามาในช่องว่างระหว่างทั้งสอง ซึ่งช่วยให้ความยาวโดยรวมของท่อลดลงโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ เพื่อลดการสูญเสียความร้อนและเพิ่มความร้อนด้านบนของตัวสะสมสามารถหุ้มด้วยแผ่นแก้วหรือโพลีคาร์บอเนตเซลล์โปร่งใสและที่ด้านหลังของแผ่นกระจายความร้อนชั้นของฉนวนกันความร้อนจะป้องกันการสูญเสียความร้อนที่ไม่จำเป็น - ชนิดหนึ่ง ของ “เรือนกระจก” ได้แล้ว น้ำร้อนหรือสารหล่อเย็นอื่นๆ เคลื่อนที่ผ่านท่อ ซึ่งสามารถรวบรวมไว้ในถังเก็บที่มีฉนวนความร้อน สารหล่อเย็นจะเคลื่อนที่ภายใต้การทำงานของปั๊มหรือโดยแรงโน้มถ่วง เนื่องจากความหนาแน่นของสารหล่อเย็นที่แตกต่างกันก่อนและหลังตัวสะสมความร้อน ในกรณีหลัง การไหลเวียนที่มีประสิทธิภาพไม่มากก็น้อยจำเป็นต้องเลือกทางลาดและส่วนท่ออย่างระมัดระวัง และตำแหน่งของตัวรวบรวมให้ต่ำที่สุด แต่โดยปกติแล้วตัวสะสมจะถูกวางไว้ในตำแหน่งเดียวกับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ - บนผนังที่มีแสงแดดส่องถึงหรือบนทางลาดหลังคาที่มีแสงแดดส่องถึง แม้ว่าจะต้องวางถังเก็บข้อมูลเพิ่มเติมไว้ที่ใดที่หนึ่งก็ตาม หากไม่มีถังดังกล่าวในระหว่างการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ (เช่นถ้าคุณต้องการเติมอ่างอาบน้ำหรืออาบน้ำ) ความจุของตัวสะสมอาจไม่เพียงพอและหลังจากผ่านไปไม่นาน น้ำอุ่นเล็กน้อยจะไหลจากก๊อกน้ำ

แน่นอนว่ากระจกป้องกันจะลดประสิทธิภาพของตัวสะสมลงบ้าง โดยดูดซับและสะท้อนพลังงานแสงอาทิตย์หลายเปอร์เซ็นต์ แม้ว่ารังสีจะตกในแนวตั้งฉากก็ตาม เมื่อรังสีกระทบกระจกด้วยมุมเล็กน้อยกับพื้นผิว ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจะเข้าใกล้ 100% ดังนั้นในกรณีที่ไม่มีลมและความต้องการความร้อนเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับอากาศโดยรอบ (ประมาณ 5-10 องศาเช่นสำหรับการรดน้ำสวน) โครงสร้างแบบ "เปิด" จะมีประสิทธิภาพมากกว่าโครงสร้างแบบ "เคลือบ" แต่ทันทีที่ต้องการความแตกต่างของอุณหภูมิหลายสิบองศาหรือแม้ว่าลมจะไม่แรงมากก็ตามการสูญเสียความร้อนของโครงสร้างแบบเปิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและกระจกป้องกันที่มีข้อบกพร่องทั้งหมดก็กลายเป็นสิ่งจำเป็น

หมายเหตุสำคัญ - มีความจำเป็นต้องคำนึงว่าในวันที่มีแดดจัดหากไม่ได้วิเคราะห์น้ำอาจร้อนเกินไปเหนือจุดเดือดดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังที่เหมาะสมในการออกแบบตัวสะสม (ให้ความปลอดภัย วาล์ว). ในตู้สะสมแบบเปิดที่ไม่มีกระจกป้องกัน ความร้อนสูงเกินไปดังกล่าวมักไม่เป็นปัญหา

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้สิ่งที่เรียกว่าท่อความร้อนเริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย (อย่าสับสนกับ "ท่อความร้อน" ที่ใช้สำหรับกำจัดความร้อนในระบบทำความเย็นของคอมพิวเตอร์!) ต่างจากการออกแบบที่กล่าวถึงข้างต้น ที่นี่แต่ละท่อโลหะที่ให้ความร้อนซึ่งสารหล่อเย็นไหลเวียนจะถูกบัดกรีภายในหลอดแก้ว และอากาศจะถูกสูบออกจากช่องว่างระหว่างท่อเหล่านั้น ปรากฎว่าเป็นอะนาล็อกของกระติกน้ำร้อนซึ่งเนื่องจากฉนวนกันความร้อนสูญญากาศการสูญเสียความร้อนจึงลดลง 20 เท่าหรือมากกว่านั้น จากข้อมูลของผู้ผลิต เมื่อมีน้ำค้างแข็งที่อุณหภูมิ -35°C ด้านนอกกระจก น้ำในท่อโลหะด้านในที่มีการเคลือบพิเศษที่ดูดซับสเปกตรัมรังสีดวงอาทิตย์ที่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จะถูกให้ความร้อนถึง +50 +70°C (ความแตกต่างมากกว่า 100°C) การดูดซับอย่างมีประสิทธิภาพรวมกับฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยมช่วยให้คุณให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นแม้ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก แม้ว่าพลังงานความร้อนจะน้อยกว่าในแสงแดดจ้าหลายเท่าก็ตาม ประเด็นสำคัญที่นี่คือเพื่อให้แน่ใจว่าจะรักษาสุญญากาศในช่องว่างระหว่างท่อ กล่าวคือ ความหนาแน่นสุญญากาศของรอยต่อของแก้วและโลหะในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมากถึง 150 ° C ตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด หลายปี ด้วยเหตุนี้ในการผลิตตัวสะสมดังกล่าวจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำโดยปราศจากการประสานงานอย่างระมัดระวังของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของแก้วและโลหะและกระบวนการผลิตที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งหมายความว่าในสภาพงานฝีมือไม่น่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้าง ท่อความร้อนสูญญากาศเต็มเปี่ยม แต่การออกแบบตัวสะสมที่เรียบง่ายกว่าสามารถทำได้โดยอิสระโดยไม่มีปัญหาใด ๆ แม้ว่าประสิทธิภาพของมันจะค่อนข้างน้อยโดยเฉพาะในฤดูหนาว

นอกเหนือจากตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เหลวที่อธิบายไว้ข้างต้น ยังมีโครงสร้างประเภทอื่นที่น่าสนใจอีกด้วย: อากาศ (สารหล่อเย็นคืออากาศและไม่กลัวการแช่แข็ง) "บ่อแสงอาทิตย์" ฯลฯ น่าเสียดายที่การวิจัยและพัฒนาส่วนใหญ่เกี่ยวกับตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ มีไว้สำหรับโมเดลของเหลวโดยเฉพาะ ดังนั้น ประเภททางเลือกจึงไม่ได้ผลิตเป็นจำนวนมาก และไม่มีข้อมูลมากนัก

ข้อดีของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์คือความเรียบง่ายและต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างต่ำในการผลิตตัวเลือกที่ค่อนข้างมีประสิทธิภาพรวมกับการใช้งานที่ไม่โอ้อวด ขั้นต่ำที่จำเป็นในการสร้างตัวสะสมด้วยมือของคุณเองคือท่อบาง ๆ ไม่กี่เมตร (ควรเป็นทองแดงที่มีผนังบาง - สามารถโค้งงอได้ในรัศมีขั้นต่ำ) และทาสีดำเล็กน้อยอย่างน้อยก็เคลือบด้วยน้ำมันดิน เรางอท่อเหมือนงู ทาสีด้วยสีดำ วางไว้ในที่ที่มีแสงแดดส่องถึง เชื่อมต่อกับท่อหลัก และตอนนี้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ง่ายที่สุดก็พร้อมแล้ว! ในเวลาเดียวกัน ขดลวดสามารถกำหนดค่าได้เกือบทุกรูปแบบได้อย่างง่ายดาย และใช้ประโยชน์จากพื้นที่ทั้งหมดที่จัดสรรไว้สำหรับตัวสะสมให้เกิดประโยชน์สูงสุด การใส่สีดำที่ใช้ในบ้านที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดซึ่งทนทานต่ออุณหภูมิสูงและแสงแดดโดยตรงได้ดีมากก็คือชั้นคาร์บอนแบล็คบางๆ อย่างไรก็ตาม เขม่าจะถูกลบและล้างออกได้ง่าย ดังนั้นการทำให้ดำคล้ำดังกล่าวจะต้องใช้กระจกป้องกันและมาตรการพิเศษเพื่อป้องกันการควบแน่นที่อาจเกิดขึ้นจากการเข้าสู่พื้นผิวที่ปกคลุมไปด้วยเขม่า

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของนักสะสมก็คือ พวกเขาสามารถจับและแปลงรังสีดวงอาทิตย์ที่กระทบพวกมันเป็นความร้อนได้มากถึง 90% ซึ่งต่างจากแผงโซลาร์เซลล์ตรง และในกรณีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด ยิ่งกว่านั้นอีก ดังนั้น ไม่เพียงแต่ในสภาพอากาศที่ชัดเจนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในสภาพที่มีเมฆมากด้วย ประสิทธิภาพของตัวสะสมจึงเกินกว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ในที่สุด ไม่เหมือนกับแบตเตอรี่เซลล์แสงอาทิตย์ การส่องสว่างที่ไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวไม่ได้ทำให้ประสิทธิภาพของตัวสะสมลดลงอย่างไม่สมส่วน - เฉพาะฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมด (รวม) เท่านั้นที่สำคัญ

ข้อเสียของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

แต่ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ไวต่อสภาพอากาศมากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ แม้ในแสงแดดจ้า ลมแรงก็สามารถลดประสิทธิภาพการทำความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปิดได้หลายครั้ง แน่นอนว่ากระจกป้องกันจะช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากลมได้อย่างมาก แต่ในกรณีที่มีเมฆหนาทึบ กระจกก็จะไม่มีประสิทธิภาพเช่นกัน ในสภาพอากาศที่มีเมฆมากและมีลมแรง แทบไม่มีการใช้ตัวสะสมเลย แต่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะผลิตพลังงานได้บางส่วนเป็นอย่างน้อย

ในบรรดาข้อเสียอื่น ๆ ของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ ก่อนอื่นฉันจะเน้นฤดูกาลของมันก่อน น้ำค้างแข็งในฤดูใบไม้ผลิหรือฤดูใบไม้ร่วงในระยะสั้นก็เพียงพอแล้วสำหรับน้ำแข็งที่เกิดขึ้นในท่อทำความร้อนเพื่อสร้างอันตรายจากการแตกร้าว แน่นอนว่าสิ่งนี้สามารถกำจัดได้โดยการทำความร้อน "เรือนกระจก" ด้วยคอยล์ที่มีแหล่งความร้อนของบุคคลที่สามในคืนที่หนาวเย็น แต่ในกรณีนี้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมของตัวสะสมอาจกลายเป็นลบได้อย่างง่ายดาย! อีกทางเลือกหนึ่ง - ท่อร่วมสองวงจรที่มีสารป้องกันการแข็งตัวในวงจรภายนอก - จะไม่ต้องการการใช้พลังงานเพื่อให้ความร้อน แต่จะซับซ้อนกว่าตัวเลือกวงจรเดียวที่มีการทำน้ำร้อนโดยตรงทั้งในการผลิตและระหว่างการทำงาน โดยหลักการแล้ว โครงสร้างอากาศไม่สามารถแข็งตัวได้ แต่มีปัญหาอีกประการหนึ่งคือความจุความร้อนจำเพาะต่ำของอากาศ

และบางทีข้อเสียเปรียบหลักของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ก็คือมันเป็นอุปกรณ์ทำความร้อนอย่างแม่นยำและแม้ว่าตัวอย่างที่ผลิตทางอุตสาหกรรมหากไม่มีการวิเคราะห์ความร้อนก็สามารถให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นได้ถึง 190..200 ° C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่มักจะได้รับ ไม่ค่อยเกิน 60..80 °C ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะใช้ความร้อนที่แยกออกมาเพื่อให้ได้งานเครื่องกลหรือพลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ท้ายที่สุด แม้สำหรับการทำงานของกังหันไอน้ำ-น้ำที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุด (เช่น กังหันที่ V.A. Zysin เคยอธิบายไว้) ก็จำเป็นต้องทำให้น้ำร้อนเกินไปจนมีอุณหภูมิอย่างน้อย 110°C! และพลังงานโดยตรงในรูปของความร้อน ดังที่ทราบกันดีว่าจะไม่ถูกเก็บไว้เป็นเวลานาน และที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C โดยปกติจะใช้เฉพาะในการจัดหาน้ำร้อนและให้ความร้อนในบ้านเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนที่ต่ำและความสะดวกในการผลิต นี่อาจเป็นเหตุผลที่เพียงพอในการซื้อแผงเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเอง

เพื่อความเป็นธรรมควรสังเกตว่าวงจรการทำงาน "ปกติ" ของเครื่องยนต์ความร้อนสามารถจัดได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 ° C - ไม่ว่าจะลดจุดเดือดลงโดยการลดความดันในส่วนการระเหยโดยการสูบไอน้ำออกจากที่นั่น หรือโดยการใช้ของเหลวที่มีจุดเดือดอยู่ระหว่างอุณหภูมิความร้อนของเครื่องสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และอุณหภูมิอากาศแวดล้อม (อย่างเหมาะสมที่สุด - 50..60°C) จริงอยู่ ฉันจำได้เพียงของเหลวที่ไม่แปลกใหม่และปลอดภัยเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ไม่มากก็น้อย นั่นก็คือ เอทิลแอลกอฮอล์ ซึ่งภายใต้สภาวะปกติจะมีเดือดที่ 78°C แน่นอนว่าในกรณีนี้จำเป็นต้องจัดวงจรปิดเพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องมากมาย ในบางสถานการณ์ การใช้เครื่องยนต์ที่ให้ความร้อนภายนอก (เครื่องยนต์สเตอร์ลิง) อาจเป็นไปได้ สิ่งที่น่าสนใจในเรื่องนี้อาจเป็นการใช้โลหะผสมที่มีลักษณะพิเศษในการจดจำรูปร่าง ซึ่งอธิบายไว้บนเว็บไซต์นี้ในบทความโดย I.V. Nigel - พวกเขาต้องการอุณหภูมิที่แตกต่างกันเพียง 25-30°C เท่านั้นจึงจะทำงานได้

ความเข้มข้นของพลังงานแสงอาทิตย์

การเพิ่มประสิทธิภาพตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำร้อนเหนือจุดเดือดให้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยปกติจะทำโดยการรวมพลังงานแสงอาทิตย์ไปที่ตัวสะสมโดยใช้กระจก นี่คือหลักการที่รองรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ ความแตกต่างอยู่ที่จำนวน การกำหนดค่า และตำแหน่งของกระจกและตัวสะสมเท่านั้น รวมถึงวิธีการควบคุมกระจกด้วย ด้วยเหตุนี้ ณ จุดโฟกัสจึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะไปถึงอุณหภูมิไม่ถึงร้อย แต่หลายพันองศา - ที่อุณหภูมิดังกล่าวการสลายตัวด้วยความร้อนโดยตรงของน้ำเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนสามารถเกิดขึ้นได้ (ผลลัพธ์ของไฮโดรเจนสามารถเผาไหม้ได้ ในเวลากลางคืนและในวันที่มีเมฆมาก)!

น่าเสียดายที่การดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพของการติดตั้งดังกล่าวเป็นไปไม่ได้หากไม่มีระบบควบคุมที่ซับซ้อนสำหรับกระจกรวมศูนย์ซึ่งจะต้องติดตามตำแหน่งที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า มิฉะนั้นภายในไม่กี่นาทีจุดโฟกัสจะออกจากตัวสะสมซึ่งในระบบดังกล่าวมักจะมีขนาดเล็กมากและการให้ความร้อนของของไหลทำงานจะหยุดลง แม้แต่การใช้กระจกพาราโบลาลอยด์ก็ช่วยแก้ปัญหาได้เพียงบางส่วนเท่านั้น - หากไม่ได้หมุนตามดวงอาทิตย์เป็นระยะ ๆ หลังจากนั้นไม่กี่ชั่วโมง กระจกจะไม่ตกลงไปในชามอีกต่อไปหรือส่องเฉพาะขอบเท่านั้น - สิ่งนี้จะมีประโยชน์เพียงเล็กน้อย

วิธีที่ง่ายที่สุดในการรวมพลังงานแสงอาทิตย์ที่บ้านคือการวางกระจกในแนวนอนใกล้กับตัวสะสมเพื่อให้ดวงอาทิตย์ตกกระทบตัวสะสมเกือบตลอดทั้งวัน ทางเลือกที่น่าสนใจคือการใช้พื้นผิวของอ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษใกล้บ้านเป็นกระจก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ใช่อ่างเก็บน้ำธรรมดา แต่เป็น "บ่อแสงอาทิตย์" (แม้ว่าจะไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำ และประสิทธิภาพการสะท้อนจะ จะน้อยกว่ากระจกธรรมดามาก) ผลลัพธ์ที่ดีสามารถทำได้โดยการสร้างระบบกระจกเน้นแนวตั้ง (การดำเนินการนี้มักจะยุ่งยากกว่ามาก แต่ในบางกรณี อาจสมเหตุสมผลที่จะติดตั้งกระจกบานใหญ่บนผนังที่อยู่ติดกันหากสร้างมุมภายในกับตัวสะสม - ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าและตำแหน่งของอาคารและผู้รวบรวม)

การเปลี่ยนทิศทางการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยใช้กระจกยังช่วยเพิ่มกำลังส่งออกของแบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อีกด้วย แต่ในขณะเดียวกันความร้อนก็เพิ่มขึ้นและอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ดังนั้นในกรณีนี้ คุณต้องจำกัดตัวเองให้ได้รับค่อนข้างน้อย (ไม่กี่สิบเปอร์เซ็นต์ แต่ไม่ใช่หลายเท่า) และคุณต้องตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่อย่างระมัดระวัง โดยเฉพาะในวันที่อากาศร้อนและอากาศแจ่มใส! เป็นเพราะอันตรายจากความร้อนสูงเกินไปที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บางรายห้ามไม่ให้ใช้งานผลิตภัณฑ์โดยตรงภายใต้แสงสว่างที่เพิ่มขึ้นซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้ตัวสะท้อนแสงเพิ่มเติม

การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานกล

การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมไม่ได้ผลิตงานเครื่องกลโดยตรง ในการทำเช่นนี้ต้องเชื่อมต่อมอเตอร์ไฟฟ้ากับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์บนโฟโตคอนเวอร์เตอร์และเมื่อใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ความร้อนจะต้องจ่ายไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (และสำหรับความร้อนสูงเกินไปไม่น่าจะเป็นไปได้หากไม่มีกระจกรวมศูนย์) จะต้องจ่ายให้กับอินพุตของไอน้ำ กังหันหรือต่อกระบอกสูบของเครื่องจักรไอน้ำ ตัวสะสมที่มีความร้อนค่อนข้างน้อยสามารถเปลี่ยนความร้อนเป็นการเคลื่อนที่เชิงกลด้วยวิธีที่แปลกใหม่ เช่น การใช้ตัวกระตุ้นโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง

อย่างไรก็ตาม ยังมีการติดตั้งที่เกี่ยวข้องกับการแปลงความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นงานเครื่องกล ซึ่งรวมเข้ากับการออกแบบโดยตรง นอกจากนี้ขนาดและกำลังของพวกมันยังแตกต่างกันมาก - นี่คือโครงการสำหรับหอโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่สูงหลายร้อยเมตรและปั๊มโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กซึ่งจะอยู่ในกระท่อมฤดูร้อน

เราอาศัยอยู่ในโลกแห่งอนาคต แม้ว่าจะไม่ได้สังเกตเห็นได้ชัดในทุกภูมิภาคก็ตาม ไม่ว่าในกรณีใด ความเป็นไปได้ในการพัฒนาแหล่งพลังงานใหม่กำลังถูกพูดคุยกันอย่างจริงจังในแวดวงที่ก้าวหน้าในปัจจุบัน หนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือพลังงานแสงอาทิตย์

ในขณะนี้ ประมาณ 1% ของกระแสไฟฟ้าบนโลกได้มาจากการประมวลผลรังสีดวงอาทิตย์ เหตุใดเราจึงไม่ละทิ้งวิธีอื่นที่ "เป็นอันตราย" แล้วเราจะยอมแพ้เลยหรือไม่? เราขอเชิญคุณอ่านบทความของเราและลองตอบคำถามนี้ด้วยตัวเอง

พลังงานแสงอาทิตย์แปลงเป็นไฟฟ้าได้อย่างไร

เริ่มจากสิ่งที่สำคัญที่สุดกันก่อน - รังสีของดวงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นไฟฟ้าอย่างไร

กระบวนการนี้เรียกว่า "การสร้างพลังงานแสงอาทิตย์" . วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการตรวจสอบมีดังนี้:

• เซลล์แสงอาทิตย์;
• พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
• โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บอลลูน

มาดูกันทีละอัน

ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ในกรณีนี้กระแสไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นเนื่องจาก ผลกระทบจากไฟฟ้าโซลาร์เซลล์. หลักการคือ: แสงแดดกระทบตาแมว อิเล็กตรอนดูดซับพลังงานของโฟตอน (อนุภาคแสง) และเริ่มเคลื่อนที่ เป็นผลให้เราได้รับแรงดันไฟฟ้า

นี่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า

การออกแบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นค่อนข้างยืดหยุ่นและสามารถมีขนาดต่างกันได้ ดังนั้นจึงใช้งานได้จริงมาก นอกจากนี้แผงยังมีคุณสมบัติประสิทธิภาพสูง: ทนทานต่อการตกตะกอนและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

และนี่คือวิธีการทำงาน โมดูลแผงโซลาร์เซลล์แยกต่างหาก:

คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับการใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นที่ชาร์จ แหล่งพลังงานสำหรับบ้านส่วนตัว เพื่อการปรับปรุงเมือง และเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์

แผงโซลาร์เซลล์และโรงไฟฟ้าสมัยใหม่

ตัวอย่างล่าสุด ได้แก่ แผงโซลาร์เซลล์ของบริษัท ซิสทีนโซลาร์. พวกเขาสามารถมีเฉดสีและพื้นผิวใด ๆ ซึ่งแตกต่างจากแผงสีน้ำเงินเข้มแบบดั้งเดิม ซึ่งหมายความว่าสามารถนำไปใช้ “ตกแต่ง” หลังคาบ้านได้ตามที่คุณต้องการ

นักพัฒนาของ Tesla เสนอวิธีแก้ปัญหาอื่น พวกเขาไม่เพียงแต่เปิดตัวแผงเท่านั้น แต่ยังเปิดตัววัสดุมุงหลังคาเต็มรูปแบบที่ประมวลผลพลังงานแสงอาทิตย์ ประกอบด้วยโมดูลแสงอาทิตย์ในตัวและยังมีการออกแบบที่หลากหลายอีกด้วย ในขณะเดียวกันตัววัสดุเองก็มีความแข็งแกร่งกว่ากระเบื้องมุงหลังคาธรรมดามาก Solar Roof ยังมีการรับประกันไม่รู้จบอีกด้วย

ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ครบวงจรคือสถานีที่เพิ่งสร้างขึ้นในยุโรปซึ่งมีแผงสองด้าน หลังรวบรวมทั้งรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและรังสีสะท้อน สิ่งนี้ช่วยให้คุณเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้ 30% สถานีนี้น่าจะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 400 MWh ต่อปี

ที่น่าสนใจอีกด้วย โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน. กำลังผลิต 40 เมกะวัตต์ โซลูชันดังกล่าวมีข้อดีที่สำคัญ 3 ประการ:

• ไม่จำเป็นต้องครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับจีน
• ในอ่างเก็บน้ำการระเหยของน้ำจะลดลง
• ตาแมวเองก็ร้อนน้อยลงและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำแห่งนี้ถูกสร้างขึ้นบนพื้นที่ของบริษัทเหมืองถ่านหินที่ถูกทิ้งร้าง

เทคโนโลยีที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบัน และจากข้อมูลของผู้เชี่ยวชาญ แผงโซลาร์เซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 20% ของความต้องการไฟฟ้าของโลกในอีก 30-40 ปีข้างหน้า

พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์

แนวทางจะแตกต่างออกไปเล็กน้อยเพราะ... การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ใช้ในการให้ความร้อนแก่ภาชนะที่มีของเหลว ด้วยเหตุนี้มันจึงกลายเป็นไอน้ำซึ่งหมุนกังหันส่งผลให้เกิดการผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนทำงานบนหลักการเดียวกัน มีเพียงของเหลวเท่านั้นที่ได้รับความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหิน

ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของการใช้เทคโนโลยีนี้คือ สถานีพลังงานแสงอาทิตย์อีวานปาห์ในทะเลทรายโมฮาวี เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก

เปิดดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2557 และไม่ใช้เชื้อเพลิงใดๆ เพื่อผลิตไฟฟ้า มีเพียงพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น

หม้อต้มน้ำตั้งอยู่ในหอคอย ซึ่งคุณสามารถมองเห็นได้ตรงกลางโครงสร้าง รอบๆ มีสนามกระจกที่ส่งแสงอาทิตย์ไปยังยอดหอคอย ในเวลาเดียวกัน คอมพิวเตอร์จะหมุนกระจกเหล่านี้อยู่ตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดวงอาทิตย์

ภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้น น้ำในหอคอยจะร้อนขึ้นและกลายเป็นไอน้ำ สิ่งนี้จะสร้างแรงดันและไอน้ำเริ่มหมุนกังหันส่งผลให้มีการปล่อยกระแสไฟฟ้า กำลังของสถานีนี้คือ 392 เมกะวัตต์ ซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้อย่างง่ายดายกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเฉลี่ยในมอสโกว

ที่น่าสนใจคือสถานีดังกล่าวยังเปิดให้บริการในเวลากลางคืนอีกด้วย ซึ่งสามารถทำได้โดยการวางไอน้ำร้อนส่วนหนึ่งไว้ในที่เก็บและค่อยๆ ใช้ไอน้ำนั้นหมุนกังหัน

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บอลลูน

โซลูชันดั้งเดิมนี้แม้ว่าจะไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ยังมีสถานที่

การติดตั้งประกอบด้วย 4 ส่วนหลัก:

• Aerostat – ตั้งอยู่บนท้องฟ้าเพื่อรวบรวมรังสีดวงอาทิตย์ น้ำเข้าไปในลูกบอลและร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วกลายเป็นไอน้ำ
• ท่อส่งไอน้ำ - ผ่านไอน้ำภายใต้ความกดดันลงไปที่กังหันทำให้มันหมุน
• กังหัน - ภายใต้อิทธิพลของการไหลของไอน้ำ กังหันจะหมุนเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า
• คอนเดนเซอร์และปั๊ม - ไอน้ำที่ไหลผ่านกังหันจะถูกควบแน่นเป็นน้ำและลอยขึ้นสู่บอลลูนโดยใช้ปั๊มซึ่งจะถูกทำให้ร้อนอีกครั้งจนกลายเป็นไอ

ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร

• ดวงอาทิตย์จะให้พลังงานแก่เราต่อไปอีกหลายพันล้านปี ในเวลาเดียวกัน ผู้คนไม่จำเป็นต้องใช้เงินและทรัพยากรในการสกัดมัน
• การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยไม่มีความเสี่ยงต่อธรรมชาติ
• ความเป็นอิสระของกระบวนการ การเก็บเกี่ยวแสงแดดและการผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยอาศัยการแทรกแซงของมนุษย์เพียงเล็กน้อย สิ่งเดียวที่คุณต้องทำคือรักษาพื้นผิวการทำงานหรือกระจกให้สะอาด
• แผงโซลาร์เซลล์ที่หมดแล้วสามารถรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่ในการผลิตได้

ปัญหาการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์

แม้จะมีการดำเนินการตามแนวคิดเพื่อรักษาการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางคืน แต่ก็ไม่มีใครรอดพ้นจากความหลากหลายของธรรมชาติ ท้องฟ้ามีเมฆมากเป็นเวลาหลายวันส่งผลให้การผลิตไฟฟ้าลดลงอย่างมาก แต่ประชากรและธุรกิจต่างๆ ต้องการแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง

การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช่เรื่องน่ายินดี นี่เป็นเพราะความต้องการใช้องค์ประกอบที่หายากในการออกแบบ ไม่ใช่ทุกประเทศพร้อมที่จะเปลืองงบประมาณกับโรงไฟฟ้าที่มีกำลังน้อยกว่าเมื่อมีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่

ในการติดตั้งดังกล่าว จำเป็นต้องมีพื้นที่ขนาดใหญ่ และในสถานที่ที่รังสีดวงอาทิตย์มีระดับเพียงพอ

พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนาในรัสเซียอย่างไร

น่าเสียดายที่ประเทศของเรายังคงเผาถ่านหิน ก๊าซ และน้ำมันอย่างเต็มประสิทธิภาพ และรัสเซียจะเป็นประเทศสุดท้ายที่เปลี่ยนมาใช้พลังงานทดแทนโดยสิ้นเชิง

จนถึงปัจจุบัน การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์คิดเป็นเพียง 0.03% ของสมดุลพลังงานของสหพันธรัฐรัสเซีย. เพื่อการเปรียบเทียบ ในเยอรมนี ตัวเลขนี้มากกว่า 20% ผู้ประกอบการเอกชนไม่สนใจลงทุนในพลังงานแสงอาทิตย์เนื่องจากมีระยะเวลาคืนทุนนานและทำกำไรได้ไม่สูงนักเพราะก๊าซในประเทศเราถูกกว่ามาก

ในภูมิภาคมอสโกและเลนินกราดที่มีการพัฒนาทางเศรษฐกิจ กิจกรรมแสงอาทิตย์อยู่ในระดับต่ำ ที่นั่น การสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์นั้นไม่สามารถทำได้จริง แต่ภาคใต้มีแนวโน้มค่อนข้างดี