Metoder til konvertering af solenergi og deres effektivitet

Solens stråling bærer hele tiden energi til Jorden. Dette er i det væsentlige elektromagnetisk energi. Spektret af elektromagnetisk stråling fra solen ligger i en lang række: fra radiobølger til røntgenstråler. Maksimumet af dens intensitet falder på synligt lys, nemlig på den gulgrønne del af spektret. Generelt kan det siges, at energien fra solstråling styrer livet på Jorden, klimaet og vejret på vores planet - al levende natur på Jorden skylder Solens eksistens.

Faktum er, at fra solen - til de øverste lag af jordens atmosfære, ankommer kraften i form af stråling kontinuerligt i form af stråling i størrelsesordenen 174 petawatts (peta - 10 til 15. grad). På samme tid absorberes 16% af den indkommende energi af de øvre lag i atmosfæren, og 6% reflekteres derfra. Afhængigt af vejrforholdene afspejles op til 20% også i de midterste lag af atmosfæren, og ca. 3% af energien fra solen absorberes.

Således spreder og filtrerer vores atmosfære en betydelig del af spektret, men overfører en betydelig del til dens overflade i form af infrarød og lidt ultraviolet. Som et resultat kan vi observere vandcyklussen i naturen, fotosyntese af planter, og vi har en gennemsnitstemperatur på jordoverfladen på ca. 14 ° C.

Teknologien, der tillader menneskeheden at bruge denne energi næsten og bevidst kaldes solenergi. Og denne situation er ikke uden sund grund, for ifølge forskere er potentialet i Solens energi, der kan accepteres på jordoverfladen og omdannes til en form, der er nyttig for mennesker, i dag maksimalt næsten 49,9 exajoules om året (exa - 10 kl. 18 grad), der overstiger 10.000 menneskets nuværende behov.

Selv i Tyskland, hvor klimaet ikke er særlig solrig, ville energien, der ideelt set kunne fås fra solen, være 100 gange større end hele landets behov. Og i Østrig, op til 1480 kWh pr. År per 1 kvadratmeter af jordoverfladen. Og kun 50% af denne energi modtages i landet af solkoncentratorer, der opvarmer kølevæsken i sit fokus.

Lad os derefter se på de mest acceptable metoder til konvertering af solenergi til dato og evaluere dem ydeevne koefficient (COP).

Solfanger

Selv om de vedrører installationer med lav temperatur, kan de alligevel producere ca. 1250 kWh pr. Kvadratmeter energi om året. Energi opnås her i form af varme, der er egnet til industriel opvarmning og tilvejebringelse af varmt vand.

I praksis konverterer installationen energien fra synligt lys og nær infrarød stråling til varme, da kølevæsken, vand, opvarmes her. I fravær af varmeindtag (stagnation) er samlere af denne plan i stand til at varme vand til 200 ° C.

Installationen har en belægning af en speciel absorber, der absorberer solstråling godt og overfører varme til det varmeledende system. Den selektive coating er normalt sprøjtning af sort nikkel eller titaniumoxid. Den gennemsnitlige effektivitet for sådanne installationer er 50%.

Parabolsk cylinder spejl

Installationer, der er baseret på paraboliske cylindriske spejle, hører til medium temperaturinstallationer. De giver dig mulighed for at få 375 kWh pr. Kvadratmeter elektrisk og termisk energi om året. Fokus for en sådan installation er et rør (hvori et kølemiddel er olie) eller en fotoelektrisk konverter. Olien i røret opvarmes her til 350 ° C og endnu mere.

En parabolsk cylinder, hvorfra et stort kraftværk rekrutteres, har en længde på op til 50 meter.Parabolsk koncentratorers termiske effektivitet når 73% ved en opvarmningsmedietemperatur på 350 ° C. Den gennemsnitlige effektivitet for sådanne installationer når 20%.

Heliostatiske systemer

Solsystemer hører til højtemperaturinstallationer. De modtager 500 kWh pr. Kvadratmeter elektrisk energi om året, derudover gør heliostatiske enheder det muligt at modtage termisk energi. Her opvarmes varmebæreren baseret på natrium og gas (dobbelt kredsløbssystem med termisk salt). Mange spejle reflekterer solstråling og dirigerer den til en tank med et kølemiddel placeret øverst i tårnet. Effektiviteten af ​​sådanne systemer når 20%.

Solbatteri

Solpaneler hører til elektriske kraftinstallationer, og de giver mulighed for at modtage 250 kWh elektricitet om året ved hjælp af fotoelektriske omformere. Deres effektivitet er nok til at levere elektricitet til en lille husstand i solregionen, og små solpaneler er i stand til at levere elektricitet til vejskilte, belysningsanordninger, kunstvandingssystemer osv.

I dag efterlader effektiviteten af ​​solcellepaneler meget at ønske, deres gennemsnitlige effektivitet er relativt lav, ca. 10%, men teknologien forbedres konstant.

Se også:Gemasolar 24-timers solenergistation og Effektivitet Solpaneler