На протяжении всей тысячелетней истории развития Цивилизации даровая энергия Солнца практически не находила применения ни в каком виде, кроме естественного – дневного освещения и обогрева потоками инфракрасных лучей. Препятствовали этому не только неразвитость технологий, но также проблемы социальные и логистические. В тех местах, где солнечная радиация наиболее интенсивна – по большей части это пустынные местности – человек не умел жить, но, даже приспособившись к неблагоприятным условиям, ему бы не удалось доставить накопленную энергию в другие районы. В наше высокотехнологичное время весь комплекс проблем фактически решен, поэтому мощность гелиоустановок, производящих электрическую и тепловую энергию, год от года растет по экспоненциальной кривой.
Например, в 2005 году их сумма составляла 5 ГВт, а в 2014 – уже 150 ГВт.
Способы использования солнечной энергии
В названиях установок, улавливающих и преобразующих энергию солнца, нередко используется приставка «гелио», по имени солнечного божества Гелиоса из греческой мифологии, которого в Древнем Риме было принято называть Сол.
Лучистую энергию звезды по имени Солнце можно использовать для производства двух видов энергий:
- Электрической.
- Тепловой.
Тепловые солнечные установки имеют несколько больший КПД, поскольку используют не только видимую, но и скрытую часть излучения солнца – инфракрасные и частично ультрафиолетовые лучи. Накопленное тепло может использоваться как для нагрева теплоносителя и обогрева зданий, так и для производства электрической энергии путем вращения паровых турбин.
Такие устройства бывают двух типов:
- Коллекторы, в которых нагрев происходит за счет естественного движения теплоносителя (конвекции). Их основным элементом являются змеевики-теплообменники. Они относительно дешевы и используются в бытовых условиях для обогрева жилищ и организации горячего водоснабжения.
- Концентраторы, которые нагревают жидкий теплоноситель фокусированными лучами. Их конструкция построена на сочетании зеркал разной конфигурации, обычно параболической. По большей части это промышленные установки, производящие перегретый пар для турбин.
Самые мощные гелиоустановки в мире
Большинство таких производителей энергии находятся в США – стране, обладающей не только технологической мощью, но и огромными пустынными пространствами с преобладающей в течение года ясной солнечной погодой. Также построены они в России, в Китае, Индии, Испании.
- Солнечный парк «Перово». Расположен в Крыму, возле села Ключи, входящего в состав Перовского сельского совета. На площади в 200 гектаров расположено генерирующее поле из 440 тыс. полупроводниковых фотоэлектрических модулей. Общая мощность 105,56 мегаватта, что достаточно для обеспечения электроэнергией 16 тыс. частных домовладений.
- Комплекс Solukar в испанском муниципалитете Логросан. Включает в себя три генерирующих поля – два фотоэлектрических и одно термальное состоящее из 13 тыс. тепловых коллекторов типа Scott. Общая мощность 200 МВт.
- Солнечная электростанция Чаранка, Индия, штат Гуджарат. Состоит из 17 фотоэлектрических генерирующих полей общей площадью 2 тыс. гектаров. Развивает мощность в 221 МВт.
- Фотоэлектрическая гелиоустановка Longyangxia Dam, расположена в китайской провинции Цинхай. Является частью энергетического проекта, включающего в себя еще и гидроэлектростанцию. Мощность генерирующего поля 320 МВт.
- Солнечная электростанция Agua Caliente, США, штат Аризона, округ Юма. Фотоэлектрическое генерирующее поле из теллурида кадмия – инновационного полупроводника. Общая мощность 290 МВт.
- Генерирующее поле Ivanpah в штате Калифорния, США. Состоит из 173 тысяч гелиостатов из двух параболических зеркал, концентрирующих солнечное излучение на одном из трех бойлеров, расположенных на энергетических вышках. Гелиостаты управляются компьютерами и следят за суточным ходом Солнца. Общая мощность электростанции 397 МВт.
