Page 64 - 6862

Лекція № 6. Сонячна енергетика.
Сонячні колектори

Основні терміни і визначення
Сонячний колектор – пристрій для збирання теплової енергії Сонця у
інфрачервоному і видимому спектрі.

Сонце є головним первинним джерелом енергії. Потужність сонячної
14
енергії, яка потрапляє на земну поверхню складає 1.7·10 кВт. Сонячної енергії,
яка потрапляє на Землю за 1 годину, вистачить для забезпечення потреб людства
протягом 1 року. Величиною, що характеризує потужність сонячної енергії, є
густина потоку випромінювання, що проходить через площу 1 м², розташовану
перпендикулярно потоку випромінювання над атмосферою. Середнє значення
2
цього показника складає 1367 Вт/м . У атмосфері потужність сонячного
випромінювання зменшується. На рівні Землі його потужність не перевищує 1
2
000 Вт/м . Сонячна енергія має широкий спектр: на ультрафіолетовий діапазон
спектру припадає 7 % випромінювання, видимий – 47 %, інфрачервоний – 46 %.
Галузі сонячної енергетики
Сонячну енергію використовують для отримання теплової і електричної
енергії. Майже вся енергія сонячного випромінювання зосереджена у видимому
і інфрачервоному діапазоні, тому теплову енергію від нього можна отримати
безпосередньо шляхом нагрівання теплоносія чи спеціальної поверхні –
абсорбера. ККД таких геліоустановок складає (30-80) %. Для цього
використовують сонячні колектори, в тропічних і екваторіальних широтах
можуть використовуватись сонячні ставки. Перетворення сонячної енергії на
електричну має менший ККД, може бути безпосереднім або багатоступеневим.
Безпосереднє перетворення сонячної енергії на електричну базується на
фотоелектричному ефекті, який виникає у фотоелементах – напівпровідниках з
неоднорідною структурою. ККД фотоелементів складає (10-20) %.
Багатоступеневе перетворення сонячної енергії на електричну базується на
використанні парових машин або двигунів Стірлінга, для нагрівання робочого
тіла яких до необхідних температур використовують сонячні концентратори.
На цьому принципі працюють сонячні станції з концентраторами баштового,
параболічного і параболоциліндричного типів. ККД таких станцій становить
(10-20) %. У деяких випадках для отримання електричної енергії
використовують сонячні ставки.
Основи сонячної енергетики
Густина випромінювання у різних точках земної поверхні відрізняється
між собою і змінюється у часі. Цей показник залежить від географічної широти,
пори року, часу доби, наявності хмар і нахилу поверхні. Тому важливою
задачею є правильна орієнтація геліоустановок відносно Сонця. Вплив широти
місцевості і пори року спричинено еліптичною траекторією руху Землі навколо
Сонця. Відстань між Сонцем і Землею змінюється протягом року. Земля
11
найближче до Сонця 22 грудня (1.445·10 м), максимальна відстань між ними
61