Определение эффективности преобразования солнечной энергии в электрическуюОриентировочно оценим максимальную эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью идеального фотоэлектрического генератора. Эта эффективность частично зависит от распределения энергии в спектре солнечной радиации, которое изменяется в зависимости от метеорологических условий и широты местности. Для примера поясним данные, полученные для безоблачных условий в тропиках. Приведенные в третьей колонке значения получены как отношение средней длины волны интервала к граничной длине волны, соответствующей ширине запрещенной зоны. Если энергия фотона с длиной волны равна 1,24Д, а энергию, точно соответствующую ширине запрещенной зоны имеют фотоны с длиной волны, то долю полезной энергии при облучении фотонами с длиной волны можно определить стандартным логичным отношением. Фотоны с длинами волн, превышающими граничную длину волны, вообще не возбуждают электроны. Подобные расчеты, проведенные для различных граничных длин волн, показывают, что кремний является, по-видимому, самым лучшим материалом для фотоэлектрических генераторов, хотя его максимальный к. п. д. для некоторого интервала длин волн вблизи К3 достигает всего лишь 45%. Следовательно, к. п. д. подобных фотоэлектрических устройств не превышает 45%. К сожалению, в реальных устройствах к. п. д. оказывается еще меньше. Чтобы объяснить это, нам следует более подробно рассмотреть процесс получения энергии от электронов, возбуждаемых солнечной радиацией.Повышение к. п. д. преобразователей солнечной энергии в большинстве случаев связано с применением концентрирующих зеркал и соответствующих систем слежения за кажущимся движением солнца. Стоимость зеркал и приспособлений для управления ими может достигать 3/4 общей стоимости установки. Эффективная система с использованием зеркал для крупномасштабного производства энергии должна стоить не менее 200 долл. в пересчете на квадратный метр поверхности коллектора диаметром до нескольких метров. С увеличением диаметра коллектора вдвое его стоимость, приведенная к единице поверхности, возрастает на 30%. Эти особенности систем с концентраторами значительно ухудшают их экономические показатели, поскольку стоимость плоского коллектора независимо от его размеров составляет лишь десятую часть от стоимости концентратора. Разница в стоимости обусловлена особыми требованиями в отношении точности геометрической формы концентратора, точности управления его положением и его устойчивости против ветра. В результате при использовании концентраторов стоимость устройств возрастает быстрее. Поэтому производство энергии с помощью устройства с плоским коллектором обходится дешевле. Таким образом, стоимость системы тепловая машина- плоский коллектор оказывается наименьшей из всех перечисленных систем. Однако и производительность ее тоже чрезвычайно низка. Стоимость единицы мощности (основной экономический показатель энергосистем) для системы с плоским коллектором составляет около 1000 долл. на 1 кВт. Обратите внимание: значительно сэкономить место на устанавливаемой площадке может вертикальное расположение резервуаров с водой. Однако такая конструкция потребует выполнения особых условий при укладке фундамента под резервуар. В зависимости от необходимости вертикальные резервуары могут быть изготовлены объемом от 0,5 до 5000 куб.м, они могут быть многокорпусными, многопродуктовыми, с подогревом и внутренним контролем пространства. |
||
