Википедија

Соларна енергетика

Овај чланак је о генерисању електричне енергије користећи соларну енергију. За друге употребе соларне енергије, погледајте соларна енергија.

Соларна енергетика се бави конверзијом енергије из сунчеве светлости у електричну енергију, било директно користећи фотонапонске уређаје (ПВ), индиректно користећи концентровану соларну енергију, или путем њихове комбинације. Системи концентроване соларне енергије користе сочива или огледала и системе за праћење да би фокусирали сунчеву светлост са великог подручја у мали сноп. Фотонапонске ћелије претварају светлост у електричну струју користећи фотонапонски ефекат.[1]

Низ соларних фотоволтних система на крову у Хонгконгу
Прве три јединице Концентрована соларна енергија (ЦСП) шпанске сунчева термоелектране Солнова у предњем плану, са ПС10 и ПС20 соларним енергетским торњевима у позадини
Ова мапа соларних ресурса даје преглед процењене соларне енергије доступне за генерисање електричне енергије и за друге видове примене. Представљена је просечна дневна/годишња сума производње електричне енергије из соларних ПВ електрана са врхом снаге од 1 kW, и покривен је период од 1994/1999/2007 (у зависности од географског региона) до 2015. Извор: Глобални соларни атлас

Соларни фотонапонски уређаји су у почетку кориштени искључиво као извор електричне енергије за мале и средње видове примене, од калкулатора напајаних једном соларном ћелијом до удаљених домова које напајају самостални кровни ПВ системи. Комерцијалне концентрисане соларне електране су први пут развијене 1980-их. Инсталација Иванпах са својих 392 MW највећа је соларна електрана у свету, лоцирана у пустињи Мојаве у Калифорнији.

Како су трошкови соларне електричне енергије падали, број соларних ПВ система повезаних са мрежом је прерастао у милионе инсталација, и велике фотонапонске електране са капацитетом од више стотина мегавата су изграђене. Соларни ПВ брзо постају јефтина и чиста технологија за убирање обновљиве енергије Сунца. Тренутно највећа фотонапонска електрана на свету је Соларни парк Лунгјангсја брана од 850 MW у месту Ћингхај у Кини.

Међународна агенција за енергетику предвидела је 2014. године да би према сценарију „високо обновљивих извора” до 2050. године соларна фотонапонска енергија и концентрована соларна енергија требале да сачињавају око 16 и 11 одсто укупне потрошње електричне енергије у свету, респективно, и према тој процени соларне електране би требало да буду највећи светски извор електричне енергије. Већина соларних инсталација била би у Кини и Индији. Године 2017, соларне електране су пружале 1,7% укупне производње електричне енергије у свету, повећавајући се за 35% годишње.[2] Од 2018. године, несубвенисани трошак електричне енергије за комуналну соларну енергију износио је око $43/MWh.[3]

Главне технологије уреди

Многе индустријски развијене државе су уградиле значајан капацитет соларне енергије у своје мреже како би допуњавале или пружале алтернативу конвенционалним изворима енергије. Исто тако све већи број мање развијених нација развија соларне електране да би смањили зависност од скупих увезених горива (погледајте соларну енергију по земљама). Пренос на велике даљине омогућава удаљеним изворима обновљиве енергије да измене потрошњу фосилних горива. Соларне електране користе једну од две технологије:

 
Сцхематицс оф а грид-цоннецтед ресидентиал ПВ поwер сyстем[4]

Фотонапонске ћелије уреди

Главни чланци: Соларна фотонапонска енергија и Соларна ћелија

Соларна ћелија, или фотонапонска ћелија (ПВ), је уређај који конвертује светлост у електричну енергију користећи фотонапонски ефекат. Прву соларну ћелију конструисао је Чарлс Фритс 1880-их.[5] Немачки индустријалац Вернер фон Сименс био је међу онима који су препознали важност овог открића.[6] Године 1931, немачки инжењер Бруно Ланг развио је фото ћелију користећи сребро селенид уместо бакар оксида,[7] мада су прототипске селенске ћелије претварале мање од 1% упадне светлости у електричну енергију. Након рада Расела Ола током 40-их, истраживачи Гералд Пирсон, Калвин Фулер и Дарил Чапин створили су силицијумску соларну ћелију 1954. године.[8] Ове ране соларне ћелије коштале су УС$ 286/вату и достизале ефикасност од 4,5–6%.[9] Мохамед M. Атала је 1957. године развио процес пасивизације површине силицијума термичком оксидацијом у Бел Лабораторија.[10][11] Процес пасивизације површине од тада је критичан за ефикасност соларних ћелија.[12]

Низ фотонапонских система напајања, или ПВ система, производи јеносмерну струју (DC) која флуктуира са интензитетом сунчеве светлости. За практичну употребу ово обично захтева претварање у извесне жељене напоне или наизменичну струју (АЦ), коришћењем претварача.[4] Унутар модула је повезано више соларних ћелија. Модули су спојени заједно како би формирали низове, а затим су везани за претварач који производи снагу на жељеном напону, а за наизменичну струју жељену фреквенцију/фазу.[4]

Многи стамбени ПВ системи повезани су на мрежу где год је доступна, посебно у развијеним земљама са великим тржиштима.[13] У тим ПВ системима повезаним са мрежом употреба складиштења енергије није обавезна. У одређеним апликацијама, као што су сателити, светионици или у земљама у развоју, батерије или додатни генератори енергије често се додају као резерве. Такви самостални електроенергетски системи омогућавају рад ноћу и у другим околностима ограниченог сунчевог светла.

Концентрована соларна електрана уреди

Главни чланак: Концентрована соларна енергија
 
Параболични колектор концентрише сунчеву светлост у цев у својој жаришној тачки.

Концентрована соларна електрана (енгл. Concentrated solar power, CSP), која се такође назива „концентрована соларна термална електрана”, користи сочива или огледала и системе за праћење да би се концентрисала сунчева светлост, а затим се користи настала топлота за производњу електричне енергије помоћу конвенционалних турбина на погон паром.

Постоји широк спектар технологија концентрисања: међу најбоље познатим су параболични колектор, компактни линеарни Фреснелов рефлектор, Стирлинг посуда и соларни торањ. Различите технике се користе за праћење сунца и фокусирање светлости. У свим овим системима радни флуид се загрева концентрованом сунчевом светлошћу, а затим се користи за производњу енергије или складиштење енергије.[14] Термичко складиштење ефикасно омогућава производњу електричне енергије током 24 сата.[15]

Параболични колектор се састоји од линеарног параболичног рефлектора који концентрише светлост на пријемник смештен дуж фокалне линије рефлектора. Пријемник је цев смештена дуж жаришта линеарног параболичног огледала и напуњена је радном течношћу. Рефлектор је направљен да прати Сунце током периода дневног светла, следећи једну осовину. Системи параболичних колектора пружају најбољи фактор коришћења земљишта од свих соларној технологија.[16] СЕГС постројења у Калифорнији и Аксионова Невада Солар Оне у близини Болдер Ситија у Невади, представници су ове технологије.[17][18]

Компактни линеарни Фреснелови рефлектори су ЦСП-постројења које користе велики број огледала у виду танких трака, уместо параболичних огледала, да би концентрирали сунчеву светлост на две цеви са радном течношћу. Предност овог приступа је у томе што се могу користити равна огледала која су много јефтинија од параболичних огледала, и што се више рефлектора може поставити на истом простору, тако да се може користити више доступне сунчеве светлости. Концентрациони линеарни рефлектори могу се користити у великим, као и у компактним постројењима.[19][20]

Стирлингова соларна посуда комбинује параболичну концентришућу посуду са Стирлинговим мотором који обично покреће електрични генератор. Предности Стирлингове соларне електрана на фотонапонским ћелијама су већа ефикасност претварања сунчеве светлости у електричну енергију и дужи век трајања. Параболични систем посуђа даје највећу ефикасност међу ЦСП технологијама.[21] Велика посуда од 50 kW у Канбери у Аустралији је пример ове технологије.[17]

Види још уреди

Референце уреди

  1. ^ „Енергy Соурцес: Солар”. Департмент оф Енергy. Архивирано из оригинала 14. 04. 2011. г. Приступљено 19. 4. 2011. 
  2. ^ „БП Глобал: Солар енергy”. Архивирано из оригинала 06. 12. 2018. г. Приступљено 09. 10. 2019. 
  3. ^ „Левелизед Цост оф Енергy анд Левелизед Цост оф Стораге 2018”. Архивирано из оригинала 11. 11. 2018. г. Приступљено 09. 10. 2019. 
  4. ^ а б в Солар Целлс анд тхеир Апплицатионс Сецонд Едитион, Леwис Фраас, Ларрy Партаин, Wилеy, (2010) ISBN 978-0-470-44633-1, Section10.2.
  5. ^ Perlin 1999, стр. 147
  6. ^ Perlin 1999, стр. 18–20
  7. ^ Corporation, Bonnier (jun 1931). „Magic Plates, Tap Sun For Power”. Popular Science. Приступљено 19. 4. 2011. 
  8. ^ Perlin 1999, стр. 29
  9. ^ Perlin 1999, стр. 29–30, 38
  10. ^ Black, Lachlan E. (2016). New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface (PDF). Springer. стр. 13. ISBN 9783319325217. 
  11. ^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. стр. 120& 321-323. ISBN 9783540342588. 
  12. ^ Black, Lachlan E. (2016). New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface (PDF). Springer. ISBN 9783319325217. 
  13. ^ „Trends in Photovoltaic Applications Survey report of selected IEA countries between 1992 and 2009, IEA-PVPS”. Архивирано из оригинала 25. 05. 2017. г. Приступљено 8. 11. 2011. 
  14. ^ Martin & Goswami 2005, стр. 45
  15. ^ Stephen Lacey. „Spanish CSP Plant with Storage Produces Electricity for 24 Hours Straight”. Архивирано из оригинала 12. 10. 2012. г. Приступљено 09. 10. 2019. 
  16. ^ „Concentrated Solar Thermal Power – Now” (PDF). Архивирано (PDF) из оригинала 10. 9. 2008. г. Приступљено 19. 8. 2008. 
  17. ^ а б „Concentrating Solar Power in 2001 – An IEA/SolarPACES Summary of Present Status and Future Prospects” (PDF). International Energy Agency – SolarPACES. Архивирано из оригинала (PDF) 10. 9. 2008. г. Приступљено 2. 7. 2008. 
  18. ^ „UNLV Solar Site”. University of Las Vegas. Архивирано из оригинала 3. 9. 2006. г. Приступљено 2. 7. 2008. 
  19. ^ „Compact CLFR”. Physics.usyd.edu.au. 12. 6. 2002. Архивирано из оригинала 12. 04. 2011. г. Приступљено 19. 4. 2011. 
  20. ^ „Ausra compact CLFR introducing cost-saving solar rotation features” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 21. 7. 2011. г. Приступљено 19. 4. 2011. 
  21. ^ „An Assessment of Solar Energy Conversion Technologies and Research Opportunities” (PDF). Stanford University – Global Climate Change & Energy Project. Архивирано из оригинала (PDF) 09. 05. 2008. г. Приступљено 2. 7. 2008. 

Literatura уреди

Spoljašnje veze уреди

 
Solarna energetika na Vikimedijinoj ostavi.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Solarna_energetika&oldid=27675939”