Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики | страница 38
Энергия солнечного излучения может быть преобразована в постоянный электрический ток и посредством солнечных батарей – устройств, состоящих из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов (рис. 42). Преимущество фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) обусловлено отсутствием подвижных частей, их высокой надежностью и стабильностью. При этом срок их службы практически не ограничен. Они имеют малую массу, отличаются простотой обслуживания, эффективным использованием как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Модульный тип конструкций позволяет создавать установки практически любой мощности, что очень удобно для потребителя. Недостатками ФЭП являются высокая стоимость и низкий КПД. Солнечные батареи являются основным источником энергопитания в космосе, а на Земле используются в основном для энергоснабжения автономных потребителей мощностью до 1 кВт, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолетов.
Рис. 42. Солнечные батареи (ФЭП)
В США, занимающих ведущие позиции в области солнечной энергетики, реализуется несколько крупных проектов как на основе фотовольтаического преобразования излучения, так и на основе его теплового действия. Крупнейший проект, реализуемый на границе Калифорнии и Невады в пустыне Мохаве, электростанция Ivanpah, после долгих лет строительства, тестирования и развития в 2014 г. была официально введена в строй. Она включает систему из 300 тысяч управляемых плоских зеркал (гелиостатов) размером с дверь гаража каждое, занимающих площадь в 16 км>2, которые концентрируют солнечное излучение на три одинаковых башни высотой по 140 метров (рис. 43). В солнечных коллекторах, расположенных наверху башен, тепло солнечного излучения превращает воду в водяной пар, направляемый на лопатки турбин, производящих электроэнергию, как в обычных ТЭЦ. По оценкам, этой энергии должно быть достаточно для обеспечения нужд 140 тысяч домохозяйств Калифорнии.
Рис. 43. Солнечная электростанция в пустыне Мохаве (США)
Каждая башня имеет свой центр управления, а также имеется общий центр управления, откуда контролируется работа всей системы. Каждое из зеркал может изменять угол наклона и направление наклона по команде из центра. Раз в две недели зеркала омываются. Вся система состоит из 22 миллионов отдельных деталей. Максимальная мощность станции составляет 392 МВт, а ее стоимость 2,2 млрд долларов, что в несколько раз превышает стоимость тепловых электростанций аналогичной мощности. Есть и другие серьезные проблемы: более 300 тысяч зеркал очень сильно нагревают воздух (температура коллекторов достигает 540 градусов Цельсия), что приводит к смерти птиц, которые пролетают мимо. Поэтому серьезно рассматривается вопрос влияния подобных электростанций на окружающую среду, и не исключено, что Ivanpah может стать последней электростанцией данного типа. Но главное – это огромные удельные капитальные вложения и сложность используемого оборудования, многократно превышающие данные показатели для других источников, необходимость огромных площадей для его размещения и непостоянство и непредсказуемость количества производимой энергии.
