Солнечная мастерская

КАК РАБОТАЕТ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ?

Основа солнечной электростанции — солнечные батареи или фотоэлементы. Они отвечают за преобразование энергии солнца в электрическую энергию. Чаще всего фотоэлементы изготавливают из кремния. Солнце светит не всегда, поэтому солнечной электростанции нужен аккумулятор, куда энергия будет «складироваться», чтобы потом, например, ночью или в пасмурный непогожий день, её оттуда можно было «достать». Еще один важный элемент солнечной электростанции — инвертор. Дело в том, что электрические приборы в наших домах используют переменный ток, а солнечные батареи выдают ток постоянный. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный.

В странах с жарким климатом солнечное тепло уже давно используется для получения энергии. На крышах домов в теплых странах часто можно увидеть баки с водой, которая нагревается от солнечных лучей и обеспечивает горячее водоснабжение. Например, в испанском городе Барселоне недавно вышел специальный указ, который требует, чтобы 60% горячей воды для нужд горожан производилось при помощи солнечной энергии. Все новые здания в городе оборудуются фотоэлементами, которые полностью покрывают потребности жителей в горячей воде и частично – в электроэнергии. Солнечная энергия используется и для выработки электричества. Солнечные батареи, или фотоэлементы, устанавливаются на крышах и фасадов домов, полностью обеспечивая их обитателей электроэнергией. Между прочим, в Европе фотоэлементы становятся частью архитектурного дизайна дома – выглядят они очень современно. А в Германии есть настоящий солнечный город – Фрайбург, где целые районы существуют исключительно за счет альтернативной энергии солнца. И таких примеров в наши дни становится все больше. Кстати, фотоэлементы сегодня устанавливают не только на жилые здания. Миниатюрными солнечными батареями оборудуют уличные светильники, которые накапливают энергию днем и светят ночью, и даже автомобили. Сегодня автомобиль, который будет передвигаться за счет энергии, получаемой от солнечной панели, разрабатывают в компании «Тойота».

Солнечный свет, как и любой другой свет, несет заряд энергии. Когда луч света попадает на какой-нибудь предмет, эта энергия трансформируется в тепло. Такое же тепло, как то, которое мы ощущаем, сидя на солнце. Это значит, что наше тело не превращает лучи солнца в электричество. А вот некоторые материалы обладают свойствами трансформации света в электричество. К ним относится кристаллический поликремний (силикон), полупроводник, используемый в производстве солнечных батарей. Для оснащения солнечных батарей специально выращивают большие кристаллы поликремния. В этих кристаллах «подогретые» солнцем электроны освобождаются из связей кристаллической решетки и начинают двигаться в определенном направлении. Освобожденные электроны с отрицательным зарядом и «дырки» (квазичастицы, образованные в месте выбивания электронов), с положительным зарядом и есть электричество. А весь процесс называется фотоэлектрическое преобразование.

Солнечная башня PS20 расположена недалеко от Севильи в Испании. Электростанция PS20 собирает лучи, отраженные от 1255 гелиостатов. Каждый гелиостат площадью 120 м² направляет солнечные лучи на солнечный коллектор, расположенный наверху 165-метровой башни. Коллектор превращает воду в пар, который приводит в движение турбину. PS20 способен генерировать более 40 гигаватт-часов электроэнергии в год, их достаточно для питания 10 000 домов. На заводе используется 1,255 зеркал, расположенных на 210 акрах, чтобы сконцентрировать солнечные лучи на приемник, установленный на центральной башне. В конце 2011 года испанская компания обеспечила $1.2 млрд. под гарантии со стороны США департаменту энергии для солнечных установок в южной Калифорнии, используя параболоцилиндрические технологии. Солнечной проект направлен на увеличение солнечной тепловой мощности в США на 50%. Abengoa пообещала, чтобы получит 80% деталей для проекта от американских поставщиков. Другая солнечная башня неподалеку от Севильи PS10 производит электроэнергию, используя 624 зеркала площадью по 120 квадратных метров каждое, они направляют свет на бетонную башню высотой 115 метров.