Ako sa dosahuje solárne tepelné využitie?

Základným zdrojom solárnej termiky je zhromažďovanie energie slnečného žiarenia a jej premena na tepelnú energiu neškodnou interakciou na využitie.

Najčastejšie používané zariadenia na zber solárnej energie sú najmä ploché kolektory, vákuové trubicové kolektory a fokusačné kolektory. Zvyčajne sa podľa rôznych teplôt a použití, ktoré možno dosiahnuť, využitie solárnej tepelnej energie delí na využitie pri nízkej teplote (menej ako 200 stupňov), pri strednej teplote (200 ~ 800 stupňov) a pri vysokej teplote (vyššej ako 800 stupňov). stupeň).

 

V súčasnosti nízkoteplotné využitie zahŕňa najmä solárne ohrievače vody, solárne sušičky, solárny destilátor, solárnu miestnosť, solárny skleník, solárny chladiaci systém klimatizácie atď.; strednoteplotné využitie zahŕňa najmä solárny varič, solárne tepelné zariadenia na výrobu a zber energie atď.; vysokoteplotné využitie zahŕňa najmä vysokoteplotné solárne pece atď. Nasledujúci text stručne predstaví niekoľko hlavných spôsobov využitia solárnej termiky.

 

① Priame využitie solárnej tepelnej energie. Slnečné kolektory sa týkajú najmä solárnych ohrievačov vody, ktoré sú najbežnejšími zariadeniami na solárne tepelné využitie. Jeho základným princípom je zhromažďovať energiu slnečného žiarenia a premieňať ju na tepelnú energiu pre výrobu a život prostredníctvom interakcie s hmotou. Vývoj solárnych ohrievačov vody prešiel štyrmi generáciami: typ sušiaci na slnku, typ plochých dosiek, typ sklenenej vákuovej trubice a typ vákuovej trubice s tepelnou trubicou.

 

② Výroba solárnej tepelnej energie. Výroba solárnej tepelnej energie, známa aj ako výroba solárnej tepelnej energie, je jedným z výskumných stredísk krajín po celom svete v oblasti využívania solárnej energie. Princíp solárnej tepelnej výroby energie je veľmi jednoduchý, spočívajúci vo využití solárnych kolektorov na zber vysokých teplôt generovaných slnečným žiarením, ktoré nahradia konvenčné kotly alebo poháňajú Stirlingove generátory na výrobu elektriny.

V porovnaní s tradičnými elektrárňami majú solárne tepelné elektrárne dve hlavné výhody: celý proces výroby energie je čistý a nevznikajú žiadne emisie uhlíka; využíva slnečnú energiu a nevyžaduje žiadne náklady na palivo. Výroba solárnej tepelnej energie má vysoké požiadavky na teplotu zberu tepla, preto je vo všeobecnosti potrebné použiť fokusačné kolektory na zvýšenie hustoty toku svetelnej energie.

 

V súčasnosti existujú tri hlavné typy solárnych tepelných systémov na výrobu energie: žľabový systém zaostrovania, vežový systém a tanierový systém. Žľabový systém využíva parabolické žľabové reflektory na zaostrenie slnečného svetla na rúrkový prijímač a ohrieva teplonosné médium v ​​rúrke na výrobu pary, ktorá poháňa konvenčné parné turbíny na výrobu elektriny. Systém veže používa heliostat, ktorý nezávisle sleduje slnko, aby sústredil slnečné svetlo na prijímač upevnený na vrchu veže, aby generoval veľmi vysoké teploty. Systém paraboly je parabolický reflektor zložený z mnohých zrkadiel. Prijímač je v ohnisku paraboly. Teplonosné médium v ​​prijímači sa zahreje na približne 750 stupňov, čím sa motor poháňa na výrobu elektriny.

 

Výroba solárnej fotovoltaickej energie

Výroba solárnej fotovoltaickej energie je nový typ metódy výroby energie, ktorá využíva fotovoltaický efekt polovodičových materiálov solárnych článkov na priamu premenu energie slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Existujú dva systémy výroby energie: nezávislá prevádzka a prevádzka pripojená k sieti. Nezávislé fotovoltaické systémy na výrobu energie vyžadujú batérie ako zariadenia na ukladanie energie. Používajú sa najmä v odľahlých oblastiach bez elektrických sietí a oblastiach s rozptýleným obyvateľstvom. Náklady na celý systém sú veľmi vysoké. V oblastiach s verejnými rozvodnými sieťami sú fotovoltaické systémy na výrobu elektriny pripojené k rozvodnej sieti a fungujú paralelne, čo môže šetriť batérie. To nielen výrazne znižuje náklady, ale má aj vyššiu účinnosť výroby energie a lepšiu ochranu životného prostredia.

Fotovoltaický systém výroby elektrickej energie pozostáva hlavne z troch častí: modulov solárnych článkov, ovládačov a invertorov.

Medzi nimi je modul solárnych článkov základnou súčasťou celého systému výroby energie, ktorý je zároveň najcennejšou súčasťou systému výroby solárnej energie. Jeho funkciou je premieňať slnečnú energiu na elektrickú energiu alebo ju posielať do batérie na uskladnenie. Kvalita a cena solárneho panelu priamo určia kvalitu a cenu celého systému. Funkciou solárneho regulátora je kontrolovať pracovný stav celého systému a chrániť batériu pred prebitím a nadmerným vybitím. V miestach s veľkými teplotnými rozdielmi by mal mať kvalifikovaný regulátor aj funkciu teplotnej kompenzácie. Okrem toho sú bežnými funkciami ovládača spínače ovládané svetlom a svetlá spínačov ovládané časom.

 

Hlavnou funkciou meniča je premieňať nízkonapäťový jednosmerný prúd priamo vydaný solárnou energiou na využiteľný striedavý prúd.

Solárne články sú základnou súčasťou systému fotovoltaickej výroby elektriny a zdrojom jej výroby. Princíp spočíva v tom, že pri ožiarení slnečným žiarením vznikajú v niektorých špecifických polovodičoch voľné náboje. Tieto voľné náboje sa pohybujú a akumulujú smerovo a vytvárajú určitú elektromotorickú silu, ktorá môže poskytnúť prúd do vonkajšieho obvodu. Tento jav sa nazýva fotovoltaický efekt alebo fotovoltaický efekt, ktorý je fyzikálnym základom výroby solárnych článkov.

Ako jadro celého solárneho fotovoltaického priemyselného reťazca komerčné solárne články zahŕňajú najmä tieto typy: monokryštalické kremíkové články, polykryštalické kremíkové články, amorfné kremíkové články, teluridové články kadmia, meď-indium selenidové články atď. skúmajú sa aj organické solárne články. Z hľadiska praktických aplikácií sú však stále nosnými tenkovrstvové technológie reprezentované monokryštalickým kremíkom, polykryštalickým kremíkom a amorfným kremíkom.

Výroba solárneho vodíka

 

Vodík je sekundárny zdroj energie a tiež nový zdroj energie. Je čistý a netoxický, neznečisťuje životné prostredie a má široké využitie. V súčasnosti metódy využitia slnečnej energie na rozklad vody na výrobu vodíka zahŕňajú: solárny tepelný rozklad vody na výrobu vodíka, solárnu výrobu energie a elektrolýzu vody na výrobu vodíka, fotokatalytickú fotolýzu vody na výrobu vodíka, solárnu výrobu biovodíka atď. .

 

Solárne budovy

Využitie slnečnej energie na napájanie, vykurovanie, chladenie a osvetlenie, označované ako budovy so solárnym komplexným využitím, je novým smerom rozvoja využívania solárnej energie.

 

Vývoj solárnych budov možno zhruba rozdeliť do troch etáp: prvou etapou je „pasívny solárny dom“, čo je budova, ktorá kompletne zhromažďuje, skladuje a distribuuje slnečnú energiu prostredníctvom konštrukcie, orientácie, usporiadania a použitia súvisiacich materiálov; druhá etapa je „aktívny solárny dom“, čo je budova so solárnymi kolektormi, veternou úpravou a vykurovacím systémom; treťou etapou je pridanie solárnych článkov na zabezpečenie vykurovania, klimatizácie, osvetlenia a elektriny pre budovy. Dom, ktorý plne spĺňa tieto požiadavky, sa nazýva „dom s nulovou spotrebou energie“ a jeho typickou aplikáciou je fotovoltaická integrácia budov.

 

Fotovoltaická integrácia budov (BIPV) je dokonalou kombináciou solárnej fotovoltaiky a architektúry a patrí k druhu distribuovanej výroby energie.

 

Iné formy využitia slnečnej energie

 

① Solárne auto. Solárne auto využíva solárne články na premenu slnečnej energie na elektrickú energiu a elektrickú energiu využíva ako energiu na pohon vozidla.

 

② Solárne odsoľovanie. V porovnaní s existujúcim systémom odsoľovania má systém solárneho odsoľovania mnoho výhod: môže fungovať nezávisle, nie je obmedzený parou, elektrinou a inými podmienkami, je bez znečistenia, má nízku spotrebu energie, nízke emisie, bezpečnú prevádzku, stabilný a spoľahlivý a má vynikajúcu aplikačnú hodnotu; flexibilný rozsah výroby, dobrá prispôsobivosť, relatívne malé investície a nízke náklady.