Phương pháp chuyển đổi năng lượng mặt trời và hiệu quả của chúng

Bức xạ của Mặt trời mọi lúc mang năng lượng đến Trái đất. Đây thực chất là năng lượng điện từ. Phổ của bức xạ điện từ mặt trời nằm trong một phạm vi rộng: từ sóng vô tuyến đến tia X. Cực đại của cường độ rơi vào ánh sáng khả kiến, cụ thể là ở phần màu vàng lục của quang phổ. Nói chung, có thể nói rằng năng lượng của bức xạ mặt trời kiểm soát sự sống trên Trái đất, khí hậu và thời tiết trên hành tinh của chúng ta - tất cả thiên nhiên sống trên Trái đất đều có sự tồn tại của nó đối với Mặt trời.

Thực tế là từ Mặt trời - đến các tầng trên của bầu khí quyển Trái đất, năng lượng dưới dạng bức xạ liên tục xuất hiện dưới dạng bức xạ theo thứ tự là 174 petawts (peta - 10 đến 15 độ). Đồng thời, 16% năng lượng đến được hấp thụ bởi các tầng trên của khí quyển và 6% được phản xạ từ nó. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, có tới 20% cũng được phản ánh trong các lớp giữa của khí quyển và khoảng 3% năng lượng đến từ Mặt trời được hấp thụ.

Do đó, bầu khí quyển của chúng ta phân tán và lọc một phần đáng kể của quang phổ, tuy nhiên, truyền đến bề mặt của nó một phần đáng kể dưới dạng hồng ngoại và một chút tia cực tím. Kết quả là, chúng ta có thể quan sát chu kỳ nước trong tự nhiên, quang hợp của thực vật và chúng ta có nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất khoảng 14 ° C.

Công nghệ cho phép loài người sử dụng năng lượng này gần như và có ý thức được gọi là năng lượng mặt trời. Và tình huống này không phải là không có căn cứ, bởi vì theo các nhà khoa học, tiềm năng năng lượng của Mặt trời, có thể được chấp nhận trên bề mặt trái đất và chuyển thành dạng hữu ích cho con người, ngày nay ở mức tối đa gần 49,9 exajoules mỗi năm (exa - 10 lúc 18 độ), vượt quá 10.000 nhu cầu hiện tại của nhân loại.

Ngay cả ở Đức, nơi khí hậu không quá nắng, năng lượng lý tưởng có thể lấy được từ Mặt trời sẽ lớn hơn 100 lần so với nhu cầu của cả nước. Và ở Áo, lên tới 1480 kwh mỗi năm trên 1 mét vuông bề mặt trái đất. Và chỉ 50% năng lượng này được nhận trong nước bằng các bộ tập trung năng lượng mặt trời, làm nóng chất làm mát trong trọng tâm của nó.

Tiếp theo, hãy xem xét các phương pháp được chấp nhận nhất để chuyển đổi năng lượng mặt trời cho đến nay và đánh giá chúng hệ số hiệu suất (COP).

Thu năng lượng mặt trời

Các bộ thu năng lượng mặt trời, mặc dù chúng liên quan đến việc lắp đặt ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên chúng có thể sản xuất khoảng 1250 kWh mỗi mét vuông năng lượng mỗi năm. Năng lượng thu được ở đây dưới dạng nhiệt, thích hợp cho sưởi ấm công nghiệp và cung cấp nước nóng.

Trong thực tế, việc lắp đặt chuyển đổi năng lượng được cung cấp bởi ánh sáng khả kiến ​​và bức xạ hồng ngoại gần thành nhiệt, vì chất làm mát, nước, được làm nóng ở đây. Trong trường hợp không có lượng nhiệt (ứ đọng), người thu gom kế hoạch này có thể làm nóng nước đến 200 ° C.

Việc lắp đặt có lớp phủ của một chất hấp thụ đặc biệt giúp hấp thụ tốt bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho hệ thống dẫn nhiệt. Lớp phủ chọn lọc thường là phun niken đen hoặc oxit titan. Hiệu quả trung bình của các cài đặt như vậy là 50%.

Gương trụ parabol

Cài đặt dựa trên gương hình trụ parabol thuộc về cài đặt nhiệt độ trung bình. Chúng cho phép bạn có được 375 kWh mỗi mét vuông năng lượng điện và nhiệt mỗi năm. Trọng tâm của việc lắp đặt như vậy là một ống (bên trong có chất làm mát là dầu) hoặc bộ chuyển đổi quang điện. Dầu trong ống được làm nóng ở đây đến 350 ° C và thậm chí nhiều hơn.

Một xi lanh parabol, từ đó một nhà máy điện lớn được tuyển dụng, có chiều dài lên tới 50 mét.Hiệu suất nhiệt của các chất cô đặc parabol đạt 73% ở nhiệt độ trung bình 350 ° C. Hiệu quả trung bình của việc cài đặt như vậy đạt 20%.

Hệ thống điều hòa

Hệ thống năng lượng mặt trời thuộc về cài đặt nhiệt độ cao. Họ nhận được 500 kWh mỗi mét vuông năng lượng điện mỗi năm, ngoài ra, các đơn vị trực thăng làm cho nó có thể nhận được năng lượng nhiệt. Ở đây, chất mang nhiệt dựa trên natri và khí (hệ thống mạch kép với muối nhiệt) được làm nóng. Nhiều gương phản chiếu bức xạ mặt trời, hướng nó đến một bể chứa chất làm mát nằm trên đỉnh tháp. Hiệu quả của các hệ thống như vậy đạt 20%.

Pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời thuộc về lắp đặt năng lượng điện, và chúng cho phép nhận được 250 kWh điện mỗi năm với sự trợ giúp của các bộ chuyển đổi quang điện. Hiệu quả của chúng là đủ để cung cấp điện cho một hộ gia đình nhỏ trong khu vực năng lượng mặt trời và các tấm pin mặt trời nhỏ có thể cung cấp điện cho các biển báo đường bộ, thiết bị chiếu sáng, hệ thống thủy lợi, v.v.

Ngày nay, hiệu quả của các tấm pin mặt trời còn nhiều điều mong muốn, hiệu quả trung bình của chúng tương đối thấp, khoảng 10%, nhưng công nghệ liên tục được cải thiện.

Xem thêm:Trạm năng lượng mặt trời 24 giờ Gemasolar và Tấm năng lượng mặt trời hiệu quả