Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Альтернативні джерела енергії
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Космічні сонячні станції

Карта сонячного випромінювання. Україна. Знак “Have a sunny day!” на Дунайській СЕС

Таблиця 13.1

Сонячна енергетика України

Область

Найближчий населений пункт/ Назва сонячної електростанції

Потужність, МВт

Крим

Митяєво

31,55

Крим

Охотникове

82,65

Крим

Перове

105,56

Крим

Николаевка

69,7

Миколаївська

Березанка

52,9

Миколаївська

Вознесенськ

29,307

Одеська

Болград

34,14

Одеська

Дунайська

43,14

Одеська

Старокозача

42,95

Одеська

Одеса

25

Одеська

Лиманська

43,44

Одеська

Приозерне

54,8

Херсонська

Лазурне

27

Херсонська

Нова Каховка

120

Карта розташування сонячних електростанцій в Україні

Рис. 13.1. Карта розташування сонячних електростанцій в Україні

Сонячна електростанція Перово розташована у села Ключи Перовского сельского совета в Крыму стала однією з найбільших фотоелектричних парків у світі за показником встановленої потужності (100 МВт),. За ним ідуть канадська електростанція Samia (97 МВт), італійська Montalto di Castro (84,2 МВт) і німецька Finsterwalde (80,7 МВт).

На площі 200 гектарів, що еквівалентно площі 2S9 футбольних полів, яку займає електростанція Перове, встановлено більше 440 тисяч кремнієвих фотогальванічних батарей. Потужності цієї електростанції цілком достатньо для того, щоб задовольнити потреби в електроенергії міста Сімферополь, столиці Автономної республіки Крим. А сумарна потужність всіх сонячних електростанцій, що розташовуються на території Кримського півострова, "Перове", "Охотникове” і "Родникове", тепер дорівнює 187,5 МВт, що перевищує позначку у 15 відсотків від загальної енергетичної потреби всього Криму, що складає 1200 Мвт.

Космічні сонячні електростанції.

Одержувати й використовувати всю сонячну енергію на поверхні Землі в значній мірі заважає атмосфера: при проходженні через атмосферу частина сонячної енергії поглинається, а частина розсіюється. Найбільше доцільно розмістити сонячні енергостанції в космосі, на близько земній орбіті. Там

Принципова схема СКЕС

Рис. 13.2. Принципова схема СКЕС

не буде атмосферних перешкод, а невагомість дозволить створювати багатокілометрові конструкції, які необхідні для "збору" енергії сонця.

У перші, ідея створення сонячної космічної електростанції була запропонована ще в 1968 р. Вона полягала в наступному. Розміщення на штучному супутнику Землі ефективні сонячні батареї, перетворюючих радіацію в електричний струм; вибрати оптимальну геостаціонарну орбіту, що забезпечує протягом усього року постійну освітленість панелей і "зависання" станції над певним місцем Землі; перетворення струму у СВЧ-випромінювання й передача його спрямованим пуком на наземну прийомну антену. Гідності СКЕС очевидні: збільшення щільності потоку сонячної радіації, розсіювання фонового тепла в космос (виключається небезпека теплового перегріву Землі), відсутність контакту із земною природою. У деяких проектах пропонувалося за допомогою системи великих дзеркал, розміщених на космічній станції, перетворювати сонячне світло в тепло, кип'ятити робочу рідину і її пором обертати турбіни з електрогенераторами. Але й у такому варіанті процес одержання енергії залишається дуже довгим: сонячне світло через тепло й механічний рух перетворюється в електрику, потім знову в електромагнітні хвилі для передачі на Землю, а потім, знову перетворюється в електрику. Кожний етап веде до втрат енергії; прийомні антени на Землі повинні займати величезні площі. Але гірше всього те, що СВЧ-промінь негативно впливає й на іоносферу Землі, і на живі організми. Існує кілька пропозицій і теоретичних розробок по передачі виробленої енергії по лазерному променю. На перший погляд лазерний промінь ідеально підходить для передачі енергії на відстань: він дає когерентний пучок, що майже не розходиться, світла з великою щільністю енергії, що полегшує приймання променя і його перетворення в електрику. Однак, саме висока концентрація енергії робить цю технологію небезпечної. Відстань від геостаціонарної орбіти до поверхні Землі - 36 тисяч кілометрів, і навіть ідеально сформований промінь, пройшовши таку відстань, буде мати діаметр освітлюваної поверхні в 100-200 метрів. Нагрівати цю поверхню він буде в десятки раз сильніше полуденного Сонця. Це може негативно позначитися на тваринному світі. Більше того, для ефективного перетворення енергії лазерного променя в електричну енергію необхідні приймачі - перетворювачі.

Не дуже давно японські інженери добилися перетворення сонячного світла в лазерне випромінювання із ККД - 42%. Існують і приймачі з непоганим ККД, що перетворюють лазерне світло в електрику. Але, ефективні передавачі й приймачі працюють у різних спектральних діапазонах і спільно застосовуватися не можуть. Так само не можливо використовувати лазерну передачу енергії в похмуру погоду. Однак роботи в цьому напрямку ведуться досить інтенсивно. Наприклад, у японському Університеті Кинки змогли 20 хвилин живитися лазером двигун мотодельтаплану з розмахом крила близько метра. Аналогічні роботи проводилися й в NASA.

Інший можливий спосіб доставки енергії на Землю - це радіохвилі надвисоких частот у діапазоні від 2,45 до 5,8 ITц. Вони майже не поглинаються атмосферою, не відбиваються іоносферою до того ж ефективно перетворяться в електрику. Ефективність перетворення, у цьому випадку, досягається за рахунок використання ректенів. Від англійських слів rectifying antenna (антена, що випрямляє). До звичайної дипольної антени розміром кілька сантиметрів (порядку довжини хвилі випромінювання) підключають швидкодіючий діод Шоттки. Безліч таких антен збирають у ґрати, що покриває досить більшу площу, і з'єднують між собою, щоб підсумувати вироблений у них електричний струм.

Ректенна, розрахована на сильний сигнал. Кожна електромагнітна хвиля що надходить із силою штовхає електрони в диполі то в одну, то в іншу сторону. Однак діод має різну провідність залежно від напрямку електричного струму й дозволяє струму, який виникає під впливом СВЧ-вилромінювання, іти тільки в одну сторону. Виходить пульсуючий постійний струм, причому в нього переходить більша частина прийнятої енергії вище частотного випромінювання.

Ще в 1964 році американський фізик Вільям Браун на телеканалі CBS демонстрував модель вертольота оснащеного такою ректенною. Енергію цей вертоліт, одержував від мікрохвильового випромінювача на Землі, і її вистачало, щоб тримати апарат у повітрі. Пізніше, займаючись проектом сонячних космічних електростанцій у Лабораторії реактивного руху NASA, Браун зміг передати 30 кВт на відстань в одну милю із ККД 84%. Де дуже гарний результат.

Крім чисто технічного завдання, пов'язаної із ККД фотоприймачів і необхідністю розгортання в космосі багатокілометрових сонячних панелей, залишилася неясної проблема стиску пучка випромінювання, який на відстані 36 тис. км (радіус геостаціонарної орбіти) повинен мати поперечний розмір не більше 10 км (граничний розмір наземної антени). Кут розходження пучка, як легко підрахувати, не повинен перевищувати 1'.

Незважаючи на принадність і простоту ідеї, настільки серйозні технічні труднощі швидко подолати неможливо. Однак уже починається практична реалізація таких проектів. Американська енергетична компанія Pacific Gas & Electric має намір укласти контракт на поставки сонячної енергії з космосу в енергомережу. Невелика компанія Solaren, створена досвідченими фахівцями з аерокосмічних технологій, обіцяє з 2016 р. на 15 наступних років забезпечити подачу в енергомережі штату Каліфорнія порядку 1000 ГВт•ч електроенергії в рік. Отримувати її планується на орбітальній сонячний електростанції, а передавати на Землю мікрохвильовим променем.

Група японських корпорацій на чолі з Mitsubishi планує побудувати першу у світі орбітальну сонячну електростанцію в рамках проекту Solarbird, Відповідно до проекту, електростанція повинна містити 40 штучних супутників, оснащених сонячними батареями. Вироблене ними електрика буде доставлятися на поверхню планети безконтактним способом за допомогою електромагнітних хвиль понад високочастотний діапазон. Ухвалювати сигнал буде величезне “дзеркало” діаметром близько 3 км, яке розмістять у пустельному районі океану.

Перевага орбітальної сонячної електростанції полягає в її незалежності від погодних умов. При потужності в 1 млн КВт подібна станція здатна працювати в 10 раз ефективніше, чим наземна. Очікується, що перший дослідний супутник буде запушений в 2016 році. Закінчення будівництві намічене на 202S р. Офіційним керівником проекту вважається компанії Mitsubishi Heavy Industries, але в самих дослідженнях крім двох засновники зайняте ще 16 японських промислових і наукових компаній. Найпершим завданням енергетиків визнане створення до 2013 року нової технології, яка дозволить бездротовим способом передавати електроенергію з космосу на планету. Як говорять дослідники, теоретично передавати його на Землю можна було б за допомогою мікрохвиль, однак як це зробити на практиці, поки ке ясно. Космічна електростанція на основі фотоелектричних панелей може бути дуже значимим альтернативним джерелом енергії, коли ресурси палива, шо спалюється, будуть виснажені. Компанії вважають, що нова технологія дозволить розмістити на орбіті гігаватну електростанцію. Для порівняння, таку ж потужність має атомний реактор на найбільшій у Європі Запорізької АЕС. Поки важко оцінити вартість космічної електроенергії в порівнянні із традиційними джерелами, однак цього гигавату буде досить для енергопостачання приблизно 294 тис. житлових будинків.

Тим часом у порівнянні з атомними електростанціями космічний генератор не буде представляти радіоактивної небезпеки для людей. За розрахунками експертів, для створення такого потужного генератора на орбіті буде потрібно змонтувати масив сонячних батарей загальною площею 4 кв. км на висоті 36 тис. км над Землею. Експерти говорять, що на відміну від наземних сонячних батарей космічні зможуть генерувати струм цілодобово без вихідних днів і перерв. Крім того, космічним панелям не перешкодить погана погода, а використання прямих сонячних променів дозволить батареям генерувати в три– чотири рази більше електрики, ніж їхнім наземним аналогам. Крім того, Хироши Йошида, глава токійської компанії Excalibur КК, також зайнятому в проекті, відзначає, що наука й космічні технології не стоять на місці й до 2040 року в руках людей повинні будуть з'явитися батареї, здатні генерувати в сотні раз більше електроенергії, чому існуючі панелі.

За словами дослідників, у найближчі 50 років космічний генератор навряд чи стане основним джерелом енергії, однак свою нішу орбітальна енергія точно займе. У першу чергу орбітальну електростанцію можна буде розглядати як аварійне джерело енергії, шо живить найбільш важливі об'єкти.

Дослідження можливості створення орбітальних електростанцій ведуться давно, але основними проблемами є передача енергії із супутника на Землю й надмірна вартість усієї конструкції. У той же час, ефективність сонячної електростанції в космосі набагато вище, чим на Землі.

Отриману в космосі енергії більш доцільно використовувати в космосі ж, не відправляючи її на Землю. На виробництво витрачається близько 90 % вироблюваної на планеті енергії. Основні її споживачі - металургія, машинобудування, хімічна промисловість. Вони ж, до речі, і головні забруднювачі навколишнього середовища. Обійтися без таких виробництв людство поки що не в змозі. Але ж можна забрати їх із Землі. Чому б не використовувати сировину, що добувається на Місяці або астероїдах, створивши на супутниках і астероїдах відповідні бази? Завдання, безумовно, найскладніша, і спорудження сонячних космічних електростанцій - тільки перший крок до її розв'язку. Будь-який варіант проекту сонячної космічної електростанції припускає, що це колосальне спорудження б причому не одне. Навіть сама маленька СКЕС повинна важити десятки тисяч тонн. І цю гігантську масу необхідно буде запустити на віддалену від Землі орбіту. Сучасні засоби виведення в стані доправити на низьку опорну орбіту необхідна кількість блоків, вузлів і панелей сонячних батарей. Щоб зменшити масу величезних дзеркал, що концентрують сонячне світло, можна зробити їх з найтоншої дзеркальної плівки, наприклад, у вигляді надувних конструкцій. Зібрані фрагменти сонячної космічної електричної станції потрібно доправити на високу орбіту й зістикувати там.

Але Сонце не єдине космічне джерело енергії, яким можуть скористатися земляни. Не виключене, що на інших небесних тілах є енергоносії, по своїй потужності в багато разів переважаючі наявні на нашій планеті. V поверхневих шарах місячного грунту, наприклад, знайдені запаси гелію-3, який на Землі відсутнє. Передбачається, що одержати термоядерну енергію із цього ізотопу простіше, чим з інших. Тим часом лічені кілограми гелію-3 задовольнять річку потребу в енергії всього людства.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші