6 Состояние ветроэнергетики и солнечной энергетики в мире

В етроэнергетические ресурсы Земли неиссякаемы и носят глобальный характер. Ветроэнергетические ресурсы не добываются. Они проявляются в большей или меньшей степени на различных широтах. Сильные ураганы, где скорость ветра в порывах достигает 45 – 60 м/с, сопровождающиеся ливнями и затоплениями больших территорий, свидетельствуют об изменении климата и увеличении в составе атмосферы конденсируемой части продуктов сгорания углеводородного топлива - водяного пара и переноса ее воздушными течениями по планете. В решении проблем сохранения климата Земли важнейшая роль принадлежит ветроэнергетике, каждый киловатт час которой предотвращает сжигание 320 – 350 Г угля. Ветроэнергетика является наиболее динамично развивающимся коммерческим видом использования возобновляемых, точнее, неисчерпаемых энергетических ресурсов земли. В настоящее время установленная мощность ветроэлектростанций (ВЭС) в мире составляет более 80 000 МВт, или 1,8% мировой генерирующей мощности. Происходит постоянный прирост мощности ВЭС до 20-30% в год. Интерес к развитию ветроэнергетики объясняется следующими факторами: 1) неисчерпаемый ресурс энергии, не имеющий цены; 2) отсутствие выбросов вредных веществ и парниковых газов при производстве электрической энергии; 3) конкурентная стоимость вырабатываемой электроэнергии; 4) развитый мировой рынок ветроэнергетических установок; 5)короткие сроки строительства ВЭС с адаптацией мощности ВЭС к требуемой нагрузке; 6)возможность децентрализованного обеспечения электроэнергией потребителей отдаленных районов. Сегодня более 70 стран мира имеют ВЭС в структуре электроэнергетики. Лидерами по установленной мощности ВЭС являются: Германия, Испания, США, Индия и Дания. Ряд других стран, включая Италию, Англию, Китай Японию, Португалию, Испанию имеют мощности ВЭС более 1000 МВт каждая. Предполагается, что уже к 2013г установленная мощность ВЭС в мире составит около 150 000 МВт. Ветроэнергетика рассматривается не только как источник энергии. Она обеспечивает социально-экономическое развитие, поддерживает энергетическую безопасность и снижает зависимость экономик от цен на топливо, создает рабочие места и создает возможности сокращения выбросов парниковых газов. Солнечная энергия должна играть заметную роль в обеспечении энергией, сокращении использования природных ресурсов и уменьшении деградации окружающей среды. Источник лучистой энергии - Солнце - раскалённый плазменный шар радиусом 696 тыс.км. Светимость Солнца 3,86х10 в 23 степени кВт, эффективная температура поверхности около 6000 К, химический состав: водород - около 90% , гелий – 10%, другие элементы – менее 0,1%.

Источник энергии Солнца – ядерные превращения водорода в гелий в центральной области Солнца,

где температура около 15 млн К. Энергия из недр Солнца к его поверхности переносится излучением, а затем во внешнем слое, толщиной около 0,2 радиуса шара – конвекцией. Интенсивность плазменных процессов на Солнце периодически – через 11 лет меняется. На Землю, находящуюся от Солнца на расстоянии 149 млн км поступает поток солнечной лучистой энергии мощностью около 2 10¹⁷Вт. Фотоэлектрический эффект и солнечная батарея являются основой новой отрасли энергетики – «фотовольтаики» - использования солнечного света для производства электрической энергии. Солнечный фотоэлемент изготавливается из пластины полупроводникового материала, например, кремния со строго дозированным содержанием специальных добавок, создающих области с P- и N- типами проводимости, размещаемой между электродами. Нижний электрод – пластина, верхний электрод – тонкие токосъемные сетки, которые предназначены для припайки к ним проводников. При использовании в качестве солнечного элемента аморфного или кристаллического кремния коллекторными материалами служат олово или индий. Полученные после сборки пластин ячейки в зависимости от размеров характеризуются величиной вырабатываемого ими напряжения и тока, пропорционально падающему на них излучению. Солнечный элемент представляет собой плёночную структуру, в которой под действием сета происходят P-N переходы, а на освещённом и теневом электродах возникает разность потенциалов, способная обеспечить протекание тока по замыкающим электроды проводникам. Это новый тип электростанций считается способным конкурировать со станциями, работающими на мазуте, газе и, тем более, на угле. Во многих странах мира успешно эксплуатируется СЭС мощностью от 10 МВт (площадь 52 Га, 1818 гелиостатов, бойлер на высоте 95 м, температура пара 510 С) до 100 МВт в Европе – Испания, Сицилия, Франция, Италия. В Японии наряду с несколькими действующими СЭС мощностью порядка 10 МВт сооружается СЭС мощностью 1000 МВт с гелиостатами площадью 30 км ² в море на мелководье. Тепловая мощность СЭС определяется из соотношения: здесь Е_о – солнечная радиация кВт/м²; F_з – площадь зеркал; R_з – отражательная способность зеркал (0,75); cos  = 0.75 – 0.8, учитывает угол падения излучения на гелиостаты при постоянном слежении за Солнцем и импульсном движении; A_s = 0,93-0,95 - коэффициент поглощения поверхности котла; К_зап. - коэффициент запыления = 0,85 при периодической чистке поверхности зеркал; K _тп = 0,85-0,95 - коэффициент тепловых потерь, N _сн = мощность электроприемников собственных нужд станции – питательных насосов, электроприводов поворота зеркал, наружное и внутреннее освещение.