Сегодня Вы узнаете, как работает солнечная электростанция, а также познакомитесь с её видами, достоинствами и недостатками. Начнём с понятия о солнечной энергетике. Солнечная энергетика – это направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения электрической энергии.
Солнечная электростанция (сокращённо СЭС) – сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции. СЭС считается альтернативным способом получения энергии. К таким источникам энергии можно отнести передвижные атомные электростанции (ПАЭ), электростанции, работающие на воде, воздухе и т.п. Солнечную энергию люди используют с древнейших времен.
Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах.
Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (сокращённо СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания и преобразования солнечной энергии в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы солнечных электростанций требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления. Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника солнечной энергии.
Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.
Виды и принцип работы солнечных электростанций
В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции башенного типа и солнечные электростанции распределенного (модульного) типа. Идея работы солнечных электростанций башенного типа, была высказана более 350 лет назад, однако строительство СЭС этого типа началось только в 1965г., а в 80-х годах был построен ряд мощных солнечных электростанций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.
- В башенных солнечных электростанциях используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Рисунок смотрите выше. Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550°С, воздух и другие газы — до 1000°С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100°С, жидкометаллические теплоносители — до 800°С.
Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанций мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 Га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га. Башенные СЭС мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250м. 
В СЭС распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель.
Самая крупная СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт. При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны, чем башенные. В СЭС модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.
СЭС использующие параболические концентраторы — принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе. Конструкция СЭС: на конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор. А турбогенератор при помощи пара приходит в движение и вырабатывает электричество. Затем это электричество поступает на трансформатор, потом на ЛЭП (линия электропередач) и в конце в Ваш дом.
Достоинства солнечных электростанций
- Общедоступность и неисчерпаемость источника.
- Полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить характеристику отражательной способности земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
Недостатки солнечных электростанций
- Зависимость от погоды и времени суток.
- Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
- При промышленном производстве – необходимость дублирования СЭС маневренными, сопоставимой мощности.
- Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
- Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
- Нагрев атмосферы над электростанцией.
Теперь Вы знаете, как устроена солнечная электростанция, а также познакомились с её видами. Успехов Вам))