Производство электрической энергии из лучистой энергии солнца в настоящее время развивается по двум основным направлениям: 1 — путем термодинамического преобразования

солнечной энергии и 2 — путем фотоэлектрического преобразования,

Для крупномасштабной энергетики первое направление может быть реализовано двумя способами — в виде солнечной электростанции (СЭС) с центральным приемником (рис. 2.15) и виде СЭС с распределенными параметрами (модульного типа, рис. 2.16).

Принцип работы СЭС с центральным приемником следующий: солнечная радиация отражается множеством управляемых зеркал (гелиостатов) на центральный приемник, расположенный на высокой башне. В приемнике рабочее тело (вода) нагревается до до температуры выше 400°С и направляется в паровую турбину. Дальнейшее преобразование теплоты в электроэнергию не отличается от обычных ТЭС. Система слежения и ориентации за солнцем обеспечивает постоянную концентрацию на приемнике.

Необходимым условием нормальной работы СЭС является наличие аккумуляторов тепловой энергии, чтобы обеспечить работу в ночные часы и в пасмурные дни.

СЭС башенного типа не нашли широкого применения прежде всего из-за высоких удельных капиталовложений и высокой себестоимости получаемой электрической энергии, которые,

Более экономичны СЭС модульного типа, у которых отсутствует сложная система двухкоординатной ориентации. Параболоцилиндрические системы с одной степенью свободы обеспечивают концентрацию солнечных лучей на трубчатом теплообменнике. Благодаря этому теплоноситель нагревается с помощью параболических концентраторов, представляющих отдельно стоящие модули до 300°С. Нагретый теплоноситель собирается от всех модулей и по трубопроводу направляется в турбогенератор. Схема такой установки представлена нарис. 2.17.

Рис. 2.18 Энергетические пути преобразования солнечной энергии

Прямое получение электрической энергии из солнечного излучения осуществляется в фотоэлектрических преобразователях. Основным элементом таких устройств являются фотоэлектрические батареи (фотоэлементы или солнечные элементы). Они представляют собой полупроводник, в котором под действием солнечной радиации проявляется фотоэлектрический эффект.

Эффект возникает в результате воздействия солнечного излучения на поверхностные слои полупроводника толщиной 2-3 мкм, при котором высвобождается некоторое количество электронов. В результате этого в теле между облучаемой поверхностью и его теневой стороной возникает разность электрических потенциалов около 0.5 В. Если их соединить проводником, то в нем возникнет электрический ток.

Большинство фотобатарей изготавливается из кремниевых элементов. Коэффициент полезного действия таких элементов при

интенсивности светового излучения 1 кВт/м2 может достигать 15-19

%.

В фотобатареях могут использоваться и другие материалы, например: сульфид кадмия, арсенид галия и др. На рис. 2.19 показано изменение КПД солнечных элементов из различных материалов за последние 30

Если отдельные полупроводниковые фотоэлементы соединить последовательно или параллельно в батареи с требуемой мощностью током и напряжением.

Основными достоинствами фотоэлектрических установок являются:

- сравнительная простота в изготовлении;

- долговечность;

-отсутствие механических потерь в процессе преобразования энергии;

- простота в обслуживании;

- исключение загрязнения при эксплуатации окружающей среды вредными выбросами.

Солнечные батареи также нашли широкое распространение в космической технике. Ими оборудованы практически все космические аппараты.