В табл. 9.3 приведены данные по развитию рынка фотоэлектричества в мире в конце XX в.

Таблица 9.3. Данные по мировому рынку развития фотоэлектричества Объем продаж солнечных элементов, МВт, по годам Страна 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 США 22,44 25,64 34,75 38,85 51,00 53,70 60,80 78,50 Япония 16,70 16,50 16,40 21,20 35,00 49,00 80,00 116,70 Европа 16,55 21,70 20,10 18,80 30,40 33,50 40,00 58,50 Прочие 4,40 5,60 6,35 9,75 9,40 18,70 20,50 24,20 Всего 60,09 69,44 77,60 88,60 125,80 154,90 201,30 277,90

Существуют и расширяются национальные программы и политика в области РУ-энерге­тики. Необходимо отметить важнейшую роль государственной поддержки как исследова­ний, так и рынка возобновляемой энергетики в мире.

Российская Федерация — крупнейшее по территории государство в мире. Площадь, за­нимаемая Российской Федерацией, составляет более 17 млн кв. км. Крайняя северная точка расположена на 82° северной широты, крайняя южная точка — 41° северной широты. Раз­ница составляет 41° или 4,6 тыс. км. Протяженность с запада на восток — более 9 тыс. км.

Россия обладает значительным энергетическим потенциалом в области возобновляемых источников энергии, в частности, в РУ-энергетике. Для оценки перспектив использования РУ-энергетики в России необходимо, кроме геофизических характеристик, знать и особен­ности национальной энергетической системы.

Важной характерной чертой существующей энергетической системы России является ее высокая централизация. Около 90% электроэнергии производится крупными электростан­циями, объединенными в единую энергетическую систему страны. Практически все насе­ленные пункты присоединены к электрическим сетям, 87% населения получает электро­энергию централизованно. Однако большая часть обширной территории России с малой плотностью населения не присоединена к централизованным электрическим сетям. По оценкам — это около 10 млн человек, живущих на Севере и Дальнем Востоке страны.

Расширяющееся строительство в зонах отдыха населения требует строительства линий электропередачи или использования возобновляемых источников энергии. Количество та­ких потребителей электроэнергии составляет около 5 млн.

Возможный рынок РУ-энергетики в России с учетом возможных потребителей, сниже­ния запасов органического топлива, увеличения стоимости электроэнергии можно оценить в 3000 МВт. По мере роста требований к экологии, развитию энергосберегающих техноло­гий этот рынок может быть увеличен до 10 000 МВт.

Широкое использование РУ-энергетических систем может быть связано с различными областями применения: от малых энергетических станций (до 100 Вт), средних энергосис­тем до 1 кВт и больших станций с мощностью более 1 кВт.

Маломощные станции могут использоваться во всех районах страны. Станции средней и большой мощности являются, как правило, стационарными, и их применение сильно зави­сит от местоположения потребителя.

Наиболее перспективными для использования РУ-энергетики являются южные районы страны, Якутия, Бурятия.

Наилучший эффект могут дать гибридные энергетические системы. Использование гиб­ридных станций, используюших энергию различных источников (вода, уголь, энергия Солнца, ветер и т. д.), решает проблему круглогодичного применения возобновляемой энер­гии. По всей видимости, возможно применение многофункциональных энергетических сис­тем, использующих энергию ряда источников: солнца, ветра, гидроэнергетики, низкопотен­циального тепла и т. д.

В России проблемами фотоэлектричества занимаются очень давно. В результате много­летних исследований в области технологии и применения РУ-энергетики накоплен большой опыт и имеются широкие возможности по ее развитию.

Наибольшее развитие получили следующие направления:

- производство солнечных элементов на основе монокристаллического кремния (эффективность — до 15%, производственные мощности — около 3 МВт);

- производство солнечных элементов на основе аморфного кремния (производственные мощности — 1 МВт);

- производство солнечных элементов на основе соединения А3В5 (эффективность —

До 19%);

- производство РУ-модулей.

Россия продает на внешний рынок около 3 млн кремниевых пластин для солнечных элементов. Максимальный объем продаж солнечных элементов, оцененный по производст­ву кремния, в настоящее время может составить около 5 МВт.

Основные направления исследований в области РУ-энергетики:

- новые технологии получения кремния;

- с-Б1 солнечные элементы с кпд более 16% и солнечные элементы на основе поликри - сталлического кремния р-Б1 с кпд 14%;

- солнечные элементы на основе А3В5 для космического и наземного использования;

- технология получения солнечных элементов на базе новых материалов;

- высокоэффективные инверторы;

- РУ-энергетические системы.

Направления исследований связаны с решение двух глобальных проблем:

- снижение стоимости элементов РУ-систем, прежде всего, солнечных элементов;

- повышение эффективности РУ-систем.

В России в настоящее время нет единой государственной программы по возобновляе­мым источникам энергии, в том числе и по РУ-энергетике.

Главной проблемой развития РУ-энергетики в России, как, в общем, всей энергети­ки на основе возобновляемых источников считается слабое участие государства в разви­тии этого направления. Прежде всего, несовершенное законодательное обеспечение, крайне низкие стимулы развития возобновляемой энергетики, недостаточное инвести­рование.

Оптимистический взгляд на решение этой проблемы основан на том, что, во-первых, общая тенденция развития возобновляемой энергетики в мире приведет к необходимо­сти ее развития в России. Во-вторых, активная работа специалистов области РУ-энерге - тики, серьезный научный и технический потенциал в этой области на предприятиях

России. В-третьих, большие природные ресурсы для развития возобновляемой энерге­тики.

Тесты

9.1. Что называется оптоэлектронным блокинг-генератором:

А) генератор прямоугольных импульсов;

Б) генератор синусоидальных импульсов;

В) генератор колебаний пилообразной формы;

Г) генератор трапециидальных импульсов?

9.2. Какие особенности имеют оптоэлектронные ключи:

А) малую потребляемую мощность;

Б) большую мощность, потребляемую цепями управления;

В) плохую гальваническую развязку цепей управления и сигнала;

Г) хорошую гальваническую развязку цепей управления и сигнала?

9.3. В каком режиме используются фотодиоды оптоэлектронной микросхемы типа К249КН1:

А) фотодиодном;

Б) фоторезистивном;

В) лавинном;

Г) режиме фотоЭДС?

9.4. Какие особенности имеют логические оптоэлектронные элементы:

А) плохую развязку цепей управления и сигнала;

Б) хорошую развязку цепей управления и сигнала;

В) малую мощность потребляемую цепями управления;

Г) существенную мощность потребляемую цепями управления?

9.5. От чего зависит длительность рабочего хода оптоэлектронного ГЛИН:

А) входного тока СИД;

Б) фотоЭДС р-и-перехода транзистора;

В) значения емкости;

Г) напряжения питания?

9.6. От чего зависит частота оптоэлектронного генератора с мостом Вина:

А) коэффициента усиления операционного усилителя;

Б) сопротивлений элементов цепи отрицательной обратной связи (ООС);

В) сопротивления фоторезисторов;

Г) емкостей полосовой фазирующей цепи?

9.7. Какой принцип реализуется при считывании информации с компакт-дисков:

А) аналоговой демодуляции;

Б) голографического считывания информации;

В) счета числа впадин и площадок дорожек компакт-диска;

Г) отражения лазерного луча от площадок, образующих дорожки?

9.8. Выберите элемент, который выполняет операцию ИЛИ (рис. 1).

9.9. Выберите элемент, который выполняет операцию И-НЕ (рис. 1).

9.10. Используя рис. 1, в выберите элемент, который выполняет операцию ИЛИ-НЕ.

О-Ч

Ф1 —Г и ФТ1

<ь?—К ФТ2

Рис.1

Ответы

Глава 1. Введение в оптоэлектронику Тест 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 Ответ В Б Г А Е, г, д, б, а, ж, в В Б А В А

Глава 2. Физические основы оптоэлектроники Тест 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 Ответ Б А А Б В В Г В, г Б Б

Глава 3. Оптические волноводы Тест 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Ответ Б Б В Б А Г А А, г Е Г

Глава 4. Источники некогерентного излучения Тест 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 Ответ Б Б В Г А Б А Д, е Б, е 3

Глава 5. Приборы когерентного излучения Тест 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Ответ / 2 1 2 1 2 1 3 3 £7, б

Глава 6. Полупроводниковые фотоприемные приборы Тест 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 Ответ / Г з Е 4 Б Г В, г Б Б Б

Глава 7. Оптроны Тест 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 Ответ <? А Б В, г А Б 1 2 4 5

Глава 8. Индикаторные приборы Тест 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 Ответ В В 1 2 5, 7 1 3 4 5 6

Глава 9. Применение оптоэлектронных приборов Тест 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 Ответ А Б, г Г Б, г С, 2 Е, г Г Б В Г