Производство электричества – новые технологии
Любая система электричества в своей основе имеет источник, то есть некое устройство, преобразующее энергию других видов в электрическую. Их принято классифицировать по виду преобразуемой энергии:
- Механические (динамо-машины, генераторы).
- Тепловые (ТЭС).
- Световые (солнечные электростанции).
- Химические (гальванические элементы) и т. д.
Всеобщая электрификация когда-то дала настоящий толчок развитию индустрии, но в результате человек оказался в углеводородном плену. В еще не таком далеком прошлом эта проблема не казалась серьезной, но теперь вопрос о необходимости перехода на иные источники энергии встал очень остро.
Результатом стали разработки по использованию других видов энергии для производства электричества. Итог таких разработок – появление новых типов электростанций. В качестве только одного такого примера можно привести осмотическую станцию, заработавшую в Норвегии в 2009 году. В основе ее работы лежит разность в солености между морской и пресной водой.
Новые технологии в производстве электроэнергии – энергия солнца
Возможность использовать альтернативные источники электричества изучается уже давно. В этом вопросе удалось добиться немалых результатов. Возможность преобразования солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах позволила бы решить проблему энергопроизводства.
Производство электричества с использованием солнечной энергии возможно двумя способами – непосредственным преобразованием и преобразованием с помощью теплоносителя. В последнее время активно стали вестись разработки вариантов космических электростанций. Рассмотрим технологии, развитие которых можно считать весьма успешными – солнечные батареи и солнечные концентраторы.
В основе работы солнечных батарей является хорошо известный еще со школьной скамьи p-n переход. Батарея изготавливается из кремния. КПД солнечной батареи зависит от материала его изготовления. Для монокристаллического кремния он составляет 17%, поликристаллического – 15%, аморфного – 12%.
Как правило, чистый кремний применяется редко, так как это сильно удорожает производство батарей. Кроме того, примеси бора, мышьяка, селена, кадмия, меди и других веществ позволяют увеличить устойчивость конструкции к воздействию внешней среды. Эффективность использования такой батареи напрямую зависит от уровня освещенности.
Решение проблемы низкой эффективности солнечных батарей привело к появлению концентраторов энергии. Самый простой пример концентраторов – система зеркал. Они собирают и направляют солнечный свет на батарею.
Вроде бы все логично, эффективность должна повыситься, но вместе с повышением КПД появилась новая проблема – перегрев батарей. Решение этой проблемы предложили ученые из разных стран, но пожалуй, один из самых перспективных – голографический способ, разработанный американской компанией Prism Solar Technologies.
Голографические пленки позволили решить проблему концентрации солнечной энергии и использовать его без риска перегрева батареи, а значит, без необходимости ее постоянного принудительного охлаждения в ходе работы. Применение голографических пленок имеет еще один неожиданный «плюс» – позволяет снизить количество батарей.
Разработок в области преобразования солнечной энергии множество. Они находятся на разных стадиях, имеют свои плюсы и минусы. Тем не менее, уже сейчас можно сказать, что возможность применения альтернативных источников энергии существует. Эти источники можно активно использовать, отказавшись от применения углеводородов или, как минимум, существенно снизив их значение в энергетике.