зовнішній фотоефект, що представляє собою виривання електронів з поверхні металу під дією світлового потоку;
п‚· внутрішній фотоефект - зміна електропровідності напівпровідників і діелектриків під дією світла;
п‚· фотоефект замикаючого шару, що полягає в наступному. При зіткненні напівпровідників, що мають електронну (n - типу) і діркову (р - типу) провідності, на межі розділу утворюється контактна різниця потенціалів внаслідок дифузії електронів. Якщо напівпровідник р - типу висвітлюється, то його електрони, поглинаючи кванти світла, переходять в напівпровідник з електронною провідністю.
Для енергетичних цілей застосуємо останній вид фотоефекту. Пристрої, що реалізують даний вид фотоефекту, називаються фотоелектричними перетворювачами (ФЕП).
Для зниження вартості ФЕП і підвищення їх загальної ефективності використовуються різні системи концентрування сонячного випромінювання: полімерні оптичні лінзи; лінзи Френеля з точковою фокусуванням. p> Стратегія розвитку сонячної енергетики в Росії базується на наступних положеннях. Найближчим етапом повинно з'явитися дослідно-промислове освоєння даної технології виробництва електроенергії, для чого необхідно проектування і спорудження двох-трьох експериментальних і промислових СЕС потужністю 1 ... 3 МВт в різних регіонах країни. Зокрема, доцільно відновлення робіт на експериментальній Кисловодської сонячної фотоелектричної станції, для якої виконано техніко-економічне обгрунтування. Найбільш перспективні з кліматичних умовами для будівництва СЕС Нижнє Поволжя, Північний Кавказ, Південне Забайкаллі, південь Хабаровського краю і Приморський край. Середньорічна кількість годин роботи СЕС різних типів в цих районах складе: 1700 ... 2500 годин на рік для теплових і фотоелектричних станцій з концентраторами сонячного випромінювання і 2000 ... 3000 годин для СЕС з ФЕП без концентрації сонячної радіації. p> У період до 2015 р. на основі отриманого досвіду доцільно створення і освоєння 1 або 2 СЕС потужністю 10 ... 20 МВт.
Космічні сонячні системи. Величезна кількість сонячної енергії, що приходить на Землю (приблизно 0,15 МВт Г— год на 1 м 2 поверхні на рік), важко використовувати через низьку щільності сонячної радіації і залежності її інтенсивності від хмарності і часу року. В даний час є технічні можливості для створення СЕС, що розміщуються на іськуственних супутниках Землі з геостаціонарної орбітою. У цьому випадку сонячна енергія буде акумулюватися безперервно. Передача енергії на Землю повинна здійснюватися за надвисокочастотні (НВЧ) каналу з довжиною хвилі 10 см (Частота 2,4 ГГц). p> Космічні сонячні електростанції можуть бути спроектовані на корисну електричну потужність 3 ... 20 ГВт. Розміри КСЕС з вихідною потужністю 5 ГВт оцінюються наступним чином:
п‚· сумарна поверхню батареї ............... 20 км 2 ;
п‚· діаметр передавальної антени .................. 1 км 2 ;
п‚· діаметр прийомної антени ..................... 7 ... 12 км.
Сонячна батарея КСЕС може побудована на ФЕП двох типів:
п‚· на основі кремнію:
п‚· на основі арсеніду галію.
При використанні зазначених ФЕП загальна маса КСЕС потужністю 5 ГВт складе більше 12000 тонн. Слід відзначити, що кремнієві перетворювачі досить дорогі, тому що виробництво монокристалів високої чистоти дуже трудомістким. Галієві перетворювачі мають більш високий ККД, однак їх застосування обмежується низьким рівнем запасів галію в природі, а також труднощами його видобутку і переробки.
Крім фотоелектричного способу отримання електроенергії на КСЕС розробляються проекти космічних станцій з іншими принципами перетворення енергії:
п‚· газо і паротурбінні:
п‚· на основі МГД - генераторів;
п‚· термоемісійні;
п‚· термоелектричні.
Найбільшого поширення набули проекти, що використовують традиційні паро-та газотурбінні замкнуті схеми. Основні їхні переваги полягають у більш високому, ніж у ФЕП коефіцієнті корисної дії (до 40% проти 14-16%), добре розроблених технологіях, наявності розвиненої промислової бази для виготовлення основних агрегатів.
Процес виробництва ЕЕ включає наступні стадії. За допомогою концентраторів у формі параболоїдів обертання збирається сонячне світло і спрямовується на теплоприемник. В якості робочого тіла використовується інертний газ (наприклад, аргон), який при температурі 1000 ... 1300 К обертає турбіну. Відпрацьований газ охолоджується в рекуператорі і знову подається в теплоприемник. Загальний ККД всієї установки становить 18%. Питома маса на 1 кВт потужності дорівнює 12 кг, що майже в два рази менше ніж у КСЕС з ФЕП. Основний недолік розглянутої схеми полягає в наявності обертових вузлів, що знижує експлуатаційну надійність установки, а це в умовах космосу має першорядне значення. Даний недолік може бути усунений шляхом застосування МГД - генераторів. При цьому чер...
