Сонячна електростанція (СЕС)

Сонячна електростанція (СЕС) являє собою інженерну споруду, призначену для перетворення сонячної радіації в електричну енергію. 

  Сонячні електростанції перетворять енергію сонячної радіації в електроенергію. Вони бувають два види:

1. Фотоелектричні - безпосередньо перетворять сонячної енергії в електроенергію з допомогою фотоелектричного генератора.

2. Термодинамические - перетворять сонячної енергії в теплову, а в електричну; потужність термодинамічних сонячних електростанцій вище, ніж потужність фотоелектричних станцій. 

 Фотоелектричні сонячні електростанції

Головним елементом фотоелектричних станцій є сонячні батареї. Вони складаються з тонких плівок кремнію чи інших напівпровідникових матеріалів і може перетворювати сонячної енергії постійно електричний струм.

Фотоелектричні перетворювачі відрізняються надійністю, стабільністю, а термін їхньої служби мало обмежений. Вони можуть перетворювати як прямий, так і розсіяне сонячне світло. Невелика маса, простота обслуговування, модульний тип конструкції дозволяє створювати установки будь-який потужності. До вад сонячних батарей можна віднести високу вартість будівництва і низький ККД.

Сонячні батареї застосовують в енергопостачання автономних споживачів малої потужності, малопотужної радіоелектронної апаратури, приводах експериментальних електромобілів і літаків. Мабуть, у майбутньому їм знайдуть використання у опаленні і електропостачанні житлових будинків.

 Термодинамічні сонячні електростанції

У устрої термодинамічних сонячних електростанцій використовують теплообмінні елементи з селективним світло-поглиющим покриттям. Вони можуть поглинати до 97% сонячного світла. Ці елементи за рахунок звичайного сонячного висвітлення можуть нагріватися до 200°С і більше. З допомогою них воду перетворюють на пар у звичайних парових казанах, що дозволяє їм отримати ефективний термодинамічний цикл в паровій турбині. ККД сонячної паротурбинної установки може становити 20%.

За підсумками цього ефекту розробили конструкцію аеростатної сонячної електростанції. Джерелом енергії у ній є балон аеростата, заповнений водяникам пором. Зовнішня частина балона пропускає стане сонячне проміння, а внутрішня покрита селективним світлопоглинающим покриттям, і дозволяє нагрівати вміст балона до150-180°С. Отриманий всередині пар матиме температуру130-150°С, а тиск таку ж як атмосферне.

Розпиляючи воду всередині балона з перегрітим паром, отримують генерацію пари.

Пара з балона відводиться в парову турбіну у вигляді гнучкого паропроводу і при виході з турбіни перетворюється в конденсаторі на воду. З нього з допомогою насоса подають знову на балон. За рахунок цього пара накопичена протягом дня, працює на електростанції і вночі. Протягом діб потужність турбогенератора можна регулювати відповідно до потреб.

Головною проблемою є спосіб розміщення сонячних аеростатних електростанцій. Такі електростанції можна розміщувати над землею, над морем чи горах. У кожному випадку є свої плюси та мінуси. Тут слід все враховуватиме й довжину паропроводу, й місце розташування турбогенератора, і те, щоб балони не заважали руху літаків. Загалом можна охарактеризувати СЕС так:

 Переваги:

• Загальнодоступність і невичерпність джерела. 
  
• Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища

 
Недоліки:

• Потік сонячної енергії на поверхні Землі сильно залежить від широти і клімату. У різних місцевостях середня кількість сонячних днів в році може дуже сильно відрізнятися.
• Сонячна електростанція не працює вночі і недостатньо ефективно працює у ранкових і вечірніх сутінках. При цьому пік електроспоживання припадає саме на вечірні години. Крім того, потужність електростанції може стрімко і несподівано коливатися через зміни погоди. Для подолання цих недоліків потрібно або використовувати ефективні електричні акумулятори (на сьогоднішній день це невирішена проблема), або будувати гідроакумулюючі станції, які теж займають велику територію, або використовувати концепцію водневої енергетики, яка також поки далека від економічної ефективності.
• Висока ціна сонячних фотоелементів. Ймовірно, з розвитком технології цей недолік подолають. В 1990–2005 рр. ціни на фотоелементи знижувалися в середньому на 4% на рік.
• Недостатній ККД сонячних елементів (ймовірно, буде незабаром збільшений).
• Поверхню фотопанелей потрібно очищати від пилу і інших забруднень. При їх площі в декілька квадратних кілометрів це може викликати утруднення.
• Ефективність фотоелектричних елементів помітно падає при їх нагріванні, тому виникає необхідність в установці систем охолоджування, зазвичай водяних.
• Через 30 років експлуатації ефективність фотоелектричних елементів починає знижуватися.

Кримські СЕС:

З інвестиціями австрійської компанії Activ Solar GmbH на території Криму було збудовано дві потужні сонячні ЕС: Перово та Охотніково (Крим). Обидві мають сумарну потужність 160 мегаватт, тобто по 80 мегаватт кожна. Це велика цифра наприклад: весь Китай має 400 мегаватт, Франція – 500 мегаватт..