Концентраторы солнечных лучей

В детстве, почти каждый из нас пробовал использовать энергию солнца через линзу, выжигая на дощечке имена или подпаливая бумагу. О линзе, как концентраторе солнечных лучей мы не знали. Ее воспринимали как игрушку или очередным детским увлечением.

Подготавливая материал очередной статьи, я все время ловлю себя на мысли, что масса полезной и познавательной информации приходит от моих коллег из социальных сетей. Вот и в этот раз, из группы facebook «Дом твоей мечты» пришла информация о концентраторах солнечного света, на основе сферических линз.

Да, да тех самых линз, которыми мы так любили играться в детстве. Но только линзы изготовлены по новой технологии, так называемые линзы Френеля (Август Френель – французский математик 19 век). Ранее линзы Френеля использовались только в маяках для усиления силы света от лампы для увеличения расстояния видимости.

Никто ранее не догадывался, что этот эффект можно применить для создания мощных солнечных батарей или солнечных печей. Результатом эксперимента, который провели ученые из НАСА с этими линзами, стала миниатюрная солнечная система, под названием SolarVolt.

Новая установка за счет линз Френеля увеличила световой поток в двадцать раз. При этом конечное производство электричества увеличилось на 15 процентов. В солнечных панелях использовали такие линзы толщиной всего в 0,2 миллиметра.

При помощи линз концентрация солнечного света происходит на меньшей площади, что дает возможность уменьшить габаритные размеры установки, не теряя при этом количество вырабатываемой электроэнергии. По новой технологии значительно уменьшаются размеры солнечных панелей, а при реконструкции уже существующих станций повысится их производительность при той же занимаемой площади.

Новая технология увеличения эффективности начала применяться в космической технике на космических кораблях для запуска ионного двигателя. Но опустимся с космических высот на землю и попытаемся разобраться, где же можно использовать эффект линзы, как концентратора солнечного света.

Для более детального описания данной новой технологии я использовал ту информацию, которые прислали мои коллеги.

«Концентраторы солнечных лучей могут быть использованы в двух направлениях. Одно из них – применение линз, которые помещаются поверх фотоэлементов. За счёт размещения на солнечной батарее этих специальных линз в восемь раз повышается концентрация светового потока. Таким образом, появляется возможность уменьшить количество фотоэлементов арсенида галлия, которые составляют основную часть стоимости солнечных батарей.

А второе, использование солнечного света для работы солнечных печей.

Солнечные линзовые панели.

Самодельные солнечные панели с применением линз были установлены в Калифорнии, еще в 1998 году, для обеспечения электричеством частного дома. Последние 10 лет учеными разных стран достигнуты большие успехи в технологиях по изготовления тонких линз для солнечных электрических панелей.

Самой известной крупной компанией, которая попыталась масштабно внедрить линзовые солнечные панели, стала компания SolFocus (Калифорния США). В 2006 году им удалось разработать компактные линзовые солнечные панели. На их создание использовалось гораздо меньше кремния, чем на обычные панели, так как они использовали линзы и зеркала, чтобы сконцентрировать солнечный свет.

Такие концентраторы солнечного света увеличивали солнечную энергию в 500 раз, и таким образом они наращивали продуктивность фотоэлементов. Что в то время сокращало расходы на производство солнечной энергии практически на 40%.

Однако, по заключению разработчиков, систем SolFocus, есть одно но: «При использовании системы фотогальванических панелей вы захватываете только небольшой кусочек неба, поэтому очень важно, чтобы система могла следовать за солнцем от рассвета до заката» (автор).

За последующие 5 лет компания SolFocus реализовала несколько крупных проектов и собрала около 230 млн. $ инвестиций. Системы SolFocus установлены и работают в 13 странах от США (на Гавайском острове Кона, а также в Калифорнии и Колорадо) до острова Крит, и вплоть до Саудовской Аравии, Малайзии и малонаселённых областей Австралии.

Это модульная система, и поэтому мощность комплексов фотогальванических панелей может быть от нескольких сотен киловатт до более 50 мегаватт. Однако, учитывая тот фактор, что для постоянного движения панели SolFocus нужен актуатор (механизм приводящий в движение солнечную панель, который находится в задней ее части), что связано с большими эксплуатационными расходами по техническому обслуживанию, данное направление не получило интенсивного развития.

Кроме американцев, в направлении создания концентраторов солнечных лучей для получения электрической энергии трудились российские ученые (Петербург) и немецкие. Последним удалось при помощи такой технологии увеличить КПД солнечных панелей до 40%, а в полевых испытаниях эффективность установки достигла 28,5%.»

Источник — Родовид

В заключении можно сказать, что получение электроэнергии от солнечных панелей с применением линз, гораздо эффективней, чем традиционные плоские солнечные панели. Важен факт, что данная технология может применяться как в быту (частное домостроение) так и в промышленном масштабе, при строительстве солнечных электростанций. Мы надеемся, что данное направление займет достойное место среди возобновляемых источников энергии.

Понравилась статья, поделись с друзьями. Ваши отзывы и пожелания в комментариях всегда приветствуются.