Päikeseelektrijaam (0)

Päikeseelektrijaam
Mis on päikeseelektrijaam?
Päikese-soojuselektrijaam
on päikesekiirgust
kontsentreeriv
päikeseelektrijaam, mis kasutab
päikesekiirguse neeldumist
ainetes.
Päikese-soojuselektrijaamad jagunevad:
Torn-päikeseelektrijaamad
Rennpeegel-päikeseelektrijaamad
Tiik-päikeseelektrijaamad
Õhuvoolu-päikeseelektrijaamad
Fotoelelement- ehk fotogalvaanilised
päikeseelektrijaamad
Ja neid kasutatakse kahel viisil:
1) kiirguse kontsentreerimisega peegel-
või läätssüsteemide abil (nt
paraboloidpeegel- ja torntüüpi
päikeseelektrijaamad),
2) kiirguse kontsentreerimiseta (nt
õhuturbiin- ja tiiktüüpi
päikeseelektrijaamad ja enamik
fotoelektrilisi elektrijaamu).
Torn-päikeseelektrijaamades
kasutatakse päikesekiirguse
kontsentreerimiseks automaatselt,
järgiv- või programmjuhtimisega
elektriajami abil pööratavaid
tasapeegleid (heliostaate), mis
suunavad kiirguse väiksemapinnalisele,
suure neeldumisteguriga (nt 0,95 või
enam) vastuvõtuseadisele (joonis 1.)
Torn-päikeseelektrijaam
1 päikese suunda järgiva
ajamiga peegel
2 torn
3 kiirguse vastuvõtuseadis
4 kõrge keemistäpiga vedel Joonis 1.
soojuskandja
5 aurugeneraator
6 soojussalvesti
7 auruturbiin-generaator- agregaat
8 kondensaator
9 soojuskandja varu
Seni ehitatud torn-päikeseelektrijaamades on ühe heliostaadi pindala kuni
ligikaudu 100 m2 ja heliostaatide arv kuni 2500. Kiirgusvastuvõtja
vastuvõtupinnal saavutatakse tavaliselt kiiritustihedus kuni 600 kW/m2, mis
võimaldab kuumutada soojuskandjat (nt sünteetilist õlitaolist vedelikku või
leelismetallinitraati) temperatuurini kuni ligikaudu 1000 oC. Enamasti
kasutatakse siiski madalamat temperatuuri (500...600 oC).
Rennpeegel-elektrijaam
Mõnevõrra lihtsama ehitusega on
parabool silinderpinnal põhinevate
rennpeeglitega päikeseelektrijaamad,
mille ehituspõhimõte on esitatud
joonisel 2.
Rennpeegel-elektrijaam
1 päikesekiirgus
2 rennpeeglite väli
3 kõrge keemistäpiga
vedel soojuskandja
4 aurugeneraator
5 soojussalvesti
6 auruturbiin-generaator Joonis 2.
agregaat
7 kondensaator
8 soojuskandja varu
Kõrge keemistäpiga vedel soojuskandja kulgeb
mustapinnalistes suure neeldumisteguriga
terastorudes, mis on paigutatud rennpeeglite
fookusesse, ja kuumeneb enamasti temperatuurini
300...400 oC; aurugeneraatoris jahtub see
tavaliselt temperatuurini 120...130 oC.
Soojuskadude vähendamiseks on eelnimetatud
terastorud ümbritsetud veel klaastorudega.
Rennpeegli laius on tavaliselt 2...5 m ja pikkus kuni
150 m. Erinevalt heliostaatidest saab
paraboloidrennidel muuta päikese järgimisel
üksnes kaldenurka, mitte aga rõhtsat suunanurka.
Seetõttu on päikesekiirguse kasutustegur selles
süsteemis väiksem (tavaliselt 10...12 %),.
Tiik-elektrijaam
Päikesetiik kujutab endast madalat (tavaliselt sügavusega
ligikaudu 3 m) veega täidetud basseini, mille põhjakihi vee tihedus
on mingi soola lahustamise teel muudetud suuremaks kui ülemiste
kihtide oma. Pinnakihi läbipaistvuse ja põhja tumeda pinnakatte tõttu
neeldub päikesekiirgus vee põhjakihis, mistõttu selle temperatuur
tõuseb väärtuseni 90 oC või isegi kõrgemale, pinnakihi temperatuur
jääb aga tavaliselt tasemele ligikaudu 30 oC. Konvektiivset
soojusülekannet põhjakihist pinnakihti takistab põhjakihi suurem
tihedus. Kuumenenud soolalahust saab kasutada madala
keemistäpiga soojuskandja aurustamiseks, kusjuures aur
suunatakse sellekohase eriehitusega auruturbiini (joonis 3)
Tiik-elektrijaam
1 päikesekiirgus
2 päikesetiik
3 lainetusvastane võrk
4 vee lahja pinnakiht
5 vee keskkiht
6 vee suure soolsusega
põhjakiht
7 kuum soolalahus Joonis 3.
8 aurusti
9 madala keemistäpiga vedeliku aur
10 auruturbiin-generaator-agregaat
11 kondensaator
Turbiini juurde kuuluva kondensaatori jahutusvett võib võtta sama tiigi
pinnakihist ja suunata samasse tagasi. Jaama kasutegur on vahemikus 4...8 %
ja ühesugusel võimsusel on selle üldpindala sama suur nagu
rennpeegelelektrijaamadel. Jaama eelis teiste päikeseelektrijaamade ees
seisneb pideva, päikesepaistest sõltumatu talitluse võimaluses, sest
soojussalvesti ülesannet täidab tiik ise. Maailma esimene seda liiki elektrijaam
(tiigi pindalaga 7000 m2 ja generaatori talitlusvõimsusega 150 kW) valmis
aastal 1979 Iisraelis, Surnumere lähedal.
Õhuvoolu-päikeseelektrijaam
Jaam koosneb maapinna lähedal paiknevast
lamedast, läbipaistva (nt polümeerkile-) kattega
õhukollektorist, milles õhk päikesekiirguse toimel
kuumeneb, ja kollektori keskel asuvast korstnast,
mis tekitab tugeva loomuliku tõmbe. Korstnajalamil
paiknevad rõhtsa teljega õhuturbiinid. Väiksemate
jaamade korral võib kasutada aga ka ühtainust,
korstnas paiknevat püstse võlliga turbiini.
Õhukollektoris võib jaama talitluse ühtlustamiseks
olla ette nähtud vesi- või muu soojussalvesti.
(Joonis 4)
Õhuvoolu-päikeseelektrijaam
1 päikesekiirgus
2 õhukollektori
läbipaistev kate
3 korsten
4 õhuturbiin
5 generaator
6 õhuvool
Joonis 4.
Fotoelement- ehk fotogalvaaniline päikeseelektrijaam
Fotoelement- ehk fotogalvaanilistes elektrijaamades
muundatakse päikesekiirgus otseselt alalisvoolu-elektrienergiaks
ventiilfotoelementide abil. Selleks moodustatakse fotoelementidest
lamedad, tavaliselt mõne ruutmeetri suurused paneelid (moodulid),
mis ühendatakse sobiva pinge saamiseks jadamisi. Moodulijadadest
moodustatakse rööpühendamise teel sektsioonid, mis omakorda
ühendatakse vastavalt soovitavale võimsusele rööbiti. Sektsioonid
või nende rühmad varustatakse vahelditega, mis lülitatakse
toidetavasse elektrivõrku. Lihtsustatult on taoline skeem esitatud
joonisel 5, päikeseelektrijaama ehitusliku kujunduse põhimõte aga
joonisel 6. Ühe fotoelektrilise mooduli (päikesepaneeli) võimsus on
tavaliselt 50...1000 W
Elektrivõrgu lihtsustatud skeem
1 fotoelektriline moodul
2 fotoelektriline sektsioon
3 vaheldi
4 trafo
Joonis 5.
Fotoelement- ehk fotogalvaaniline päikeseelektrijaam
1 päikesekiirgus
2 fotoelektriliste paneelide väli,
3 alaldi
4 trafo
Joonis 6.
Sellise tootmisviisi plussid
1) Päikeseenergia on taastuv ja lõputu energiaallikas otseses
tähenduses. Niikaua, kui päike on endiselt olemas, on päikeseenergia
kättesaadav.
2) Päikeseenergia ei sõltu asukohast erinevalt teistest energialiikidest.
Seda leidub nii kõrbes, mägedes kui ka lopsakas metsas.
3) Suured pumbajaamad ja puurimisvõrgud tehakse fossiilkütuste
kaevandamiseks maapinna alt. See on kallis ja samas lisanduvad ka
jooksvad kulud. Fossiilkütuste hinnad kõiguvad pidevalt, kuna nad
sõltuvad nõudmise-pakkumise teguritest. Päikeseenergiaga aga täiesti
puudub selline keerukus, kuna see on tasuta! On ainult päikesepaneelide
ostmise vaev, mis tasub end aastatega ära.
4)Fossiilkütuste põletamine põhjustab kahjulike gaaside ja
muude kõrvalsaaduste vabanemist, millest paljud põhjustavad
osoonikihi hõrenemist, aga ka üldist keskkonna reostust.
Seevastu on päikeseenergia keskkonnasõbralik energiaallikas.
Paneelide plussid:
Elektrit tootvate PV-paneelide suurim eelis on see, et neist
saab kergesti kombineerida suvalise võimsusega elektrijaama:
alates mõnekümnest vatist kuni sadade megavattideni.
Paneelid võimaldavad asendada traditsioonilisi materjale, nagu
katuse- või fassaadikate.
Sellise tootmisviisi miinused
Peamiseks puuduseks on esialgne maksumus.
Päikesepaneelid on üsna kallid, tingitud peamiselt
materjali kulust ja keerukast disainist. Aga siiski tasub see
aastatega ära.
Pilvine ilm, vihmased tingimused jne võivad häirida
päikesevalgust, mis jõuab päikesepaneelini. See omakorda
mõjutab energia hulka ja võimsust, mida suudetakse toota.
Probleemiks on ka öine aeg, mil päikesevalgust pole.
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
Mõju loodusele
Kyoto protokolliga on seatud eesmärgiks viia kasvuhoonegaaside emissioon
1990. aasta tasemele. Selleks on kasutusele võetud või kavandatud
mitmesuguseid meetmeid: eeskätt CO2 vähendamiseks just tuule-, päikse ja
muude alternatiivsete energiatootmisviiside kaudu. Võrguühendusega PV-
paneelidega elektritootmine ei tekita negatiivset keskkonnamõju. Räni, millest
toodetakse suurem osa paneele, on laialt kättesaadav kõikjal maakeral.
Kõiki paneelides kasutatavaid materjale saab taaskasutada.
Erinevalt kõigist teistest elektritootmise viisidest ei ole fotoelementidega
päikesepaneelidel liikuvaid osi. PV-paneelid ei tee töötades häält ega erita
loodusesse kahjulikke aineid.
Kusjuures riikides, kus elektrienergiat toodetakse mitte üksi kütustpõletavates,
vaid ka tuuma-, hüdro-, tuule-, geotermaal- ja päikeseelektrijaamades, on
süsinikdioksiidi teke toodetava elektrienergia ühiku kohta märgatavalt väiksem
kui Eestis. (joonis 7)
Joonis 7.
Täname
kuulamast!
Kasutatud kirjandus:
[WWW-materjal]
et.wikipedia.org/wiki/P%C3%A4ikeseenergia,
(vaadatud 22.02.2012)
http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/materjal/AAV3300/E
(vaadatud 22.02.2012)
http://www.vorumaa24.ee/?id=1940&lng=ee&view=page&k=0
(vaadatud 22.02.2012)
http://et.wikipedia.org/wiki/P%C3%A4ikese-soojuselektrijaam
(vaadatud 22.02.2012)