СЕС (Сонячні електростанції)
Плаский сонячний колектор
Плаский колектор
складається з елементу, що поглинає сонячне випромінювання, прозорого покриття
та термоізолюючого шару. Поглинаючий елемент називається абсорбентом; він
зєднаний з теплопровідною системою. Прозорий елемент зазвичай виконується з загартованого
скла з пониженим вмістом металів. При відсутності відбору тепла (застої) пласкі
колектори здатні нагрівати воду до 190—200 °C. Чим більше енергії
випромінювання передається теплоносію, що протікає в колекторі, тим вище його
ефективність. Підвищити її можна, застосовуючи спеціальне оптичне покриття, яке
не випромінює тепла в інфрачервоному спектрі. Стандартним способом підвищення
ефективності колектора стало застосування абсорбента з листової міді через її
високу теплопровідність 
Вакуумний
сонячний колектор
Можливе
підвищення температури теплоносія аж до 250—300 °C в режимі обмеження відбору
тепла. Домогтися цього можна за рахунок зменшення теплових втрат в результаті
використання багатошарового скляного покриття, герметизації або створення в
колекторах вакууму. Фактично сонячна теплова труба схожа за будовою з
побутовими термосами. Тільки зовнішня частина труби прозора, а на внутрішній
трубціі нанесено високоселективне покриття, що вловлює сонячну енергію. Між
зовнішньою та внутрішньою трубками знаходиться вакуум. Саме ваккумний прошарок
дає можливість зберегти близько 95% уловлюваної теплової енергії. Окрім того, у
вакуумних сонячних колекторах знайшли застосування теплові трубки, що виконують
роль провідника тепла. При опроміненні установки сонячним світлом, рідина, що
знаходиться в нижній частині трубки, нагріваючись перетворюється на пару. Пари
піднімаються у верхню частину трубки (конденсатор), де конденсуючись передають
тепло колектору. Використання даної схеми дозволяє досягти більшого ККД (у
порівнянні з плоскими колекторами) при роботі в умовах низьких температур і
слабкої освітленості. Сучасні побутові сонячні колектори здатні нагрівати воду
до температури кипіння навіть при негативній навколишній температурі.
Сонячні колектори-концентратори
Підвищення
експлуатаційних температур до 120—250 °C можливе шляхом введення в сонячні
колектори концентраторів з допомогою параболоциліндричних відбивачів,
прокладених під поглинаючими елементами. Для отримання більш високих
експлуатаційних температур потрібні пристрої стеження за сонцем.
Сонячні колектори
застосовують для опалення промислових і побутових приміщень, гарячого
водопостачання виробничих процесів, побутових потреб. Найбільша кількість
виробничих процесів, в яких використовується тепла та гаряча вода (30-90 °C), проходять в харчовій
і текстильній промисловості, які таким чином мають найвищий потенціал для
використання сонячних колекторів. У Європі в 2000 році загальна
площа сонячних колекторів складає 14,89 млн. м², а в усьому світі —
71,341 млн. м². Сонячні колектори-концентратори можуть виробляти
електроенергію за допомогою фотоелектричних елементів або двигуна Стірлінга. Сонячні вежі 
Сонячна башта, Севілья, Іспанія. Побудована в 2007 році.
Вперше ідея
створення сонячної електростанції промислового типу була висунута радянським
інженером Н. В. Ліницьким в 1930-х роках. Тоді ж ним була
запропонована схема сонячної станції з центральним приймачем на вежі. У ній
система уловлювання сонячних променів складалася з поля геліостатів —
плоских відбивачів, керованих по двох координатах. Кожен геліостат відображає
промені сонця на поверхню центрального приймача, який для усунення впливу
взаємного затінення піднято над полем геліостатів. За своїми розмірами та
параметрами приймач аналогічний паровому котлу звичайного типу.
Економічні оцінки
показали доцільність використання на таких станціях великих турбогенераторів
потужністю 100 МВт. Для них типовими параметрами є температура 500 °C і тиск 15 МПа. З
урахуванням втрат для забезпечення таких параметрів була потрібна концентрація
порядку 1000. Така концентрація досягалася за допомогою управління геліостатами
по двох координатах. Станції повинні були мати теплові акумулятори для
забезпечення роботи теплової машини при відсутності сонячного випромінювання.
У США з 1982 року було
побудовано декілька станцій баштового типу потужністю від 10 до 100 МВт.
Докладний економічний аналіз систем цього типу показав, що з урахуванням всіх
витрат на спорудження 1 кВт встановленої потужності коштує приблизно $ 1150.
Одна кВт·год електроенергії коштувала близько $ 0,15 Параболоциліндричні концентратори 
Параболоциліндричні
концентратори мають форму параболи, розміщеної вздовж прямої. У 1913 році Франк Шуман
(Frank Shuman) побудував в Єгипті станцію водопостачання з параболоциліндричних
концентраторів. Станція складалася з п'яти концентраторів кожен 62 метри в довжину,
поверхні яких були виготовлені зі звичайних дзеркал. Станція виробляла водяний
пар, за допомогою якого перекачувала близько 22 500 літрів води за
хвилину.
Параболоциліндричний
дзеркальний концентратор фокусує сонячне випромінювання в лінію і може
забезпечити його стократну концентрацію. У фокусі параболи розміщується трубка
з теплоносієм (масло), або фотоелектричний елемент. Масло нагрівається в трубці
до температури 300—390 °C. Параболоциліндричні дзеркала зазвичай мають довжину
до 50 метрів.
Дзеркала орієнтують по осі північ-південь і розміщують рядами через кілька
метрів. Теплоносій надходить в тепловий акумулятор для подальшого вироблення
електроенергії паротурбінним генератором.
З 1984 року по 1991 рік у Каліфорнії
було побудовано дев'ять електростанцій з параболоциліндричних концентраторів
загальною потужністю 354 МВт. Вартість електроенергії становила близько $ 0,12
за кВт·год. Германська компанія «Solar Millennium AG» будує у Внутрішній
Монголії (Китай) сонячну електростанцію. Загальна потужність електростанції
збільшиться до 1000 МВт до 2020 року. Потужність першої черги складе 50 МВт.
У червні 2006 року в Іспанії
була побудована перша термальна сонячна електростанція потужністю 50 МВт.
Світовий банк фінансує будівництво подібних
електростанцій в Мексиці, Марокко, Алжирі, Єгипті та Ірані. Концентрація
сонячного випромінювання дозволяє скоротити розміри фотоелектричного елемента.
Але при цьому знижується його ККД і виникає необхідність в системі охолодження.
Параболічні концентратори
Параболічні
концентратори с двигуном Стірлінга, Іспанія.
Параболічні
концентратори мають форму супутникової тарілки. Параболічний рефлектор
управляється за двома координатами при стеженні за сонцем. Енергія сонця
фокусується на невеликій площі. Дзеркала відбивають близько 92% падаючого на
них сонячного випромінювання. У фокусі відбивача на кронштейні закріплений
двигун Стірлінга, або фотоелектричні елементи. Двигун Стірлінга розташовується
таким чином, щоб область нагріву перебувала у фокусі відбивача. В якості
робочого тіла двигуна Стірлінга використовується, як правило, водень, або
гелій.
У лютому 2008 року Національна
лабораторія Sandia досягла ефективності 31,25% в установці, що складається з
параболічного концентратора та двигуна Стірлінга.
В даний час
будуються установки з параболічними концентраторами потужністю 9-25 кВт. Розробляються побутові
установки потужністю 3 кВт. ККД подібних систем близько 22-24%, що вище, ніж у
фотоелектричних елементів. Колектори виробляються зі звичайних матеріалів:
сталь, мідь, алюміній, і т. д. без використання кремнію «сонячної
чистоти». У металургії використовується так званий «металургійний кремній»
чистотою 98%. Для виробництва фотоелектричних елементів використовується
кремній «сонячної чистоти», або «сонячної градації» з чистотою 99,9999%.
У 2001 році вартість
електроенергії, отриманої в сонячних колекторах складала $ 0,09-0,12 за
кВт·год. Департамент енергетики США прогнозує, що вартість електроенергії,
виробленої сонячними концентраторами знизиться до $ 0,04-0,05 в 2015 —
2020 році.
Компанія Stirling
Solar Energy розробляє сонячні колектори великих розмірів — до 150 кВт з
двигунами Стірлінга. Компанія будує в південній Каліфорнії найбільшу в світі
сонячну електростанцію. До 2010 року буде збудовано 20 тисяч параболічних
колекторів діаметром 11
метрів. Сумарна потужність електростанції може бути
збільшена до 850 МВт
Сонячні Піраміди 
Сонячна Піраміда
являє собою власне піраміду темного кольору, поверхня якої нагріваєтся сонцем і
передає тепло робочому тілу, роль якого виконує повітря чи водяна пара, яке
обертає турбіну. Навколо піраміди також можуть розміщуватись конценруючі
дзеркала. Сонячний колектор такого типу побудовано в Австралії, та планується
побудувати в Індії.
Лінзи Френеля
Лінзи Френеля
використовуються для концентрації сонячного випромінювання на поверхні
фотоелектричного елемента. Застосовуються як кільцеві, так і поясні лінзи.
В Україні запущена сонячна електростанція потужністю 2,5 МВт зі
11060 кристалічних сонячних модулів, - про це повідомляє прес-служба компанії
Active Solar, яка побудувала електростанцію.
Електростанція
побудована біля с. Джерельне, розташованого приблизно за 3 км від м. Сімферополь.
Електростанцію підключено до державної електромережі і вона має гарантований
збут, відповідно до закону України про "зелений" тариф.
"Електростанція
буде виробляти 3228 МВт годин екологічно чистої енергії на рік, і щорічно
скоротить викиди вуглекислого газу на 2615 т. Електроенергії, що виробляється
сонячною електростанцією, достатньо, щоб задовольнити енергетичний попит
близько 1400 родин", - йдеться в повідомленні прес-служби.
У найближчі
місяці компанія планує завершення будівництва додаткових 5 МВт потужностей на
прилеглій ділянці. Загальна кількість встановлених при цьому сонячних модулів
зросте до 30700 шт. загальною площею близько 15 га.
Нагадаємо, що у
серпні цього року, Президент України Віктор Янукович заявив, що вже цього року
в Україні буде введена в експлуатацію одна з найбільших у Європі
електростанцій, яка використовуватиме енергію сонця. Десять тисяч
будинків іспанського міста Севілья переходять на обслуговування до сонячної електростанції.
Сонячна електростанція Abengoa Solar 
Іспанська
компанія Abengoa Solar завершила останні тестові випробування найбільшої в
Європі сонячної електростанції, яка буде забезпечувати електроенергією
мешканців Севільї.
"Сонячна
башта" складається з 1200 дзеркал, які, повертаючись за Сонцем, фокусують
відображене світло на верхівці башти заввишки 160 метрів. Отримане
таким чином тепло перетворює воду на пару, яка обертає турбіну.
В конструкції
електростанції передбачені сотні геліостатів, що перетворюють світло в
електрику, а також проводять тепло в спеціальну турбіну, що також проводить
електричний струм. Всього на станції працюють 1255 геліостатів.
Потужність
електростанції становить 20 мегават. Цього досить для енергопостачання 10 тисяч
будинків, стверджують в Abengoa Solar.
До 2013 року
Іспанія планує отримувати від сонячних установок, розташованих на території
країни, близько 300 мегават електроенергії.
В україні.
Перші кроки
розвитку сонячної енергетики в Україні можуть дати результати вже восени. 27
липня відбулася прес-конференція міністра палива та енергетики АР Крим, Віктора
Плакиди, під час якої було підбито підсумки 100 днів роботи міністерства і
серед іншого заявлено про успішний розвиток проекту будівництва сонячної
електростанції поблизу села Родникове, Сімферопольського району.
"В цьому році ми
плануємо ввести перший пілотний проект – це сонячна електростанція потужністю
8,5 МВт. Роботи з монтажу вже розпочаті поблизу села Родникове
Сімферопольського району… немає на сьогодні жодних сумнівів, що проект буде
реалізовано”, – цитує слова міністра інформаційне агентство Е-Крым.
На практиці, це
буде не єдина електростанція, а 5 окремих електростанцій потужністю 1-2 МВт,
для кожної з яких буде створена окрема юридична особа. Про це повідомив "Дню” генеральний
директор п’яти дочірніх компаній «Актив Солар» Сергій Колобов. Перші дві
сонячні електростанції потужністю 1 МВт і 1,5 МВт («Крайміа Солар 1» і «Крайміа
Солар 2») планують запустити у вересні. Саме для них нещодавно було ввезено
обладнання вартістю майже 5 млн. Євро. Надалі планується запуск ще трьох
сонячних електростанцій. До Національної комісію з регулювання енергетики вже
подано заяви на видачу відповідних ліцензій для цих компаній, уточнив пан
Колобов.
Вартість проекту
оцінюється на рівні 20 мільйонів Євро. Розробкою проекту займається австрійська
компанія «Activ Solar GmbH». Восени минулого року повідомлялося,
що місцева влада дала дозвіл на реалізацію проекту поблизу високовольтного
об’єкту "Крименерго” між селами Родникове та Аркадівка. Розташування поблизу
високовольтних ліній передач забезпечить доступ до національної мережі та
дозволить знизити інвестиційні витрати.
Крім того,
сприятливими є і кліматичні умови в даному районі. За оцінками розробників
проекту, тривалість інсоляція становить близько 2500 годин на рік.
За інформацією "Економічної
правди” власником більше 50% статутного капіталу Activ Solar є австрійський
актив українських бізнесменів Андрія і Сергія Клюєвих SLAV Beteiligung Gmbh.
Activ Solar Holding в кінці грудня 2008 року придбала 74,99% акцій ВАТ
"Завод напівпровідників” (Запоріжжя), який і стане одним із постачальників
обладнання для сонячної електростанції. Нині, готовність підприємства до
початку роботи становить 80%, а введення в експлуатації першої черги виробничих
потужностей, як повідомив
голова правління підприємства Юрій Реков під час нещодавнього візиту мера
Запоріжжя на завод, планується восени.
Віктор Плакида
також повідомив про початок тендерних процедур в рамках розробки Стратегії
розвитку використання альтернативних та відновних джерел енергії в Автономній
республіці Крим на період до 2015 року з перспективою до 2020.
Нагадаємо, що за
оцінками експертів компанії ПАТ "Квазар” до 2020 року встановлена
потужність сонячної енергетики в Україні може досягнути 1 ГВт. | 
