Солнечная энергия

СолнцеНаше солнце посылает в сторону Земли мощнейший поток энергии. В результате земная поверхность получает на протяжении 12 месяцев примерно 10 000 000 000 000 000 МВт·ч энергии, несмотря на то, что бóльшая часть солнечной энергии отражается земной атмосферой. Казалось бы — такое огромное количество энергии! Зачем нам загрязнять воздух продуктами сжигания топлива?

К сожалению, не все так просто. Есть три основных причины, почему мы еще не перешли полностью на солнечную энергетику:

  1. Интенсивность излучения в течении суток изменяется — день сменяет ночь и наоборот. Поэтому нужны аккумулирующие установки или комбинирование с другими источниками энергии.
  2. Низкая плотность солнечного излучения по поверхности Земли. Чтобы солнечная электростанция была достаточно мощной она должна быть колоссальных размеров.
  3. Затраты на строительство солнечных электроустановок очень и очень высоки.

Чтобы увеличить плотность потока его нужно сконцентрировать, а так как плотность этого потока в среднем составляет примерно 1000 Вт/м2, его нужно собирать с огромной площади.

Параболические зеркала солнечной электростанцииДля этой цели пытались использовать параболические зеркала. В 1912 г. близ Каира была построена солнечная силовая установка мощностью 45 кВт с параболо-цилиндрическими концентраторами общей площадью 1200 м2. В фокусе каждого зеркала размещались трубы, на которые и концентрировались солнечные лучи. Вода в трубах превращалась в пар, который собирался в общем коллекторе и отводился к паровой машине.

Во Франции действует крупнейшая в мире печь на солнечной энергии с использованием фокусирующих зеркал, мощность которой всего 1 МВт.

Печь на солнечной энергии во Франции

Что касается установок для получения электроэнергии, то при их создании также возник ряд проблем:

  1. Стоимость фокусирующих систем со сложными зеркальными поверхностями очень высока.
  2. Технология создания зеркала площадью 500-600 м2 сложна, а мощность, получаемая с него не более 50 кВт.
  3. Сбор энергии с отдельных модулей сложен. В принципе, из отдельных модулей можно собрать достаточно крупные системы мощностью 500-1000 кВт. Однако, в фокусе каждого зеркала установлен свой парогенератор, причем  все они рассредоточены на большой площади. Значит, пар нужно собирать от множества солнечных приемников, что очень усложняет и удорожает станцию.

В 40-х годах инженером Н.В. Линицким была выдвинута идея солнечной электростанции (СЭС) с центральным солнечным приемником, размещенным на высокой башне. Вместо сложных криволинейных зеркал ученые Р. Р. Апариси, В. А. Баум и Б. А. Гарф предложили простейшие плоские гелиостаты. В Крыму сооружена по этому принципу СЭС-5 мощностью 5МВт.

Солнечная электростанция в Крыму

На солнечный круговой парогенератор, размещенный на высоте 70 м, направлены лучи от 1600 плоских квадратных зеркальных гелиостатов площадью 25 м2. Они размещены в 20 концентрических кольцах с внутренним радиусом 150 м и внешним — 213 м и оборудованы системами автоматического слежения за положением Солнца на небе.

Плотность сконцентрированного потока достигает на поверхности приемника 130 кВт/м2, что почти в 1000 раз больше естественного солнечного излучения. В парогенераторе вырабатывается 28 т/ч насыщенного пара при давлении 4МПа и температуре 250оС. Предусмотрена система аккумулирования тепла, которая должна питать турбину ночью и в пасмурную погоду.

Добавить комментарий