Оборудование солнечных электростанций

 

 

 

 

Солнечная электростанция параболического типа

Схема солнечной электростанции параболического типа

 

 

 

Электростанции башенного  и тарелочного типа позволяют  получить более высокое КПД преобразования солнечной энергии в электрическую  при меньший стоимости оборудования, чем у параболических, поэтому  они также есть все шансы стать  электростанциями близкого будущего.

СЭС с использованием модулей  состоящих из фотоэлектрических  батарей в настоящее время  очень распространены. Они применяются для энергообеспечения различных объектов, как жилого, общественного, так и промышленного предназначения. Главным преимуществом этого вида электростанций является их простота монтажа, их легко можно установить повсюду, где есть свободное пространство: на крышах, фасадах домов, на стойках, площадках, на воде и прочих сооружениях.

Совместным использованием параболических зеркал и двигателей Стирлинга заинтересовались и другие компании. Так, фирмы “Stirling Technology”, “Stirling Thermal Motors” и “Detroit Diesel” совместно с корпорацией “Science Applications International Corporation” создали совместное предприятие с капиталом 36 млн долларов с целью разработки 25-киловаттной системы на базе двигателя Стирлинга.

Ещё одну идею предложили американские учёные компании Stirling Energy. В большинстве солнечных электростанций огромные конструкции из зеркал концентрируют солнечную энергию, отдают ее теплоносителю, а тот приводит в действие большую центральную турбину. В установках компании Stirling Energy, под названием SunCatcher, каждая 13-метровая тарелка питает энергией свою машину Стирлинга, расположенную прямо в фокусе зеркала. Такая машина сама по себе выдает свои 25 кВт электричества. Таким образом, подобная установка может работать как автономно, так и в составе ансамбля из 30 000 себе подобных.

Машина Стирлинга, показанная на рисунке 1, это система замкнутого цикла. В этой машине механическую энергию  получают за счет внешнего источника  тепла, что принципиально отличается от действия двигателей внутреннего  сгорания, работающих под капотами большинства автомобилей. Внутри четырех  цилиндров объемом по 95 см3 содержится газообразный водород - при нагревании и охлаждении он расширяется и  сжимается, поршни в цилиндрах движутся туда-сюда, а от них вращается  небольшой электрогенератор. И параболическая тарелка, и данный двигатель - плоды  целого десятилетия упорной работы, которая проводилась в сотрудничестве с компанией Stirling Energy Systems.

Рисунок 1 - машина Стирлинга

Испытание электроустановки происходили в пустыне. Температура  была около нуля, а небо было на 8% прозрачнее, чем обычно. Чем больше разница между холодным воздухом и жарким солнцем, тем эффективнее  работает эта машина. И вот 25-киловаттная  система начала выдавать электроэнергию. Коэффициент преобразования оказался самым высоким из всех, когда-либо достигнутых в коммерческих солнечных  установках: 31,25% солнечной энергии, падающей на зеркальную тарелку, отдавалось в виде тока в электросеть.

 

 

 

Солнечная электростанция спутникового типа

Схема солнечной электростанции спутникового типа

Солнечные аэростатные электростанции самые энергоэффективные электростанции, они способны собрать до 97% солнечной энергии, при этом этот тип сооружений занимает малые территории поверхности, так как расположенное на поверхности земли оборудование занимает слишком мало места, а громоздкий баллон аэростата с фотоэлектрическим слоем, расположен в воздухе и способен поглощать солнечные лучи практически полностью в любое время суток, независимо от погодных условий за счет способности подниматься и опускаться на необходимую высоту.

Особо стоит отметить, факт того, что расположение таких электростанций не ограничивается поверхностью земли  и воды. Китайский ученый Ван Ли предположил такой вид электростанций для использования в горах Тибета, с расположением баллонов аэростатов выше слоя облаков, при этом электроэнергией по расчетам ученого обеспечатся не только высокогорные районы, но и близ лежащие Китайские провинции.

Комбинированные электростанции могут совмещать в себе несколько  типов солнечных электростанция. Так например на одной территории станции будут запараллелены установки тарельчатого или параболического типа и солнечных батарей. Также, другим примером может служить то, когда на солнечной электростанции дополнительно устанавливают теплообменные конструкции для получения горячей воды, которая может быть использована для горячего водоснабжения, отопления или технических потребностей.

 

Мобильная солнечная система

На фотографии мобильная  солнечная система

 

    Мобильные солнечные  электростанции — это полностью  укомплектованное и готовое к  эксплуатации оборудование. Оно  бывает различной мощности, размера  и объема. Оно легко и быстро  монтируется там где необходимо. Все компоненты у этих устройств находятся в собранном виде и готовы к работе. Они легко транспортируются и применяются как временное энергообеспечение в походных, дачных, временных условиях. Может быть установлено на крыши строений или хорошо освещенных солнечных местах. Миниатюрная электростанция размещена в дачных уличных светильниках.

В конструкции данной электростанции, солнечная электроэнергия вырабатывается и направляется сразу же напрямую к потребителю (агрокомплексу), она  не запасается в аккумуляторах, так  как это признано самым эффективным  способом для потребностей технологических  процессов. Все оборудование привезено  было из-за рубежа. К сожалению, российские предприятия пока не производят современных  солнечных модулей, комплектующих и электроники способной конкурировать по цене и качеству с западными аналогами.

Если говорить в целом, в масштабах мирового сообщества, то солнечные электростанции в мире появились гораздо раньше и получили гораздо большее развитие на рубежом. Большое их скопление находится в Германии, Португалии, США, Италии, Украине, Канаде. Солнечные электростанции в Украине и Европе на фоне нехватки основных теплоносителей — нефти и газа, стали в последнее время наиболее востребованы

К сожалению, на сегодняшний  день, в Республике Казахстан солнечных  электростанций нет. Так как нет  возможностей для их создания, в  связи с отсутствием заводов-изготовителей, электрооборудования для таких  электростанций.

На сегодняшний день, электроэнергия, вырабатываемая солнечными электростанциями, составляет всего лишь 0,04% от всей энергии  и является сравнительно дорогой. Возможно использование солнечной радиации и не решает всех проблем в энергосистеме, но её развитие продолжается, ведь солнце - это возобновляемый источник энергии и тепла, что так необходимо человечеству, хотя такие электростанции не могут конкурировать с более мощными - ТЭС, ГЭС, АЭС, потому что самая высокая мощность СЭС составляет 60 МВт, а КПД достигает максимум 31,2%. Эти цифры значительно меньше, чем у вышеперечисленных электростанций.

Существуют и другие способы  получения энергии от солнца, и  если удастся решить все проблемы, то спрос на такую продукцию может  быть практически неограничен. С  помощью новых разработок можно  будет решить проблемы энергоснабжения  отсталых труднодоступных районов, сократить потребление топливных  ресурсов в больших мегаполисах, защитить окружающую среду от излишнего  загрязнения выбросами вредных веществ.

 

 

 

 

 

 

Заключение

Достоинства солнечной энергетики.

" Общедоступность и неисчерпаемость источника.

" Теоретически, полная  безопасность для окружающей  среды, хотя существует вероятность  того, что повсеместное внедрение  солнечной энергетики может изменить  альбедо земной поверхности и  привести к изменению климата  (однако при современном уровне  потребления энергии это крайне маловероятно).

Способы получения электричества  и тепла из солнечного излучения.

" Получение электроэнергии  с помощью фотоэлементов.

" Преобразование солнечной  энергии в электричество с помощью тепловых машин:

" паровые машины (поршневые  или турбинные), использующие водяной  пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

" двигатель Стирлинга  и т.д.

" гелиотермальная энергетика - Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

" Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

" Солнечные аэростатные  электростанции (генерация водяного  пара внутри баллона аэростата  за счет нагрева солнечным  излучением поверхности аэростата,  покрытой селективно-поглощающим  покрытием). Преимущество - запаса пара  в баллоне достаточно для работы  электростанции в темное время  суток и в ненастную погоду.

 

 

 

 

Список литературы

1. Новые технологии в мире: www.eren.doe.gov.

2. Википедия: www.vicipedia.ru.

3. Грабмайер И.Г. Сименс - Франкфурт: 1990.

4. Андреев С.В. Солнечные электростанции - М.:Наука 2002.

5.Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat

http://www.dissercat.com