Типы солнечных электростанций

Как работают СЭС для дома


Схема солнечной электростанцииВ состав бытовой электростанции входят:

  • солнечные батареи;
  • аккумуляторы;
  • контроллер заряда;
  • инвертор.

Электричество вырабатывается панелями, преобразующими энергию солнца в постоянный ток. Принцип их работы заключается в воздействии солнечных лучей на кристаллы кремния, из которых состоят фотоэлементы.

Электроны атомов кремния под действием излучения высвобождаются и образуют ток. Полученный заряд накапливается и сохраняется в аккумуляторах, соединенных с панелями через контроллер.

Чтобы на выходе получить переменное напряжение в 220 Ватт используют инвертор. Он подключается к аккумуляторам, преобразуя постоянное напряжение в переменное.


СБ с устройством слеженияТакже при необходимости СЭС оснащают устройством слежения за солнцем. Оно поворачивает панели так, чтобы солнечные лучи падали на них под прямым углом.

Таким образом, можно значительно повысить КПД системы, но это не всегда экономически обоснованно. Обычно их устанавливают, если количество модулей больше восьми.

Крупнейшие фотоэлектростанции на Земле

[уточнить]

Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире
Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
Абу-Даби, ОАЭ 3 200 000 солнечных модулей
Калифорния, США 9 000 000 солнечных модулей
пустыня Мохаве, Калифорния, США
Калифорния, США >1 700 000 солнечных модулей
Агуа-Калиенте, Аризона, США 5 200 000 солнечных модулей 626 219
Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, США
213 Чаранка, Гуджарат, Индия Комплекс из 17 отдельных электростанций, самая крупная из которых имеет мощность 25 МВт.
округ Империал, Калифорния, США >3 000 000 солнечных модулей Самая мощная станция в мире, использующая технологию ориентации модулей по Солнцу в течение дня.
200 Голмуд, Китай 317 200
округ Империал, Калифорния, США
округ Империал, Калифорния, США
Шипкау, Германия
округ Кларк, Невада, США
округ Марикопа, Аризона, США 800 000 солнечных модулей 413 611
Нойхарденберг, Германия 600 000 солнечных модулей
округ Керн, Калифорния, США
округ Империал, Калифорния, США 2 300 000 солнечных модулей
округ Империал, Калифорния, США 2 000 000 солнечных модулей
округ Марикопа, Аризона, США > 600 000 солнечных модулей
105,56 Перово, Крым 455 532 солнечных модулей 132 500
Пустыня Атакама, Чили > 310 000 солнечных модулей
97 Сарния, Канада >1 000 000 солнечных модулей 120 000
84,7 Эберсвальде, Германия 317 880 солнечных модулей 82 000
84,2 Монтальто-ди-Кастро, Италия
82,65 Охотниково, Крым 355 902 солнечных модулей 100 000
80,7 Финстервальде, Германия
75 Самарская СЭС, Самарская область
73 Лопбури, Таиланд 540 000 солнечных модулей 105 512
69,7 Николаевка, Крым 290 048 солнечных модулей
55 Речица, Белоруссия почти 218 тысяч солнечных модулей
54,8 Килия, Украина 227 744 солнечных модулей
49,97 СЭС «Бурное» с Нурлыкент, Казахстан 192 192 солнечных модулей 74000
46,4 Амарележа, Португалия >262 000 солнечных модулей
Долиновка, Украина 182 380 солнечных модулей 54 399
Староказачье, Украина 185 952 солнечных модулей
40 Орска СЭС, Оренбургская область
34 Арнедо, Испания 172 000 солнечных модулей 49 936
33 Кюрбан, Франция 145 000 солнечных модулей 43 500
31,55 Митяево, Крым 134 288 солнечных модулей 40 000
18,48 Соболи, Белоруссия 84 164 солнечных модулей
11 Серпа, Португалия 52 000 солнечных модулей
10,1 Ирлява, Украина 11 000
Ралевка, Украина 10 000 солнечных модулей 8 820
9,8 Лазурное, Украина 40 000 солнечных модулей 10 934
7,5 Родниково, Крым 30 704 солнечных модулей 9 683
Батагай, Якутия 3 360 солнечных модулей

крупнейшая СЭС за полярным кругом

Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
Рост пиковых мощностей фотовольтаических станций
Год(a) Название станции Страна МощностьМВт
1982 Lugo США 1
1985 Carrisa Plain США 5,6
2005 Bavaria Solarpark (Mühlhausen) Германия 6,3
2006 Erlasee Solar Park Германия 11,4
2008 Olmedilla Photovoltaic Park Испания 60
2010 Sarnia Photovoltaic Power Plant Канада 97
2011 Huanghe Hydropower Golmud Solar Park Китай 200
2012 Agua Caliente Solar Project США 290
2014 Topaz Solar Farm США 550
(a) по году окончательного ввода в эксплуатацию

Солнечная архитектура

Существует несколько основных способов пассивного использования солнечной энергии в архитектуре. Используя их, можно создать множество различных схем, тем самым получая разнообразные проекты зданий. Приоритетами при постройке здания с пассивным использованием солнечной энергии являются: удачное расположение дома; большое количество окон, обращенных к югу (в Северном полушарии), чтобы пропускать больше солнечного света в зимнее время (и наоборот, небольшое количество окон, обращенных на восток или запад, чтобы ограничить поступление нежелательного солнечного света в летнее время); правильный расчет тепловой нагрузки на внутренние помещения, чтобы избежать нежелательных колебаний температуры и сохранять тепло в ночное время, хорошо изолированная конструкция здания.

Расположение, изоляция, ориентация окон и тепловая нагрузка на помещения должны представлять собой единую систему. Для уменьшения колебаний внутренней температуры изоляция должна быть помещена с внешней стороны здания. Однако в местах с быстрым внутренним обогревом, где требуется немного изоляции, или с низкой теплоемкостью, изоляция должна быть с внутренней стороны. Тогда дизайн здания будет оптимальным при любом микроклимате. Стоит отметить и тот факт, что правильный баланс между тепловой нагрузкой на помещения и изоляцией ведет не только к сбережению энергии, но также и к экономии строительных материалов. Пассивные солнечные здания — идеальное место для жизни. Здесь полнее ощущается связь с природой, в таком доме много естественного света, в нем экономится электроэнергия.

Пассивное использование солнечного света обеспечивает примерно 15% потребности обогрева помещений в стандартном здании и является важным источником энергосбережения. При проектировании здания необходимо учитывать принципы пассивного солнечного строительства для максимального использования солнечной энергии. Эти принципы можно применять везде и практически без дополнительных затрат.

Во время проектирования здания также следует учитывать применение активных солнечных систем, таких как солнечные коллекторы и фотоэлектрические батареи. Это оборудование устанавливается на южной стороне здания. Чтобы максимизировать количество тепла в зимнее время, солнечные коллекторы в Европе и Северной Америке должны устанавливаться с углом наклона более 50° от горизонтальной плоскости. Неподвижные фотоэлектрические батареи получают в течение года наибольшее количество солнечной радиации, когда угол наклона относительно уровня горизонта равняется географической широте, на которой расположено здание. Угол наклона крыши здания и его ориентация на юг являются важными аспектами при разработке проекта здания. Солнечные коллекторы для горячего водоснабжения и фотоэлектрические батареи должны быть расположены в непосредственной близости от места потребления энергии

Важно помнить, что близкое расположение ванной комнаты и кухни позволяет сэкономить на установке активных солнечных систем (в этом случае можно использовать один солнечный коллектор на два помещения) и минимизировать потери энергии на транспортировку. Главным критерием при выборе оборудования является его эффективность

Плюсы и минусы солнечных электростанций

После рассмотрения различных типов установок, можно выделить общие преимущества солнечных электростанций:

  • Работают на возобновляемых источниках энергии.
  • Большинство СЭС могут действовать во многих местах земного шара с доступом к солнечному свету.
  • Практически не наносят время окружающей среде.
  • В СЭС отсутствуют движущиеся механизмы и узлы, используемые в большом количестве. Исключение составляют лишь приводы, регулирующие положение установки.
  • Солнечные установки сохраняют свои достоинства и параметры не менее 25 лет. После этого отдельные показатели могут снизиться, но станция все равно будет работать.
  • Существенные плюсы солнечных электростанций заключаются в возможности их использования в труднодоступных местах без централизованного электроснабжения.
  • При необходимости может использоваться гибридная солнечная электростанция, сочетающая в себе детали, компоненты, параметры и технические характеристики нескольких типов электроустановок.
READ  Плавный пуск ламп накаливания

Рассматривая минусы солнечных электростанций следует остановится на некоторых недостатках:

  • Сильная зависимость от погодных условий и времени суток.
  • Необходимость в периодическом техническом обслуживании. Поверхности гелиопанелей должны своевременно очищаться от пыли и других загрязнений. Некоторым системам может потребоваться вентиляция или принудительное охлаждение.
  • Недостатки солнечных электростанций заключаются в отрицательном влиянии на экосистему. Например, птицы, пролетающие над установкой, погибают мгновенно.
  • Недостаточный КПД гелиопанелей, их сравнительно высокая стоимость, необходимость в дорогостоящем дополнительном оборудовании.

Портативная солнечная электростанция

Солнечная электростанция для дома на 5 кВт и 10 кВт

Электростанция на солнечных батареях

Газотурбинная электростанция (ГТЭС)

Геотермальные электростанции (ГТЭС)

Ветряные электростанции

Солнечные тепловые электростанции

В дополнение к прямому использованию солнечного тепла, в регионах с высоким уровнем солнечной радиации ее можно использовать для получения пара, который вращает турбину и вырабатывает электроэнергию. Производство солнечной тепловой электроэнергии в крупных масштабах достаточно конкурентоспособно. Промышленное применение этой технологии берет свое начало в 1980-х; с тех пор эта отрасль быстро развивалась. В настоящее время энергокомпаниями США уже установлено более 400 мегаватт солнечных тепловых электростанций, которые обеспечивают электричеством 350 000 человек и замещают эквивалент 2,3 млн. баррелей нефти в год. Девять электростанций, расположенных в пустыне Мохаве (в американском штате Калифорния) имеют 354 МВт установленной мощности и накопили 100 лет опыта промышленной эксплуатации. Эта технология является настолько развитой, что, по официальным сведениям, может соперничать с традиционными электрогенерирующими технологиями во многих районах США. В других регионах мира также скоро должны быть начаты проекты по использованию солнечного тепла для выработки электроэнергии. Индия, Египет, Марокко и Мексика разрабатывают соответствующие программы, гранты для их финансирования предоставляет Глобальная программа защиты окружающей среды (GEF). В Греции, Испании и США новые проекты разрабатываются независимыми производителями электроэнергии.

По способу производства тепла солнечные тепловые электростанции подразделяют на солнечные концентраторы (зеркала) и солнечные пруды.

Солнечные концентраторы

Такие электростанции концентрируют солнечную энергию при помощи линз и рефлекторов. Так как это тепло можно хранить, такие станции могут вырабатывать электричество по мере надобности, днем и ночью, в любую погоду.
Большие зеркала — с точечным либо линейным фокусом — концентрируют солнечные лучи до такой степени, что вода превращается в пар, выделяя при этом достаточно энергии для того, чтобы вращать турбину. Фирма «Luz Corp.» установила огромные поля таких зеркал в калифорнийской пустыне. Они производят 354 МВт электроэнергии. Эти системы могут превращать солнечную энергию в электричество с КПД около 15%.

Существуют следующие виды солнечных концентраторов:

  • Солнечные параболические концентраторы
  • Солнечная установка тарельчатого типа
  • Солнечные электростанции башенного типа с центральным приемником.

Солнечные пруды

Ни фокусирующие зеркала, ни солнечные фотоэлементы не могут вырабатывать энергию в ночное время. Для этой цели солнечную энергию, накопленную днем, нужно сохранять в теплоаккумулирующих баках. Этот процесс естественным образом происходит в так называемых солнечных прудах.

Солнечные пруды имеют высокую концентрацию соли в придонных слоях воды, неконвективный средний слой воды, в котором концентрация соли возрастает с глубиной и конвекционный слой с низкой концентрацией соли — на поверхности. Солнечный свет падает на поверхность пруда, и тепло удерживается в нижних слоях воды благодаря высокой концентрации соли. Вода высокой солености, нагретая поглощенной дном пруда солнечной энергией, не может подняться из-за своей высокой плотности. Она остается у дна пруда, постепенно нагреваясь, пока почти не закипает (в то время как верхние слои воды остаются относительно холодными). Горячий придонный «рассол» используется днем или ночью в качестве источника тепла, благодаря которому особая турбина с органическим теплоносителем может вырабатывать электричество. Средний слой солнечного пруда выступает в качестве теплоизоляции, препятствуя конвекции и потерям тепла со дна на поверхность. Разница температур на дне и на поверхности воды пруда достаточна для того, чтобы привести в действие генератор. Теплоноситель, пропущенный по трубам через нижний слой воды, подается далее в замкнутую систему Рэнкина, в которой вращается турбина для производства электричества.

Виды СЭС

Солнечные электростанции преобразуют энергию солнечной радиации в электроэнергию. СЭС бывают двух видов:

1. фотоэлектрические СЭС — непосредственно преобразуют солнечную энергию в электроэнергию при помощи фотоэлектрического генератора.

2. термодинамические СЭС — преобразуют солнечную энергию в тепловую, а потом в электрическую; мощность термодинамических солнечных электростанций выше, чем мощность фотоэлектрических станций.

Фотоэлектрические солнечные электростанции

Главным элементом фотоэлектрических солнечных станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Фотоэлектрические преобразователи отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД.

Солнечные батареи используют для энергоснабжения автономных потребителей малой мощности, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолётов. Есть надежда, что в будущем им найдут применение в отоплении и электроснабжении жилых домов.

Термодинамические солнечные электростанции

В устройстве термодинамических солнечных электростанций используют теплообменные элементы с селективным светопоглощающим покрытием. Они способны поглощать до 97% попадающего на них солнечного света. Эти элементы даже за счет обычного солнечного освещения могут нагреваться до 200°С и более. С помощью них воду превращают в пар в обычных паровых котлах, что позволяет получить эффективный термодинамический цикл в паровой турбине. КПД солнечной паротурбинной установки может достигать 20%.

На основе этого эффекта была разработана конструкция аэростатной солнечной электростанции. Источником энергии в ней является баллон аэростата, заполненный водяным паром. Внешняя часть баллона пропускает солнечные лучи, а внутренняя покрыта селективным светопоглощающим покрытием, и позволяет нагревать содержимое баллона до 150-180°С. Полученный внутри пар будет иметь температуру 130-150°С, а давление такое же как атмосферное. Распыляя воду внутри баллона с перегретым паром, получают генерацию пара.

READ  Codesys v2

Пар из баллона отводится в паровую турбину посредством гибкого паропровода, а на выходе из турбины превращается в конденсаторе в воду. Из него воду с помощью насоса подают обратно в баллон. За счет пара накопленного за день, такая электростанция может работать и ночью. В течение суток мощность турбогенератора можно регулировать в соответствии с потребностями.

Главной проблемой является способ размещения солнечных аэростатных электростанций. Такие электростанции можно размещать над землей, над морем или в горах. В каждом случае есть свои плюсы и минусы. Здесь необходимо все учитывать и длину паропровода, и место размещения турбогенератора, и то, чтобы баллоны не мешали движению самолетов.

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.

СЭС башенного типа

Башенные гелиостанции работают по тому же принципу, что и тарельчатые. Основу системы составляет башня, достигающая в высоту 18-24 м. Ее располагают по центру всей установки. Составляющие башни:

  • Резервуар, наполненный водой. Чтобы поглощать максимум солнечного излучения, он покрашен в черный цвет..
  • Насосная группа. Образующийся пар нужно доставить на турбогенератор, что и делает насос.

Вторая составляющая станции – гелиостаты, которые окружают башню. За счет включения в общую систему позиционирования зеркала подстраиваются под положение солнца, меняя свою ориентацию. Температура в резервуаре достигает 700 °C в яркую солнечную погоду, а КПД – 20%.

Крупнейшие солнечно-тепловые электростанции на Земле[править]

Крупнейшие солнечные тепловые электростанции в мире
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание
392 СТЭС Айвонпа Сан-Бернардино, Калифорния башенный Введена в эксплуатацию 13 февраля 2014
354 Solar Energy Generating Systems Пустыня Мохаве, Калифорния параболоцилиндрическийконцентратор СЭС состоит из 9-ти очередей
280 Mojave Solar Project Барстоу, Калифорния параболоцилиндрическийконцентратор Строительство завершено в декабре 2014 года
280 Solana Generating Station Аризона параболоцилиндрическийконцентратор Строительство завершено в октябре 2013 года
250 Genesis Solar Energy Project Блайт, Калифорния параболоцилиндрическийконцентратор В эксплуатации с 24 апреля 2014 года
200 Solaben Solar Power Station Логросан, Испания параболоцилиндрическийконцентратор 3-я очередь закончена в июне 20122-ая очередь закончена в октябре 20121-ая и 6-ая очереди закончены в сентябре 2013
160 Noor I Марокко параболоцилиндрическийконцентратор с тремя хранилищами
150 Solnova Solar Power Station Санлукар-ла-Майор, Испания параболоцилиндрическийконцентратор 1-ая и 3-я очереди завершены в мае 2010 4-ая очередь завершена в августе 2010
150 Andasol Solar Power Station Гуадикс, Испания параболоцилиндрическийконцентратор Заверено строительство: Andasol 1 (2008), Andasol 2 (2009), Andasol 3 (2011). Каждый имеет тепловой резервуар рассчитанный на 7,5 часов работы.
150 Extresol Solar Power Station Торре-де-Мигель-Сесмеро, Испания параболоцилиндрическийконцентратор Строительсво завершено: Extresol 1 и 2 (2010), Extresol 3 (2012). Каждый имеет тепловое хранилище рассчитанное на 7,5 часов работы
110 СТЭС Дюн Полумесяца Най, Невада башенный в эксплуатации с сентября 2015
100 KaXu Solar One ЮАР параболоцилиндрическийконцентратор с хранилищем на 2,5 часа
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание

Комбинированные СЭС

Уже из названия понятно, что комбинированные СЭС совмещают в себе разные типы гелиостанций. Часто сочетают между собой солнечные батареи и концентраторы – тарельчатые или параболические. Кроме производства энергии на солнечных электростанциях предусмотрена возможность обеспечения населения горячей водой. Ее нагрев осуществляют за счет дополнительно установленных теплообменных конструкций.

Разнообразие видов солнечных электростанций только подтверждает, что сегодня они активно развиваются. В связи с этим крупные компании продолжают вкладывать в строительство таких установок серьезные инвестиции. Гелиостанции окупают себя за несколько лет и остаются рентабельными в отличие от ископаемых ресурсов, цены на которые постепенно растут. Существующие же виды СЭС продолжают совершенствовать, чтобы устранить их основные недостатки. В будущем это позволит использовать солнечную энергию на полную мощность как в промышленных, так и в гражданских целях.

Преимущества и недостатки

Комплект панелей, обеспечивающих освещение и работу электроприборов, отличается такими преимуществами:

  • высоким качеством. Любой производитель дает долгую гарантию на свою продукцию, так как фотоэлементы системы изготовлены из высококачественного кремния и износоустойчивы. Согласно статистическим данным, панели для обеспечения освещения в среднем работают 26 лет;
  • надежностью. Вы будете уверены в том, что при правильной установке в солнечные дни комплект батарей накопит достаточно энергии для освещения или работы приборов. Даже в пасмурные дни энергия солнца все равно будет накапливаться, но в меньшем количестве. А благодаря аккумулятору ее можно будет использовать в любое время;
  • неисчерпаемостью ресурсов. По сравнению с дизельным генератором, солнечные комплекты не нужно заправлять топливом, так как солнечная радиация, которую они преобразовывают, неисчерпаема;
  • модульностью. Модули системы практически не нужно обслуживать — достаточно протирать их от пыли и убирать снег;
  • простым подключением. Каждый владелец таких комплектов, обеспечивающих работу приборов и освещение дома, может при желании увеличить их мощность, докупив и установив дополнительные модули;
  • автономностью. Владельцы батарей не зависят от неполадок в электросети, так как сами обеспечивают себя энергией;
  • бесшумностью (по сравнению с ветрогенераторами).

Комплект солнечной электростанции пиковой мощности 3 кВт

Однако комплекты по преобразованию солнечной энергии имеют и недостатки, среди которых:

  • высокая стоимость. Несмотря на то что солнечные панели окупаются в течение нескольких лет, не каждый готов на большие единоразовые траты;
  • зависимость от солнечной энергии. Фотоэлементы не смогут аккумулировать энергию ночью и будут мало накапливать ее в пасмурные дни;
  • максимальный КПД обеспечивается лишь при определенном угле попадания солнечных лучей — они должны попадать на кремниевые пластины под углом 90 градусов. Так как положение Солнца в течение дня меняется, максимальный КПД все время даже в солнечные дни невозможен.

Аэростатные солнечные электростанции

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.

READ  Интеллектуальные системы уличного освещения

Примечания

  1.  (недоступная ссылка). Дата обращения 24 апреля 2010.
  2.  (недоступная ссылка). Дата обращения 4 марта 2016.
  3.  (недоступная ссылка). Дата обращения 4 марта 2016.
  4. . SustainableBusiness.com News (6 мая 2010). Дата обращения 7 мая 2010.
  5.  (недоступная ссылка). Дата обращения 4 марта 2016.
  6.  (недоступная ссылка). Дата обращения 4 марта 2016.
  7. . Abengoa Solar. Дата обращения 5 мая 2015.
  8. ↑ Данный объект расположен на территории Крымского полуострова, бо́льшая часть которого является объектом территориальных разногласий между Россией, контролирующей спорную территорию, и Украиной, в пределах признанных международным сообществом границ которой спорная территория находится. Согласно федеративному устройству России, на спорной территории Крыма располагаются субъекты Российской Федерации — Республика Крым и город федерального значения Севастополь. Согласно административному делению Украины, на спорной территории Крыма располагаются регионы Украины — Автономная Республика Крым и город со специальным статусом Севастополь.
  9.  (недоступная ссылка). Дата обращения 10 января 2012.
  10. ↑ . Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия) (23 июня 2015). Дата обращения 5 сентября 2016.
  11. . Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия). Дата обращения 5 сентября 2016.
  12. Сергей Васильев. . naked-science.ru (25 февраля 2015). Дата обращения 8 ноября 2016.

Солнечно-топливная электростанция в США

В США были выполнены исследования перспективных возможностей модернизации существующих ТЭС, заключающейся во включении в их тепловую схему ЦП и создания соответствующего поля гелиостатов. Определены 82 ТЭС, расположенные в юго-восточной части страны, для каждой из которых выполнялись следующие условия:

  • установленная мощность не пре восходит 200 МВт;
  • имеется свободная территория в непосредственной близости от ТЭС, достаточная для размещения гелиооборудования;
  • использование солнечной энергии позволит сэкономить не менее 50% топлива;
  • существуют факторы, стимулирующие развитие гелиоэнергетики. Модернизация этих ТЭС приведет к замещению 520.0 МВт электрической мощности.

Для полной или частичной замены органического топлива на газомазутных ТЭС США предложено оборудовать ряд из них гелиотермическими установками. Потенциально пригодными для этого считаются ТЭС суммарной мощностью >26 ГВт на юго-западе страны. Оценено, что с помощью таких установок можно было бы удовлетворить значительную часть потребностей химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Гибридные электростанции имеют единую турбогенераторную систему и ряд других общих узлов. В соответствии с проведенной оптимизацией параметров типовой станции ее электрическая мощность должна составлять 50 МВт, причем 75% мощности приходится на солнечную часть (при плотности солнечной радиации 900 Вт/м2). Гелиостатное поле включает 8160 гелиостатов с обшей площадью зеркал 230 тыс. м2. Приемник солнечной радиации размещается на башне высотой 175 м и имеет форму вертикально расположенного цилиндра диаметром 15 и высотой 27 м. Общая стоимость станции (в ценах 1978 г.) составит 32,2 млн. долл., из них на гелиостаты и приемник с башней приходится соответственно, 15,1 и 10,3 млн. долл. Министерством энергетики США выделены средства на финансирование проекта модификации существующей ТЭС мощностью 120 МВт в штате Аризона путем включения в ее схему ЦП концентрированного солнечного излучения, контура теплоотвода на основе солевого теплоносителя и системы теплового аккумулирования. Стоимость реконструкции около 2,3 млн. долл.

По оценкам, правительство США должно будет финансировать до 75% капиталовложений для стимулирования работ по созданию СТЭС — одного из перспективных направлений в использовании солнечной энергии, в связи с чем был объявлен конкурс на лучшие проекты таких станций.

В США также предложена схема комбинированной электростанции с конденсационным циклом. При отсутствии солнечной радиации станция работает по обычной схеме, при благоприятных актинометрических условиях отборы в подогреватели низкого давления отключаются и питательная вода, минуя подогреватели, через байпасную линию подается в гелиоприемник.

При номинальной электрической мощности 726 МВт байпасирование части подогревателей низкого давления позволит увеличить выработку электроэнергии на 3,98%, при этом эффективность преобразования солнечной энергии составит 14%, которая может быть повышена путем увеличения температуры в гелиоприемнике.
В литературе анализировались различные способы использования солнечной энергии на ТЭС. На основании некоторых из разработок было признано, что оптимальной является схема электростанции без промежуточного теплового аккумулирования в которой имеется возможность осуществить промперегрев за счет солнечной энергии.

Солнечные электростанции: основные типы

Существует четыре основных типа солнечных тепловых электростанций. Их можно разделить на два подтипа: системы с линейным концентратором, такие как параболические желоба и концентраторы Фринеля.  И   системы с точечной фокусировкой:  станции башенного типа и параболоидные концентраторы.

Солнечные электростанции с параболическими концентраторами состоят из многочисленных расположенных параллельно рядов концентраторов, которые являются параболическими отражателями. Эти отражатели концентрируют солнечное излучение вдоль теплоприёмной трубки. В данной трубке циркулирует теплоноситель на основе масла, разогреваясь до 400 °C. Разогретая жидкость поступает на теплообменный аппарат, где  вода преобразовывается в пар при температуре около 390 °C. Этот пар поступает на парогенератор, где происходит процесс преобразования электроэнергии так же, как обычных электростанциях.

Концентраторы Фринеля имеют отражатели с слегка изогнутой формой. Эти отражатели так же фокусируют излучение на трубчатый абсорбер, оснащенный дополнительным отражателем. Вода нагревается и испаряется непосредственно в трубке теплоприемника. Это способствует повышению эффективности станции по сравнению с параболическими концентраторами за счет снижения себестоимости, однако среднегодовая выработка электричества у станций такого типа меньше.

В солнечных электростанциях башенного типа, солнечное излучение концентрируется на центральный теплоприемник при помощи огромного количество плоских отражателей (зеркал), которые в течение светового дня автоматически изменяют угол установки. Это позволяет достичь значительно более высокую концентрацию по сравнению с системами с линейными концентраторами. При этом температура на теплоприемнике превышает 1000°С. Такие температуры значительно увеличивают эффективность работы станции. По данной типу конструкции была построена в 1985 году в Крыму солнечная станция СЭС 5. Более подробно о станции можно прочитать тут.

Параболоидные концентраторы еще их называют электростанциями тарельчатого типа напоминают по форме тарелку. Солнечное излучение концентрируется на приемник, к которому подключен «двигатель Стирлинга». Двигатель может преобразовывать тепловую энергию непосредственно в механическую работу или электричество.

Такие системы могут достичь КПД более 30%.Хотя эти системы предназначены для работы в автономном режиме, они так же имеют возможность объединения нескольких систем в одну солнечную электростанцию.

Солнечные электростанции, использующие фотобатареи (СЭС, использующие фотобатареи)

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: