Обзор нетрадиционной энергетики и теплоэнергетики

Гелиоустановки на широте 60°. Одним из лидеров практического использования энергии Солнца стала Швейцария. Здесь построено примерно 2 600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 1 до 1000 кВт и солнечных коллекторных устройств для получения тепловой энергии. Программа, получившая наименование «Солар-91» и осуществляемая под лозунгом «За энергонезависимую Швейцарию!», вносит заметный вклад в решение экологических проблем и энергетическую независимость страны, импортирующей сегодня более 70 процентов энергии.

Программа "Солар-91" осуществляется практически без поддержки государственного бюджета, в основном, за счет добровольных усилий и средств отдельных граждан, предпринимателей и муниципалитетов. К 2000-му году она предусматривает довести количество гелиоустановок до 3000. Гелиоустановку на кремниевых фотопреобразователях, чаще всего мощностью 2-3 кВт, монтируют на крышах и фасадах зданий. Она занимает примерно 20-30 м2. Такая установка вырабатывает в год в среднем 2000 кВт/ч электроэнергии, что достаточно для обеспечения бытовых нужд среднего швейцарского дома и зарядки бортовых аккумуляторов электромобиля. Дневной избыток энергии в летнюю пору направляют в электрическую сеть общего пользования. Зимой же, особенно в ночные часы, энергия может быть бесплатно возвращена владельцу гелиоустановки.

Крупные фирмы монтируют на крышах производственных корпусов гелиостанции мощностью до 300 кВт. Одна такая станция может покрыть потребности предприятия в энергии на 50-70 %.

В районах альпийского высокогорья, где нерентабельно прокладывать линии электропередач, строятся автономные гелиоустановки с аккумуляторами.

Опыт эксплуатации свидетельствует, что Солнце уже в состоянии обеспечить энергопотребности, по меньшей мере, всех жилых зданий в стране. Гелиоустановки, располагаясь на крышах и стенах зданий, на шумозащитных ограждениях автодорог, на транспортных и промышленных сооружениях, не требуют для размещения дорогостоящей сельскохозяйственной или городской территории.

Автономная солнечная установка у поселка Гримзель дает электроэнергию для круглосуточного освещения автодорожного тоннеля. Вблизи города Шур солнечные панели, смонтированные на 700-метровом участке шумозащитного ограждения, ежегодно дают 100 кВт электроэнергии. Солнечные панели мощностью 320 кВт, установленные по заказу фирмы Вiral на крыше ее производственного корпуса в Мюнзингене, почти полностью покрывают технологические потребности предприятия в тепле и электроэнергии.

Современная концепция использования солнечной энергии наиболее полно выражена при строительстве корпусов завода оконного стекла в Арисдорфе, где солнечным панелям общей мощностью 50 кВт еще при проектировании была отведена дополнительная роль элементов перекрытия и оформления фасада.

КПД кремниевых фотопреобразователей при сильном нагреве заметно снижается и, поэтому под солнечными панелями проложены вентиляционные трубопроводы для прокачки наружного воздуха. Нагретый воздух работает как теплоноситель коллекторных устройств. Темно-синие, искрящиеся на солнце фотопреобразователи на южном и западном фасадах административного корпуса, отдавая в сеть 9 кВт электроэнергии, выполняют роль декоративной облицовки.

Солнечные электростанции. От Солнца на Землю направляется тепловой поток. Непосредственно до земной суши доходит примерно одна пятая его часть. Однако и эта энергия в 30 тыс. раз превышает современное производство электроэнергии во всем мире. Этому энергетическому источнику присущи два недостатка: малая плотность солнечного потока, не превышающего у земной поверхности 1 кВт на метр, и нерегулируемый приход его к земной поверхности, зависящий от времени года, суток и погоды.

В России и за рубежом определилось несколько направлений использования солнечной энергии:

– преобразование солнечного излучения в тепловую энергию с использованием ее для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха, сушки материалов и продуктов сельского хозяйства, опреснения минерализованной воды и т.п.;

– преобразование солнечной энергии в электрическую с применением термического метода; создание космических солнечных электростанций.

Рис. 3.13. Структурная схема солнечной электростанции

Принцип работы наземных солнечных электростанций (рис. 3.13) основан на термодинамическом методе и заключается в постоянном слежении за движением Солнца тысяч гелиостатов – плоских зеркал (2), отражающих падающие на них лучи на приемник (3), находящийся в фокусе этих лучей. Образовавшийся от нагрева пар поступает в накопитель (4), из которого вводится в парогенератор (5). В парогенераторе из первичного пара образуется пар с необходимыми параметрами для паровой турбины (6). От вращающегося генератора (7), находящегося на одном валу с паровой турбиной, электрическая энергия передается в энергосистему. Отработанный пар в турбине поступает в конденсатор (8), откуда в виде конденсата перекачивается в парогенератор, а затем через охлаждающую систему вновь поступает в паровой приемник.


На главную