Солнечные электростанции

Схема возможного варианта гибридной  солнечной станции показана на рис. 31-33. Поскольку это не просто механическое соединение трех систем преобразования солнечной энергии, а единая взаимосвязанная  система, стоимость станции значительно снижается.

Система имеет общий силовой  блок для производства электроэнергии с помощью теплоносителя и  биотоплива. В свою очередь, тепло  и углекислый газ, получающиеся при  сжигании биотоплива, используются при  выращивании биомассы. В результате система оказывается замкнутой по СО2, а использование тепла позволяет существенно продлить сезон выращивания биомассы.

В каком же состоянии находятся  разработки различных компонентов  гибридных солнечных станций, когда  можно ждать осуществления этих проектов, какие трудности препятствуют созданию солнечных станций и каковы возможные пути их преодоления?

Наиболее распространены в настоящее  время солнечно-термальные станции, что в значительной мере связано  с успехами, достигнутыми компанией  «Луз». Стоимость энергии, вырабатываемой ее станциями последнего образца, сопоставима со стоимостью энергии тепловых станций.

В настоящее время существует эффективный  способ уменьшения стоимости фотоэлектрических  станций даже при существующей технологии производства фотобатарей. Он разработан в лаборатории возобновляемых источников энергии МГУ и основан на использовании надувных пленочных концентраторов. Он состоит из пневмобаллона, изготовленного из тонкой пленки, к внутренней поверхности которого прикреплены две полосы пленки с напыленным металлическим покрытием. Поверхность пневмобаллона, ориентированная к свету, прозрачна. Поверхность со стороны выходного отверстия также может быть прозрачной.

Отражающими плоскостями надувного  фоклина служат металлизированные  пленки, которые натягиваются за счет натяжения стенок пневмобаллона под действием давления газа. КПД установки может составлять 6-7%.

Отличительной особенностью гибридных  станций является то, что их размещение должно производиться на основе учета  ряда физических данных, важнейшими из которых являются параметры солнечной радиации.

5.Солнечные печи

В принципе, используя достаточно большие концентраторы, можно получить в их фокусе очень высокую температуру, Подобные системы лежат в основе так называемых солнечных печей.

Замечательные возможности солнечно-зеркальной энергетики предвидел К. Э. Циолковский. Он писал, что в космическом пространстве «можно непосредственной силой Солнца с помощью зеркал и стекол получить огненные очаги любой величины с температурой от 273 градусов холода до 6000 градусов тепла. Преобразованием солнечной энергии... можно получить до 20000 градусов и более.»

В первые послевоенные годы в Ташкенте можно было увидеть чащу десятиметрового  параболоида, покрытую квадратиками зеркал. В течение многих лет гигантский железобетонный подсолнух возвышался над корпусами консервного завода, питая его тепловой энергией. В уникальной по тем временам установке температура в фокусе превышала 1000◦С. Современная солнечная печь диаметром 10 м, работающая в армянском отделении ВНИИТ, выполнена из зеркал-фацет, которые установлены на металлическом каркасе. Солнечное излучение подается в печь от гелиостата, следящего за солнцем. Зеркало солнечной печи установлено над гелиостатом и развернуто к земле таким образом, чтобы оптическая ось была вертикальной. Это позволяет проводить плавки в вертикальных тиглях. В фокусе концентратора температура достигает 2000◦C. Подобные установки перспективны для решения многих практических задач.

Принцип зеркал-фацет применен в  более значительных конструкциях. На юге Франции, вблизи селения Одейо, построена солнечная печь. Северная стена девятиэтажного здания представляет собой параболическое зеркало. Размеры его внушительны - 40x50 м, но состоит оно из слегка закругленных зеркальных элементов. Их здесь 9500. Перед зданием на площади 3000 м разместилось 63 подвижных плоских зеркала (гелиостатов) площадью 45 м2 каждое. Они направляют солнечные лучи на параболическое зеркало, фокальная зона которого имеет диаметр около 40 см, температура в зоне пятна достигает 3800░С. Отдельными элементами солнечной печи управляет ЭВМ.

В СНГ уже построено и строятся несколько мощных солнечных печей - в Ташкенте, Ереване, Крыму и  других местах. В них можно получить рабочие температуры от 2500 до 4000◦С. Применение солнечных печей может очень многое дать науке и технике. Сегодня мы вправе говорить о рождении новых областей - гелиохимии и гелиометаллургии. Дело в том, что по сравнению с «классическими» печами солнечные печи обладают рядом существенных преимуществ. Прежде всего они дают возможность получить резкий скачок температуры. Скорость «теплового удара» в них превышает тысячу градусов в секунду. Во-вторых, расплавленное вещество не соприкасается ни с топливом, ни с угольными электродами, которые обычно являются источниками загрязнения продуктов плавки. Проникновению примесей из формы, неизбежному при любых иных способах плавки, препятствует то, что сконцентрированный солнечный луч может плавить вещество в узкой зоне - как бы в форме из того же вещества. Можно вести плавку в окислительной или восстановительной атмосфере. Все это важно для получения особо чистых металлов и сплавов, для производства редкоземельных металлов, например скандия, иттрия, лантана, которые удается выделить из их окислов только при температуре более 2000░С и при условии, что источник энергии не выделяет загрязнений.

Высокотемпературные солнечные установки  дадут возможность выплавлять особо  чистое стекло для волоконной оптики, способной произвести революцию  в технике связи. Солнечные печи очень удобны для порошковой металлургии, для получения химически чистых и тугоплавких материалов, применяемых в авиации, космонавтике и ядерной энергетике.

Важное преимущество солнечных  печей состоит в том, что их эксплуатация не оказывает вредных .воздействий на окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

6. Заключение

К настоящему времени достигнут большой прогресс в преобразовании солнечной энергии различными методами. Проведение эффективной политики ускорения перехода к солнечной энергетике является разумной стратегией в условиях всевозрастающего беспокойства по поводу состояния окружающей среды. Солнечная энергетика при ее повсеместном внедрении приводит к формированию нового типа культуры, когда экологические ценности выйдут на первое место.

Однако опыт показывает, что имеется  еще ряд вопросов, которые необходимо решить, чтобы внедрить солнечную энергетику. Эти вопросы носят прежде всего психологический, организационный и экономический характер, так как в принципе технологические возможности для широкого внедрения солнечной энергетики существуют. Один из них - вопрос цен на энергию. Несмотря на большой прогресс, достигнутый в прошлом десятилетии в технологии солнечной энергетики и снижении стоимости солнечной станции, многие из них все еще не конкурентоспособны с традиционной энергетикой в силу существующей системы цен на энергию, которая не отражает многие косвенные социальные затраты на производство и использование энергии, включая загрязнение воздуха, опасность ядерной энергетики, влияние глобального изменения климата на экономику, экологию и здоровье людей. Цены с учетом этих факторов были бь| значительно ниже для солнечных станций.

Другой проблемой является повышение  надежности производства энергии солнечными станциями. Принципиальное решение  этой проблемы существует на базе создания гибридных солнечных станций, однако в этой области необходимо проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, основанных на модульном принципе построения солнечных технологий, предполагающих организацию производства по образцу предприятий, выпускающих массовую продукцию Лучший подход здесь - содействовать объединению исследователей производителей^ и потенциальных потребителей для создания совместных предприятий, ускоряя тем самым продвижение в лаборатории, на заводе и в сфере потребления.

Государственная помощь должна оказываться  как фундаментальной, так и прикладной науке, а также внедрению в промышленность технических решений: нужно поощрять разработку, размещение и эксплуатацию системы солнечной энергетики. Выполненные проекты должны стимулировать прогресс технологии и развитие производственных мощностей, при этом затраты должны быть поделены между государством, производителями и потенциальными потребителями.

Главной трудностью является создание промышленной инфраструктуры для солнечной  энергетики. Наиболее приемлемые варианты использования будут зависеть от выбранной технологии и района размещения. Характер ресурсов солнечной энергии и технологии предполагают, что, хотя индустрия солнечной энергетики будет, возможно, иметь некоторые структурные особенности, отличные от сегодняшней структуры энергетической индустрии, существующие отрасли имеют возможность помочь солнечной энергетике задействовать весь свой потенциал.

Основные направления работ  по солнечной энергетике следующие:

обеспечение благодаря использованию  солнечной энергии максимально возможной экономии топлива в народном хозяйстве;

сооружение систем солнечного горячего водоснабжения, отопления и кондиционирования  воздуха для жилых домов и  общественно-коммунальных учреждений;

строительство сезонных установок  для летних баз отдыха, кемпингов, детских лагерей с системами горячего водоснабжения;

создание централизованных систем солнечного теплоснабжения для небольших  населенных пунктов и микрорайонов;

строительство для нужд сельского  хозяйства гелиотегшиц, гелиосу-шилок  сельскохозяйственной продукции, солнечных опреснителей воды, водоподъемных установок, ферм с системами солнечного тепло- и хладо-снабжения, солнечных установок по переработке биомассы;

строительство экспериментальных  и опытно-промышленных солнечных  электростанций с термодинамическим циклом для комбинированной выработки тепла и электрической энергии;

строительство крупных электростанций с фотоэлектрическим преобразованием  солнечной энергии в электрическую, соединенных с энергосистемой или  гидроаккумулирующей станцией;

создание и производство малогабаритных фотоэлектрических станций мощностью 0,01-10 кВт для снабжения автономных потребителей;

строительство солнечных высокотемпературных  установок для технологических  целей, в частности для получения  тугоплавких и сверхчистых материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Список литературы:

1.         Солнечная энергетика: Пер.с анг. и франц./ Под ред. Ю.Н. Маковского и М.М. Колтуна.-М.: Мир, 1979.-390с.

2.         Алексеев В.В., Чекарев К.В. Солнечная энергетика. - М.: Знание, 1991.-64

3.       Колтун М.М. Селективные оптические поверхности преобразователей солнечной энергии. - М.: Наука, 1979.

4. А.М. Магомедов нетрадиционные возобновляемые источники энергии. - Махачкала.: Юпитер, 1996. – 245с.