34 Солнечное излучение

Кол-во энергии излучения солнца во всем диапазоне длин волн, полученной в единицу времени единичной площадкой ┴ солн лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии между землей и солнцем, наз солн постоянной. I₀=1353 Вт/м²

Эффективная солн постоянная учитывает сезонные колебания и определяется по формуле:

I_{0 эф}= I₀[1+0,033 cos 360n/365], n-порядковый номер дня от 1 января

При прохождении солн излучения через атмосферу, его мощность ослабляется в рез процессов поглощения и рассеивания аэрозолями и мол-ми газа, кот входят в состав атмосферы.

Потоки солн излучения имеют коротковолновую и длинноволновую и видимую, включая часть часть света 0,3-2,5 мкм, части.

Потоки энергии излучения, кот связывает атмосферу с землей, составляет 1 кВ/м², но эти потоки перекрывают длинноволновый спектральный диапазон от 5 до 25 мкм с макс на 10 мкм.

В процессе прохождения коротко-волнового солн излучения наблюдается поглощение, рассеивание, отражение.

При поглощении происходит переход энергии излучения в тепло с последующим излучением света с большей длиной волны.

Рассеивание- изменение направления распространения света в зависимости от длины волны.

Отражение- вне зависимости от длины волны.

При отражении порядка 30% солн излучения обратно отражается космическое пространство (большую часть облака, а снег, лед – меньше отражают на пов-ти Земли).

ρ потока составляет (1- ρ)*1,31 кВт/м², ρ -альбеда-коэф-т отражения

Длинноволновое излучение Е=πR²(1-)I₀

Эта энергия = энергии, излучаемой Землей космич пространство с излучательной способностью ξ=1 и ср t.

При т/д равновесии πR²(1-)I₀=4 πR²σТ⁴

σ=5,67*10^-8-пост Больцмана, Т=250 К=-23⁰

Спектральное распределение – длина волнового излучения с пов-ти Земли соотв-ет спектральному распространению абсолютно черного тела при t=250 К.

Максимум этого распределения при этой t соств-ет 10 мкм и находится в инфракрасной области.

Ρ этого потока составляет порядка 2 кВ/м².

Средняя t пов-ти Земли 14⁰, на 40 ↑ атмосферы, кот выступает как инфракрасный теплоизоляционный кран (парниковый эффект).

Поскольку она не пропускает инфракр-е узлучение из Земли наружу, но пропускает коротковолновое солн излучение внутрь.

Основную роль экрана в атмосфере – диоксид углерода.

Поглощение в атмосфере

Коротковолновая УФ область излучения λ<0,3 мкм практически полностью поглощается на уровне моря атомами кислорода и ионами азота 0,3<λ<0,4, видимый диапазон 0,4<λ<0,7 приходится на половину потока излучения.

Различные аэрозоли могут существенно поглощать > 20% этого диапазона.

Дальше область УФ - λ>12 мкм непрозрачна.

Солн-е излучение хар-ся низкой концентрацией. Из попадающего из атмосферы потока 1340 Вт/м² до Земли доходит 960 Вт/м².

35 Солнечн эл ст башенного типа с т/д циклом

Преобразователи солн энергии в эл-кую:

1. Использовать солнечную энергию как источник тепла в т/д цикле Ренкина

2. непосредственно преобразовать солн-ную энергию в эл ток солн-х элементов

1-гелиостат

2-центр-й приемник отраж солн лучей

3-паровая турбина

4-электрогенератор

5-конденсатор

6-градирня

7-аккумулятор солнечной энергии

8-система автоматич. управления потоком солнечных лучей

9-центральная башня

Принцип действия в том, что солн энергия отражается многочисленными зеркалами на центр. приемник, расположенный на вершине башни. В центр-м приемнике раб тело нагревается до заданных параметров и направляется либо непосредственно в турбину (одноконтурная), либо в промежуточный парогенератор теплообменника (2х конт-я), а далее по традиционной схеме.

Гелиостат – устройство, состоящее из системы зеркал, закрепленных на общей опорной конструкции и имеющие систему слежения за солнцем.

Основные параметры солнечной электростанции

	Италия	Япония	Испания	Франция	США	Крым
Срок ввода	VII(1981)	VII(1981)	VII(1981)	II(1982)	IV(1982)	V(1986)
N,МВт	1	1	0,5	2,5	10	5
Эфф погл-я изл-я	93	-	90,5	85	83	-
теплоноситель	H2O	H2O	Na	Соль Hitec	H2O	H2O
t теплоносителя на выходе	512	249	530	450	-	250
Система аккумулирования теплоты	Бак с H2O (4,3 т), 2 бака (1,6 т)	5 баков по 60 кубов H2O	140 кубов с ж натрием	60 кубов Hitec	7 тыс т гальки и 908 м^3 масла	Масло Caloria
^0С	510	487	510	410	510	250
Среднее давление МПа	5,9	1,2	10	4	10	4
КПД	16	10,3	12,5	20	15,3	-