Продолжение № 62

в

)Двухконтурная схема для низких температур (отрицательных) наружного воздуха имеет антифриз, циркулирующий по первому контуру. Передача теплоты от антифриза к воде может осуществляться либо в баке-аккумуляторе, либо в промежуточном теплообменнике (отдельном).

г) Двухконтурная схема солнечного отопления и горячего водоснабжения.

В системах солнечного теплоснабжения предусматривается вспомогательный источник теплоты (электрический, топливный), который либо встраивается в аккумуляторный бак, либо устанавливается на линии, идущей к нагрузке. В принципе, система солнечного теплоснабжения может быть спроектирована для полного удовлетворения потребности в теплоте за счет радиации. Однако, экономически это неоправданно, так как в летний период дорогостоящее гелиооборудование оказывается сильно недогруженным. Вместимость водяных аккумуляторов в системах отопления с жидкостным теплоносителем составляет обычно от 50 до 100 л на 1 м² площади коллектора.

С

олнечные электростанции.

Д

ля преобразования солнечной радиации в электроэнергию в промышленных масштабах обычно используют солнечные электростанции (СЭС) с центральным приемником. Солнечная радиация отражается многочисленными зеркалами на центральный приемник, расположенный на вершине башни. В центральном приемнике рабочее тело нагревается до заданных параметров и направляется либо в турбину (в одноконтурных схемах), либо в промежуточный теплообменник-парогенератор (в двухконтурных схемах). Дальнейшее преобразование теплоты в электроэнергию аналогично обычным ТЭС (паротурбинный цикл).

Устройство, состоящее из системы зеркал, закрепленных на общей опорной конструкции, и имеющее систему слежения за Солнцем, которая обеспечивает постоянное отражение солнечных лучей на центральный приемник, называется гелиостатом. Совокупность гелиостатов, расположенных вокруг центрального приемника или занимающих сектор к северу от него, образует гелиостатное поле. Центральные приемники, применяющиеся на действующих СЭС делятся на приемники внешнего облучения, у которых тепловоспринимающие панели расположены по наружной цилиндрической поверхности и приемники полостного типа, отличающиеся более сложной конструкцией и более высоким к.п.д. (до 90 %). Для обеспечения работы станции в периоды кратковременных перерывов о поступлении солнечной радиации предусмотрена система аккумулирования теплоты.

В мире создано шесть экспериментальных СЭС с центральным теплоприемником мощностью 0,5 ¸ 5,0 МВт.

Схема одноконтурной СЭС с центральным приемником (ЦП) внешнего облучения (Барстоу, США, 10 МВт).

ПТ – паровая турбина;

РН – регенеративный нагреватель;

Д – деаэратор;

НСА – нагреватель системы аккумуляции тепла;

ТА – тепловой аккумулятор (7000 т. гравия с песком и 900 тыс. л. термостойкого масла);

ПГА – парогенератор системы аккумулирования тепла;

РБ – расширительный бак;

ОП – охладитель пара, идущего на аккумуляцию тепла.

Схема двухконтурной СЭС с полостным теплоприемником (Гаргасон, Франция, 2,5 МВт).

ПГ II – парогенератор II-го контура;

П

К – параболоидные концентраторы для нагрева теплоносителя во вспомогательном контуре;

НБ – накопительный бак-емкость со стратификацией по высоте.

Схема СЭС с параболоидными концентраторами и промперегревом (Калифорния, СЭС 30 ¸ 80 МВт).

Зеркальная поверхность параболлоцилиндра концентрирует солнечную энергию на теплоприемнике, выполненном в виде трубы с селективным покрытием, заключенной в вакуумированной оболочке. Каждый параболлоцилиндрический концентратор с теплоприемником и системой слежения за Солнцем образует модуль, который соединяется с другими модулями параллельно или последовательно. Рабочее тело, проходя через теплоприемники модулей, нагревается, и через систему трубопроводов направляется в центральную преобразовательную систему, работающую по циклу Ренкина.

В

схемах ПСЭС два контура: в контуре концентраторов используется кремнийорганический теплоноситель с повышенной термостойкостью (^оС, ^оС), а во втором контуре рабочее тело – водяной пар. В схеме предусмотрен газовый котел, который позволяет отказаться от дорогостоящей системы аккумулирования теплоты.

ГК – газовый котел;

ТПП – теплообменник промперегрева;

ППК – поле параболоидных концентраторов.

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии

Одной из наиболее перспективных технологий солнечной теплоэнергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами на основе крепления, которые преобразуют в электрическую энергию и рассеянную составляющую солнечной радиации с к.п.д. 12-15 %. Лабораторные образцы имеют к.п.д. 23 %. Мировое производство солнечных элементов превышает 60 МВт в год и увеличивается ежегодно на 30 %. Современный уровень производства солнечных элементов соответствует начальной фазе их использования для освещения, подъема воды, питания бытовых приборов, в транспортных средствах и т.п. Стоимость солнечных элементов составляет 2,5-3 $/Вт, модулей 5-6 $/Вт и систем 9-10 $/Вт.

Характеристики автономной солнечной энергоустановки для сельского коттеджа, магазина, общественного здания:

Стоимость 18000 $;

Солнечная батарея 1800 кВт/ч;

Электрический аккумулятор 18 кВт/ч;

Контроллер заряда, инвертор;

Годовое производство электроэнергии 18000-3600 кВт×ч;