Крупные солнечные станции для выработки тепла и электриче...

...

Солнечные станции в обозримом будущем будут питать города в регионах с достаточным количеством солнечных дней.  

Затраты на создание таких объектов очень большие. Тем не менее, в ряде стран это не мешает бизнесу совершенствовать технологию выработки электричества и тепла из солнечной энергии.

Значительную поддержку частным компаниям оказывают государственные структуры за счёт разного рода дотаций и налоговых послаблений.

Главная задача солнечной энергетики заключается в создании мощностей по аккумулированию полученной электроэнергии для создания запаса энергии на случай длительного периода пасмурной погоды.

После того, как проблема создания резервов и снижения стоимости строительства станций будет решена, солнечная энергетическая отрасль станет конкурентоспособной по отношению к традиционным источникам энергии.

Так или иначе станции на альтернативных источниках энергии, которым в нашей стране пока не слишком доверяют, очень скоро станут насущной необходимостью.

Существует несколько разновидностей солнечных электростанций, но все они делятся на два типа.

Это комбинированные, производящие электричество,  тепло и горячую воду и обычные станции, вырабатывающие только электричество.

Тип станции выбирается в зависимости от целей проекта и потребностей потребителей. 

Солнечные башни

Из первых реализованных проектов широко известна башня недалеко от Севильи в Испании. Вырабатывает только электричество, мощность — 11 МВт.   

В высоту с 40-этажный небоскреб, строение станции будто наблюдает за Андалуссией, точно светлая противоположность маяку Мордора из «Властелина колец».

Первая очередь станции построена в 2007-ом году и обеспечивает 60 тыс. домовладений города.

Станция включает в себя 624 зеркальных гелиостата на механической основе, которые собирают свет и отражают его на вершину башни, где находится специальный солнечный уловитель.

Уловитель раскаляется до 260° С. К нему по трубам нагнетается вода, которая вскипает и превращается пар. Горячий пар подается в турбины, которые производят электричество.

Суть установки в том, чтобы произвести как можно больше горячего пара, больше, чем может освоить турбина за день.

Излишки горячего пара закачиваются в цистерны, и на этом запасе турбины станции работают в пасмурные дни или в ночное время.

В ряде новых башен испанские энергетики намерены вместо горячего пара использовать топлёную соль. Соль дольше сохраняет тепло, нежели вода, поэтому эффективность такой башни возрастёт в разы.

Параболические станции

По форме такие станции напоминают спутниковую тарелку с зеркальной поверхностью. Собранная энергия солнца концентрируется в батарее над поверхностью установки и передается в приёмник.

Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем.

Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92% падающего на них солнечного излучения.

В фокусе отражателя на кронштейне закреплён двигатель Стирлинга или фотоэлектрические элементы.

Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя.

В качестве действуещего компонента двигателя Стирлинга используется, как правило,  водород или гелий.

Успешным с коммерческой точки зрения оказался калифорнийский проект по созданию мощных солнечных коллекторов до 150-ти кВт и диаметром 11 м. каждый.   

К 2010-м году в Южной Калифорнии будет создана станция из 20-ти тысяч таких коллекторов суммарной мощностью до 850-ти МВт.

Параболические желоба (концентраторы)

Это — коллектор солнечной энергии, работа которого строится по принципу сосуда Дьюара.  Такого рода станции являются гибридными — они вырабатывают и тепло и электричество.

Принцип Дьюара заключается в следующем:  жёлоб имеет двойные стенки с вакуумным пространством. Вакуумная прослойка даёт высокую теплоизоляцию вещества, находящегося внутри сосуда.

Зеркала автоматически отслеживают путь солнца, собирают его энергию и передают в теплообменники, работающие, как правило, на масле.

Разогретая жидкость в теплообменниках заставляет работать паровые турбины, производящие тепло и электричество. 

На крупных станциях выработанную энергию складируют про запас в специальных цистернах по технологии «термоклин», когда вертикальный градиент температуры повышен по сравнению с градиентами выше- и нижележащих.

В цистерны со смесью кварцевого песка и кварцитовой крошки закачивают жидкость из теплообменника (к примеру, топлёную соль) и используют её для обеспечения работы станции в ночное или пасмурное время суток.   

На основе параболических желобов строятся станции большой мощности. 

Во Внутренней Монголии (Китай) строят солнечную электростанцию, мощность которой к 2020-му году составит 1 тыс. МВт.  Мощность первой очереди составит 50 МВт.

Известно, что вложения в строительство солнечной башни в г. Севилья составили $300 на кВт·ч условной мощности.

В строительство солнечной станции в г. Виктория (Австралия) мощностью 150 мВт предполагается вложить $45 тыс.

Продавать электричество планируется по 10 центов за кВт·ч, срок окупаемости — 10 лет.

В Германии хотят перенести опыт Фрайбурга (этот город-солнечная колония) на другие города, но пока это слишком затратно: при изготовлении фотогальванических панелей нужно использовать силикон.

Ультрачистый промышленный силикон продается по $450 за кг. Это очень дорого, и учёные ищут наиболее эффективный с точки зрения цены и качества способ замены силикона на фуллерен (одна из форм углерода).

В России существует масса земель с аналогичными характеристиками поступления солнечной радиации, как и Фрайбург. Существует много земель с большим объёмом годовой солнечной радиации, чем во Фрайбурге.

Россиянам остаётся только дождаться, когда технологии будут усовершенствованы и затем переходить на зелёную энергию.

Солнечные башни

Коэффициент использования производственных мощностей оценивается специалистами в пределах 73%, что является высокой характеристикой.

В перспективе солнечные башни смогут продавать дешёвую электроэнергию и успешно конкурировать с другими энергетическими объектами солнечной энергоиндустрии.

Параболические коллекторы-желоба

У коллекторов-желобов есть два существенных недостатка. Вращающиеся оси, к которым крепятся зеркала, могут поворачиваться только либо в направлении север-юг, либо — только запад-восток.

Показатель концентрации солнца достаточно низкий, и учёные разрабатывают устройства, которые могли бы увеличить эффективность «отлова» солнечного света.

Второй недостаток коллектора заключается в том, что в ночное время суток желоба запитываются традиционным электричеством, при выработке которого сжигают газ или уголь.

Однако солнечные станции на коллекторах-желобах расходуют лишь 27% от общего объёма энергии, необходимой для нужд станций старого образца.

Этот факт помогает коллекторам быть причисленным к альтернативным источникам энергии.

Наряду с недостатками, коллекторы-желоба имеют и достоинства. Установлено, что КПД при производстве тепловой энергии достигает 80%. При производстве электрической энергии КПД коллекторов-желобов сопоставимо с фотогальванопластинами.

В г. Севилья (южная Испания) к 2014-му году будет построено 9 солнечных башен установленной мощностью 300 МВт, что позволит полностью покрыть потребности в электричестве города с населением около 600 тыс. человек.

В г. Виктория (Северо-Запад Австралии) реализуется проект по производству электроэнергии с помощью зеркальных коллекторов мощностью 150 МВт, что позволит продавать энергию в единую сеть по конкурентным ценам.

В Германии существует город-солнечная колония. Это — Фрайбург, где все строения покрыты солнечными панелями, жители продают друг другу или в региональную сеть излишки производимой панелями энергии. В городе также существует гелиотропный дом, который производит в 5 раз больше электричества, чем потребляет.

В Калифорнии в 2009-му году начали строительство солнечной башни мощностью 245 МВт.

В Южной Африке планируется возведение солнечной станции мощностью 1 тыс. МВт с 4-5 тыс. гелиостатами.

Запущена солнечная башня в Австралии (г. Клонкури) мощностью 10 МВт.

eSolar (строитель солнечных электростанций, США)

NRG Energy, Inc (строительство солнечных электростанций, США)

ACME (разработка источников альтернативной энергии, Индия)

BrightSource Energy (строительство солнечных электростанций, США)

http://ru.wikipedia.org/

news.bbc.co.uk/2/.../6616651.stm

www.power-technology.com/.../Seville-Solar-Tower/ -

Some information from Discovery Channel's Ecopolis TV show

http://www.esolar.com/

www.nrgenergy.com/

Копирайтер: Прохорова Оксана