Солнечная электроэнергия

 

Солнечные системы для получения электроэнергии

Концентрация солнечной энергии позволяет получать температуры (T≥700°С), достаточно высокие для работы теплового двигателя с приемлемым коэффициентом полезного действия.

Изготовление параболических концентраторов с диаметром, превышающим 30 м, довольно сложно, тем не менее мощность одного такого устройства составляет

π (15 м)2 (1 кВт×м-2) =700 кВт,

что позволяет получить до 200 кВт электроэнергии. Этого достаточно для небольших энергосистем, но не для стационарных коммунальных сетей.

Так каким же образом можно построить солнечную электростанцию достаточно большую для того, чтобы получать, скажем, 10 МВт электроэнергии? Для этого существуют два варианта: рассредоточенные коллекторы и системы с центральной солнечной башней.

Схема получения электроэнергии от системы распределенных коллекторов

Рис. 6.11. Схема получения электроэнергии от системы распределенных коллекторов: 1 - электроэнергия, 2 - трубы под землей, по которым протекает аммиак или пар, 3 - солнечные лучи

Рассредоточенные коллекторы. На рис. 6.11 показана система, состоящая из множества небольших концентрирующих коллекторов, каждый из которых независимо следит за Солнцем. Концентраторы не обязательно должны иметь форму параболоидов, но обычно это предпочтительнее. Каждый коллектор передает солнечную энергию жидкости - теплоносителю, горячая жидкость от всех коллекторов собирается в центральной энергостанции, Теплонесущая жидкость может быть водяным паром, если она будет прямо использована в паровой турбине, или какой-либо термохимической средой - такой, как, например, диссоциированный аммиак. Схема устройства, основанного на диссоциации и синтезе аммиака, показана на рис. 6.12.

Диссоциация и синтез аммиака

Рис. 6.12. Диссоциация и синтез аммиака как накопителя солнечной энергии: 1 - зеркало, 2 - приемник, 3 - теплообменник; 4 - тепловой двигатель; 5 - камера синтеза; 6 - сепаратор; 7 - к другим зеркалам

Преимуществом последней системы является то, что в случае использования химического реагента отсутствуют потери между коллектором и тепловым двигателем, так что тепло может передаваться на большие расстояния или в течение длительного времени (например, с вечера в течение всей ночи, что позволяет осуществить непрерывную генерацию электроэнергии). В этой системе солнечные лучи фокусируются на приемнике, в котором газообразный аммиак при высоком давлении (около 30 МПа) диссоциирует на водород и азот. Эта реакция - эндотермическая, дефект энергии составляет ΔH= - 46 кДж/моль NH3; солнечное излучение снабжает систему энергией, необходимой для протекания этой реакции. В присутствии катализатора в камере синтеза N2 и Н2 частично рекомбинируют, выделяемое при этом тепло можно использовать для подключения внешнего теплового двигателя или другого устройства. Выходящий из камеры синтеза поток охлаждается, что приводит к сжижению аммиака.

Солнечные башни

Альтернативный вариант состоит в использовании расположенных на большой площади следящих за Солнцем плоских зеркал, отражающих солнечные лучи на центральный приемник, помещенный на вершине башни.

Похожие материалы