|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Elektrownie słoneczne. Koncentratory słoneczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Takie elektrownie koncentrują energię słoneczną za pomocą soczewek i reflektorów. Ponieważ to ciepło może być magazynowane, takie stacje mogą wytwarzać energię elektryczną w razie potrzeby, w dzień lub w nocy, przy każdej pogodzie. Duże lustra – z ogniskiem punktowym lub liniowym – skupiają promienie słoneczne w takim stopniu, że woda zamienia się w parę, jednocześnie uwalniając energię wystarczającą do obrócenia turbiny. Luz Corp. zainstalowali ogromne pola takich luster na kalifornijskiej pustyni. Produkują 354 MW energii elektrycznej. Systemy te mogą przetwarzać energię słoneczną na energię elektryczną z wydajnością około 15%. Wszystkie opisane technologie, z wyjątkiem stawów solarnych, wykorzystują koncentratory do osiągania wysokich temperatur, które odbijają światło słoneczne z większej powierzchni na mniejszą powierzchnię odbiornika. Zazwyczaj taki system składa się z koncentratora, odbiornika, chłodziwa, układu magazynowania i układu przesyłu energii.
Ciepło słoneczne można magazynować na wiele sposobów. Nowoczesne technologie obejmują koncentratory paraboliczne, słoneczne paraboliczne lustra i słoneczne wieże energetyczne. Można je łączyć z obiektami spalania paliw kopalnych, aw niektórych przypadkach zaadaptować do magazynowania ciepła. Główną zaletą takiej hybrydyzacji i magazynowania termicznego jest to, że taka technologia może zapewniać harmonogramowanie produkcji energii elektrycznej (to znaczy wytwarzanie energii elektrycznej może odbywać się w czasie, gdy jest to potrzebne). Hybrydyzacja i magazynowanie ciepła mogą zwiększyć wartość ekonomiczną produkowanej energii elektrycznej i obniżyć jej średni koszt. System paraboliczny (tacowy) Instalacje te wykorzystują zwierciadła paraboliczne (tace), które skupiają światło słoneczne na rurkach odbiorczych zawierających płyn przenoszący ciepło. Ciecz ta jest podgrzewana do prawie 400°C i pompowana przez szereg wymienników ciepła; wytwarza to przegrzaną parę, która napędza konwencjonalny generator turbinowy do produkcji energii elektrycznej. Aby zmniejszyć straty ciepła, rura odbiorcza może być otoczona przezroczystą szklaną rurką umieszczoną wzdłuż linii ogniskowej cylindra. Z reguły takie instalacje obejmują jednoosiowe lub dwuosiowe systemy śledzenia słońca. W rzadkich przypadkach są nieruchome.
Szacunki technologii wskazują, że jest ona droższa niż elektrownie słoneczne typu wieżowego i talerzowego, głównie ze względu na niższą koncentrację promieniowania słonecznego, a co za tym idzie niższą temperaturę, a co za tym idzie, wydajność. Jednak dzięki większemu doświadczeniu operacyjnemu, ulepszonej technologii i zmniejszonym kosztom eksploatacji, koncentratory paraboliczne mogą być najtańszą i najbardziej niezawodną technologią najbliższej przyszłości. Dziewięć z tych systemów, zbudowanych w latach 80. XX wieku na pustyni w południowej Kalifornii przez firmę Luz International, tworzy obecnie największą na świecie elektrownię słoneczną. Te elektrownie dostarczają energię elektryczną do publicznej sieci energetycznej w Południowej Kalifornii. W 1984 roku firma Luz International zainstalowała system I (lub SEGS I) o mocy 13,8 MW w Deggett w Południowej Kalifornii. W rurach odbiorczych olej był podgrzewany do temperatury 343°C i wytwarzana była para wodna w celu wytworzenia energii elektrycznej. Konstrukcja „SEGS I” zapewniała 6 godzin magazynowania ciepła. Używał pieców na gaz ziemny, które były używane przy braku promieniowania słonecznego. Ta sama firma zbudowała podobne elektrownie „SEGS II – VII” o mocy 30 MW. W 1990 roku w Harper Lake zbudowano „SEGS VIII i IX”, każdy o mocy 80 MW. Z powodu licznych trudności legislacyjnych i politycznych Luz International i jej podmioty stowarzyszone ogłosiły upadłość 25 listopada 1991 r. Teraz stacje „SEGS I - IX” są obsługiwane przez inne firmy w ramach starego kontraktu z „Southern California Edison”. Z planów budowy „SEGS X, XI, XII” trzeba było zrezygnować, co oznaczało utratę dodatkowych 240 MW planowanych mocy.
Typ płyty słonecznej Ten typ elektrowni słonecznej to stos parabolicznych zwierciadeł talerzowych (podobnych kształtem do anteny satelitarnej), które skupiają energię słoneczną na odbiornikach umieszczonych w ognisku każdej czaszy. Ciecz w odbiorniku jest podgrzewana do 1000°C i jest bezpośrednio wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej w małym silniku i generatorze podłączonym do odbiornika.
Ponadto, dzięki modułowej konstrukcji, takie systemy stanowią najlepszą opcję zaspokojenia potrzeb energetycznych zarówno odbiorców wolnostojących (w zakresie kilowatów), jak i hybrydowych (w zakresie megawatów), podłączonych do sieci elektroenergetycznych. Technologia ta została z powodzeniem wdrożona w wielu projektach. Jednym z nich jest projekt STEP (Solar Total Energy Project) w amerykańskim stanie Georgia. To duży system zwierciadeł parabolicznych, który działał w latach 1982-1989. w Shenandoah. Składał się ze 114 luster, każde o średnicy 7 metrów. System wytwarzał parę o wysokim ciśnieniu do wytwarzania energii, parę o średnim ciśnieniu dla przemysłu dziewiarskiego oraz parę o niskim ciśnieniu do systemu klimatyzacji w tej samej fabryce dziewiarskiej. W październiku 1989 roku przedsiębiorstwo energetyczne zamknęło stację z powodu uszkodzenia głównej turbiny i braku środków na remont stacji. Obecnie trwają prace nad silnikami Stirlinga i Braytona. W Stanach Zjednoczonych działa kilka systemów pilotażowych o mocy od 7 kW do 25 kW. Wysoka sprawność optyczna i niski koszt początkowy sprawiają, że systemy lustrzane/silnikowe są najbardziej wydajną ze wszystkich technologii słonecznych. Silnik Stirlinga i system luster parabolicznych to światowy rekord w najbardziej wydajnej konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. W 1984 Rancho Mirage w Kalifornii osiągnęło praktyczną wydajność 29%.
Spółka joint venture Sandia National Lab i Cummins Power Generation próbuje obecnie skomercjalizować system o mocy 7,5 kW. Cummins ma nadzieję sprzedawać 10 000 sztuk rocznie do 2004 roku. Inne firmy są również zainteresowane łącznym wykorzystaniem luster parabolicznych i silników Stirlinga. Na przykład Stirling Technology, Stirling Thermal Motors i Detroit Diesel wraz z Science Applications International Corporation utworzyły spółkę joint venture o wartości 36 milionów dolarów w celu opracowania 25-kilowatowego systemu opartego na silniku Stirlinga. Wieże solarne z odbiornikiem centralnym Systemy te wykorzystują wirujące pole reflektorów heliostatu. Skupiają światło słoneczne na centralnym odbiorniku zbudowanym na szczycie wieży, który pochłania energię cieplną i napędza generator turbiny. Sterowany komputerowo dwuosiowy system śledzenia ustawia heliostaty tak, aby odbite promienie słoneczne były nieruchome i zawsze padały na odbiornik. Ciecz krążąca w odbiorniku przekazuje ciepło do akumulatora ciepła w postaci pary. Para napędza turbinę do wytwarzania energii elektrycznej lub jest bezpośrednio wykorzystywana w procesach przemysłowych. Temperatury w odbiorniku sięgają od 538 do 1482 °C.
Pierwsza elektrownia wieżowa, zwana „Solar One” w pobliżu Barstow w Południowej Kalifornii, z powodzeniem zademonstrowała zastosowanie tej technologii do wytwarzania energii. Firma działała w połowie lat 1980-tych. Zastosowano w nim system wodno-parowy o mocy 10 MWe. W 1992 roku konsorcjum amerykańskich firm energetycznych zdecydowało się zmodernizować Solar One, aby zademonstrować odbiornik stopionej soli i system magazynowania ciepła. Dzięki magazynowaniu ciepła elektrownie wieżowe stały się unikalną technologią słoneczną, która umożliwia dystrybucję energii elektrycznej przy współczynniku obciążenia do 65%. W takim układzie stopiona sól jest pompowana ze zbiornika „zimnego” o temperaturze 288°C i przechodzi przez odbiornik, gdzie jest podgrzewana do temperatury 565°C, a następnie wraca do zbiornika „gorącego”. Teraz gorąca sól może być używana do generowania energii elektrycznej w razie potrzeby. W nowoczesnych modelach takich instalacji ciepło magazynowane jest od 3 do 13 godzin.
Solar Two, wieża energetyczna o mocy 10 MW w Kalifornii, jest prototypem dużych elektrowni przemysłowych. Po raz pierwszy dostarczyła energię elektryczną w kwietniu 1996 r., rozpoczynając 3-letni okres testowania, oceny i pilotażowego wytwarzania energii w celu zademonstrowania technologii stopionej soli. Ciepło słoneczne magazynowane jest w stopionej soli o temperaturze 550°C, dzięki czemu stacja może generować energię elektryczną w dzień iw nocy, przy każdej pogodzie. Pomyślne zakończenie projektu „Solar Two” powinno umożliwić budowę takich wież na skalę przemysłową w zakresie mocy od 30 do 200 MW. Porównanie specyfikacji Tabela podsumowuje kluczowe cechy trzech opcji wytwarzania energii słonecznej. Wieże i koncentratory paraboliczno-cylindryczne optymalnie pracują w ramach dużych, przyłączonych do sieci elektrowni o mocy 30-200 MW, natomiast układy dyskowe składają się z modułów i mogą być stosowane zarówno w instalacjach wolnostojących, jak i w grupach o łączna moc kilku megawatów. Koryta paraboliczne są zdecydowanie najbardziej zaawansowaną technologią energii słonecznej i prawdopodobnie zostaną wykorzystane w najbliższej przyszłości. Elektrownie wieżowe, ze względu na efektywne magazynowanie ciepła, mogą w niedalekiej przyszłości stać się również elektrowniami słonecznymi. Modułowy charakter „tac” pozwala na zastosowanie ich w mniejszych instalacjach. Wieże i „naczynia” umożliwiają osiągnięcie wyższych wartości sprawności przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną przy niższych kosztach niż koncentratory paraboliczne. Pozostaje jednak niejasne, czy technologie te mogą osiągnąć wymaganą redukcję kosztów kapitałowych. Koncentratory paraboliczne to obecnie sprawdzona technologia, która czeka na swoją szansę na udoskonalenie. Elektrownie wieżowe muszą wykazać wydajność i niezawodność operacyjną technologii stopionej soli przy użyciu niedrogich heliostatów. W przypadku systemów typu grzybkowego konieczne jest stworzenie przynajmniej jednego komercyjnego silnika i opracowanie niedrogiego koncentratora. Charakterystyka słonecznych elektrowni cieplnych
(p) = prognoza; (d) = fakt Porównanie głównych technologii solarno-termalnych
Wybrane problemy ekonomiczne i projektowe elektrowni słonecznych Koszt energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownie słoneczne zależy od wielu czynników. Wśród nich są koszty kapitałowe, koszty operacyjne i koszty utrzymania, wydajność systemu. Należy jednak zauważyć, że koszt technologii oraz ostateczny koszt wytworzonej energii elektrycznej podlegają istotnemu wpływowi czynników zewnętrznych niezwiązanych bezpośrednio z tą technologią. Na przykład koncentratory paraboliczne i małe wolnostojące wieże mogą być dość drogie. Aby obniżyć ich koszt i uczynić je konkurencyjnymi w stosunku do nowoczesnych elektrowni na paliwa kopalne, konieczne jest stopniowe zwiększanie ich mocy i budowa centrów energii słonecznej, w których kilka obiektów energetycznych zlokalizowanych jest w tym samym miejscu. Ponadto, ponieważ technologie te zastępują tradycyjne paliwa, regulacje podatkowe mogą mieć znaczący wpływ na ich konkurencyjność. Koszt kontra wartość Dzięki magazynowaniu ciepła i hybrydyzacji termiczne elektrownie słoneczne mogą stać się zrównoważonym i elastycznym źródłem energii elektrycznej. Jest niezawodny i może wytwarzać energię elektryczną wtedy, gdy jest potrzebna. W rezultacie kontrolowana energia elektryczna ma dużą wartość dla zakładu energetycznego, ponieważ równoważy potrzebę budowy i eksploatacji nowych elektrowni. Oznacza to, że chociaż elektrownia słoneczna może kosztować więcej niż tradycyjna, wartość może być wyższa. Zalety elektrowni słonecznych Termiczne elektrownie słoneczne tworzą dwa i pół razy więcej wysoko płatnych miejsc pracy dla wykwalifikowanych pracowników niż tradycyjne elektrownie spalające paliwa kopalne. California State Energy Commission przeprowadziła badanie, które wykazało, że nawet przy istniejących ulgach podatkowych elektrownia słoneczna musi płacić około 1,7 razy więcej podatków federalnych i lokalnych niż elektrownia o równoważnej mocy. Gdyby za te elektrownie zapłacono takie same podatki, koszt wyprodukowanej przez nie energii elektrycznej byłby w przybliżeniu taki sam. Potencjał Gdyby tylko 1% ziemskich pustyń był wykorzystywany do produkcji czystej słonecznej energii cieplnej, otrzymano by jej więcej niż jest obecnie wytwarzane ze spalania paliw kopalnych na całym świecie. odkrycia Technologie wytwarzania słonecznej energii cieplnej w oparciu o koncentrację światła słonecznego znajdują się na różnych etapach rozwoju. Koncentratory paraboliczne są już dziś stosowane na skalę przemysłową: na pustyni Mojave (Kalifornia) moc instalacji wynosi 354 MW. Wieże słoneczne są w fazie projektów demonstracyjnych. Pilotażowy projekt o nazwie „Solar Two” o mocy 10 MW jest testowany w Barstow (USA). Systemy dyskowe przechodzą przez etap projektów demonstracyjnych. Kilka projektów jest w trakcie opracowywania. W Golden (USA) działa prototypowa stacja o mocy 25 kilowatów. Elektrownie słoneczne posiadają szereg cech, które czynią je bardzo atrakcyjną technologią na rozwijającym się światowym rynku energii odnawialnej. Na Ukrainie, pod rządami sowieckimi, w latach 80. w pobliżu miasta Szczelkino w obwodzie lenińskim Autonomicznej Republiki Krym zbudowano eksperymentalną elektrownię słoneczną o mocy 5 MW. W okresie pierestrojki, kiedy z elektrowni fotowoltaicznej zniknęło wsparcie finansowe państwa, elektrownia fotowoltaiczna nie była w stanie odzyskać własnych kosztów eksploatacji. Elektrownia słoneczna została zatrzymana i splądrowana. W 2005 roku elektrownia słoneczna została ostatecznie zdemontowana zgodnie z decyzją Ministerstwa Paliw i Energii Ukrainy. Termiczne elektrownie słoneczne przeszły długą drogę w ciągu ostatnich kilku dekad. Kontynuacja prac rozwojowych powinna sprawić, że systemy te staną się bardziej konkurencyjne w stosunku do paliw kopalnych, zwiększą ich niezawodność i staną się poważną alternatywą w obliczu stale rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Kontrola zmiany masy komórek na żywo w czasie rzeczywistym ▪ Stworzono najszybciej obracający się obiekt na świecie ▪ Kontakty stoczniowców starożytnego Rzymu i Wietnamu
▪ część witryny Materiały referencyjne. Wybór artykułu ▪ artykuł Finanse państwowe i gminne. Kołyska ▪ artykuł Co to jest dziedziczność? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Rosiczka leżąca. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Niezwyciężony balon. Sekret ostrości
Komentarze do artykułu: Siergiej Michajłowicz Dowbusz, rocosov@yandex.ru W lecie wszędzie jest wystarczająco dużo słońca dla wszystkich, a na mroźne zimowe miesiące potrzebne są rezerwy ogromnych akumulatorów ciepła, wyposażonych głęboko pod ziemią.W tym celu opłaca się korzystać z wyeksploatowanych dołów węglowych.
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony