Солнечные башни

Многие энергокомпании мира уже имеют опыт эксплуатации солнечных электростанций (СЭС) башенного типа с мощностью от 5 до 40 МВт. Одной из первых опытно-промышленных солнечных электростанций была Solar One энергетической компании Southern California Edison (SCE) c термодинамическим циклом преобразования мощностью 10 МВт. Энергетическая компания El Paso эксплуатирует солнечную электростанцию башенного типа мощностью 41 МВт. У нас на Украине в Крыму недалеко от поселка Щелкино была построена СЭС башенного типа мощностью 5 МВт.

В конструкции СЭС Solar One используются 1800 гелиостатов (зеркальных отражателей). Центральный приемник энергии расположен на цилиндрической, стальной башне высотой 91 м. Каждый гелиостат содержит 12 зеркал размером 1 х 3 м каждое (64800 м общей площади отражения). Предусмотрена система автоматического слежения за солнцем и фокусирования солнечных лучей на центральный теплоприемник, на поверхности которого температура достигает 485 C. Подаваемая насосами в теплоприемник вода превращается в перегретый пар, используемый для приведения во вращение турбины. Предусмотрена также теплоаккумулирующая система, в которую направляется около 20 % вырабатываемого пара для подогрева специального масла и гранитной породы. В вечернее и ночное время накопленного тепла хватает для отдачи 7 МВт в течении четырех часов. Удельные, капитальные затраты на её разработку и строительство составили 14100 $/кВт. Но уже для Solar - 100 мощностью 100МВт удельные, капитальные затраты были снижены до 5800 $/кВт в связи с полученным на Solar One опытом разработки и эксплуатации.

Во Франции в восточных Пиринеях, в районе города Таргазон эксплуатируется солнечная станция Themis (200 модулей по 54 м каждый). Общая мощность СЄС составляет 2,5 МВт. Высота башни равна 85 м. Емкость резервуара на башне равна 56 м . Емкость резервуара теплового аккумулятора равна 300 м . Температура теплоносителя после нагрева достигает 450 C и он поступает в тепловой аккумулятор. Теплоноситель из теплового аккумулятора используется в образовании пара для турбины. Запаса энергии в теплоаккумуляторе хватает на 5 часов работы электростанции при номинальной мощности. После отдачи энергии теплоноситель сбрасывается во вторую ёмкость объемом 300 м . В Испании в 35 км от города Альмерия на высокогорном плато действуют 9 СЭС с суммарной мощностью 300 МВт. Первая из построенных СЭС имеет башню высотой 82 м, 300 гелиостатов общей площадью 12000 м .

Параболические солнечные электростанции

Наряду с солнечными энергоустановками башенного типа широкое применение находят также установки с параболическими, вогнутыми приемниками, концентрирующими солнечные лучи в фокусе зеркальной поверхности. По расположенному в фокусе трубчатому нагревателю циркулирует теплоноситель, воспринимающий тепло от нагретой поверхности. Установка мощностью 12 МВт построена и эксплуатируется в штате Калифорния компанией SCE. Удельные капитальные затраты на её создание составили 6250 $/кВт. СЭС в поселке Микатарре (Западная Австралия) мощностью 100 кВт имеет 30 солнечных коллекторных модулей, каждый из которых имеет площадь 32 м . Совместно с дизельной энергоустановкой мощностью 700 кВт она обеспечивает электроэнергией поселок с числом жителей 600 человек. Каждый модуль этой СЭС состоит из четырех рефлекторов и может поворачиваться по двум осям. По трубкам абсорбера поглотителя тепла циркулирует масло. Его температура повышается до 400 C, после чего оно поступает в накопительный бак-резервуар объёмом 36 м . Температура масла в резервуаре достигает 290 C. После нагрева воды и образовавшегося пара масло охлаждается до 200 C и поступает во второй "холодный" резервуар объёмом 36 м . Суммарная мощность аккумулирующей системы составляет 400кВтч.

Мировым лидером по строительству СЭС этого типа является американо-израильская фирма "Луз", сооружающая станции мощностью 30...80 МВт. Себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии ниже, чем на атомных электростанциях. Построенные в Калифорнии параболические электростанции прекрасно работают и дают более 350 мегаватт уже более 15 лет. Построены четыре крупные параболические электростанции в Индии, Мексике, Марокко и Египте.

Одной из попыток улучшения характеристик и снижения стоимости электроэнергии, производимой на СЭС, является использование в качестве рабочей жидкости расплава солей (PS-20).