Initial segs plants - Первые солнечные электростанции; Larger segs plants - Крупнейшие солнечные электростанции; o&m cost reduction

at SEGS plants - Снижение затрат на эксплуатацию и техобслуживание солнечных электростанций; Impact of 1-2 cent added for green power - Увеличение на 1-2 цента для «зеленой» энергетики; Conventional technology for peaking or intermediate power - Обычные технологии для пиковых и

средних уровней мощности

Рисунок 2.45 - Графики уровня стоимости электроэнергии

для крупных солнечных тепловых электростанций

Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые или пустынные зоны. Так, районы, в которых годовое количество осадков не превышает 250 мм, занимают около 1/8 части всей суши Земли. На поверхность самых больших пустынь мира общей площадью 20 млн. км ² (площадь Сахары 7 млн. км ² ) за год поступает около 5 10¹⁶ кВт ч солнечной энергии. При эффективном преобразовании солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1% территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.

Сравним технические характеристики гелиоустановок выполненных по технологиям, которые представлены на рис. 2.46.

В таблице сведены ключевые характеристики трех вариантов солнечной тепловой электрогенерации. Башни и параболоцилиндрические концентраторы оптимально работают в составе крупных, соединенных с сетью элек

Рисунок 2.46 – Технологии получения электроэнергии

гелиоустановками

тростанций мощностью 30-200 МВт, тогда как системы тарельчатого типа состоят из модулей и могут использоваться как в автономных установках, так и группами общей мощностью в несколько мегаватт. Параболоцилиндрические установки - на сегодня наиболее развитая из солнечных энергетических технологий и именно они, вероятно, будут использоваться в ближайшей перспективе. Электростанции башенного типа, благодаря своей эффективной теплоаккумулирующей способности, также могут стать солнечными электростанциями недалекого будущего. Модульный характер "тарелок" позволяет использовать их в небольших установках. Башни и "тарелки" позволяют достичь более высоких значений КПД превращения солнечной энергии в электрическую при меньшей стоимости, чем у параболических концентраторов. Однако, остается неясным, смогут ли эти технологии достичь необходимого снижения капитальных затрат. Параболические концентраторы в настоящее время - уже апробированная технология, ожидающая своего шанса на совершенствование. Башенные электростанции нуждаются в демонстрации эффективности и эксплуатационной надежности технологии расплавленных солей при использовании недорогих гелиостатов. Для систем тарельчатого типа необходимо создание хотя бы одного коммерческого двигателя и разработка недорого концентратора.

Таблица 2.3 - Характеристики солнечных тепловых электростанций

	Параболический концентратор	Тарелка	Электростанция башенного типа
Мощность	30-320 МВт	5-25 МВт	10-200 МВт
Рабочая температура (C/F)	390/734	750/1382	565/1049
Коэффициент готовности	23-50 %	25 %	20-77 %
Пиковый КПД	20%(d)	29.4%(d)	23%(p)
Практический годовой КПД	11(d)-16%	12-25%(p)	7(d)-20%
Промышленное применение	Прототип, пропорциональный промышленной установке	В стадии демонстрации	Существующие демонстрационные проекты
Риск, связанный с развитием технологии	Низкий	Высокий	Средний
Аккумулирование тепла	Ограничено	Аккумулятор	Да
Гибридные системы	Да	Да	Да
Стоимость, доллар/Вт	2,7-4,0	1,3-12,6	2,5-4,4

(p) = прогноз; (d) = факт;

Таблица 2.4 - Сравнение основных солнечных тепловых технологий

	Параболический концентратор	"Тарелка"	Электростанция башенного типа
Где применяется	Соединенные с сетью электростанции; техническое тепло для промышленных процессов.	Небольшие автономные энергоустановки; поддержка сети	Соединенные с сетью электростанции; техническое тепло для промышленных процессов
Преимущества	Диспетчеризация пиковой нагрузки; накоплено 4500 ГВтч опыта работы на коммерческом рынке; гибридная система (солнечная энергия/ископаемое топливо).	Диспетчеризация нагрузки, высокий коэффициент преобразования; модульность; гибридная система (солнечная энергия/ископаемое топливо).	Диспетчеризация базовой нагрузки; высокий коэффициент преобразования; аккумулирование тепла; гибридная система (солнечная энергия/ископаемое топливо).

Ни фокусирующие зеркала, ни солнечные фотоэлементы не могут вырабатывать энергию в ночное время. Для этой цели солнечную энергию, накопленную днем, нужно сохранять в теплоаккумулирующих баках. Этот процесс естественным образом происходит в так называемых солнечных прудах.

Солнечные пруды имеют высокую концентрацию соли в придонных слоях воды, неконвективный средний слой воды, в котором концентрация соли возрастает с глубиной и конвекционный слой с низкой концентрацией соли - на поверхности. Солнечный свет падает на поверхность пруда, и тепло удерживается в нижних слоях воды благодаря высокой концентрации соли. Вода высокой солености, нагретая поглощенной дном пруда солнечной энергией, не может подняться из-за своей высокой плотности. Она остается у дна пруда, постепенно нагреваясь, пока почти не закипает (в то время как верхние слои воды остаются относительно холодными). Горячий придонный "рассол" используется днем или ночью в качестве источника тепла, благодаря которому особая турбина с органическим теплоносителем может вырабатывать электричество. Средний слой солнечного пруда выступает в качестве теплоизоляции, препятствуя конвекции и потерям тепла со дна на поверхность. Разница температур на дне и на поверхности воды пруда достаточна для того, чтобы привести в действие генератор. Теплоноситель, пропущенный по трубам через нижний слой воды, подается далее в замкнутую систему Рэнкина, в которой вращается турбина для производства электричества.

1 -высокая концентрация соли; 2 - средний слой; 3 - низкая концентрация соли; 4 - холодная вода "в" и горячая вода "из"

Рисунок 2.47 - Схема солнечного пруда

Этот тип электростанции испытан в Бейт Ха'Арава (Израиль), возле Мертвого моря. Израиль является мировым лидером в области использования соленых солнечных прудов. Компания "Ormat Systems Inc." установила несколько таких систем в акватории Мертвого моря.

Самая крупная из них имеет мощность 5 МВт. Пруд площадью 20 га превращает солнечный свет в электричество при КПД около 1%. Нижние слои воды в пруде имеют очень высокую плотность. Хотя солнечный пруд успешно работал в течение нескольких лет, в 1989 г. его пришлось закрыть по экономическим соображениям.

Крупнейшим в США является солнечный пруд площадью 0,3 га в Эль Пасо (штат Техас). Он проработал без остановки с момента своего открытия в 1986 г. Он приводит в действие 70-киловаттный турбогенератор Рэнкина и опреснительную установку объемом 20 000 литров в день, а также поставляет техническое тепло на соседний пищевой комбинат. Температура воды в пруде может достичь и удерживаться на уровне выше 90 ^оC в теплоаккумулирующей зоне. Во время пиковой мощности эта установка способна производить более 100 кВт·ч электроэнергии в час, а объем опресненной питьевой воды составляет более 350000 литров в сутки. За пять лет работы установка выработала свыше 50000 кВт·ч электроэнергии.

Искусственный соленый солнечный пруд сооружен в Майамисбурге (штат Огайо, США). Он используется для обогрева городского плавательного бассейна и дома отдыха.

Рисунок 2.48 - Искусственный соленый солнечный пруд

(Майамисбург, штат Огайо, США)