2.1. Конструкции термопреобразователей

Возможны две принципиальные схемы. В первой (рис.1,а) в приемнике нагревается

теплоноситель, в связи с чем обеспечивается тепловая загрузка аккумулятора. При этом рабочее тело нагревается от аккумулятора, который сглаживает изменения в поступлении солнечной радиации. Таким образом, аккумулятор постоянно играет роль буфера, а связь системы «приемник -аккумулятор» с тепловой машиной осуществляется с помощью по меньшей мере одного теплообменника.

Во второй схеме в приемнике непосредственно нагревается рабочее тело. Зарядка аккумулятора осуществляется путем отвода части нагретого тела, а связь с тепловой машиной происходит без промежуточных устройств. В первой схеме по сравнению со второй имеет место в среднем большее снижение температурного напора, т.е. разность температур между нагревателем и холодильником тепловой машины. Во второй схеме тепло теряется лишь при аккумулировании и возврате. Однако в первом случае тепловая машина и ее вспомогательные устройства не подвержены случайным колебаниям температуры даже при отсутствии системы регулирования. Кроме того, во многих случаях теплоноситель сам играет роль теплового аккумулятора.

2.2. Системы улавливания солнечной радиации

Системы улавливания солнечной радиации обеспечивают разные степени концентрации (рис.2).

Малая степень концентрации (порядка 100) получается при использовании отражающих поверхностей, концентрирующих энергию при любом направлении прихода солнечных лучей. Наблюдение за Солнцем осуществляется в этом случае с помощью упрощенной системы управления. К устройствам такого типа относятся пораболоцилиндрические отражатели, ось которых либо горизонтальна, либо перпендикулярна плоскости движения Солнца. Управляется такая установка только в соответствии с изменением положения Солнца на небосводе в течение дня. Изменение положения Солнца в течение года при этбм не учитывается, и принимаются меры лишь к тому, чтобы фокальное изображение не выходило за пределы поверхности приемника концентрированного излучения.

Средняя степень концентрации (порядка 1000) получается при использовании фокусирующих гелиостатов, управляемых по двум вращательным степеням свободы. Таким гелиостатом может быть зеркало в форме пораболоида вращения, ось которого ориентируется на Солнце.

Высокая степень концентрации осуществляется единичной оптической системой (плоские гелиостаты и пораболоидный отражатель). Она позволяет достичь весьма высоких температур.

Сконцентрированное солнечное излучение поглощается поверхностью приемника и преобразуется в тепло. Чтобы снизить потери тепла, связанные с излучением нагретым приемником в тепловой области спектра, поверхность приемника покрывают тонкой пленкой из селективно поглощающих материалов. Это позволяет значительно повысить КПД системы.

2.3. Аккумуляторы энергии

Поскольку солнечная радиация поступает на поверхность Земли периодически и достаточно случайно, солнечная энергетическая станция с термодинамическим циклом должна иметь устройство для аккумулирования энергии. При разработке таких устройств необходимо выяснить, как появление дополнительных установок повлияет на общую стоимость вырабатываемой энергии и т.п. Аккумулирование может быть кратковременным, на 1-2 ч. в период облачности, для предотвращения колебаний тепловой нагрузки станции и сглаживания резких изменений выходной мощности. Необходимо также аккумулировать энергию в течение дня для выработки ее в темное время суток, а также в часы пиковых нагрузок. В случае увеличения стоимости энергии в часы пик аккумулирование может снизить затраты на создание аккумулирующей системы. Кроме того, необходимо также сезонное аккумулирование для обеспечения энергией потребителей в периоды длительного и неблагоприятного сезона за счет энергии, запасенной во время поступления солнечной радиации.