2.6. Гелиостанция башенного типа

Вслучае гелиостанции башенного типа (рис. 7-9) все параболоиды заменяются практически плоскими отражателями тех же размеров. Каждый гелиостат отражает» солнце « на элемент поверхности центрального приемника, т.е. энергия передается к приемнику оптическим способом вместо транспортной сети паропроводов, требуемой в случае применения системы с рассредоточенными коллекторами.

Стоимость гелиостатов составляет около 80% стоимости станции, поэтому в настоящее

время основное внимание обращается на конструктивную разработку гелиостатов для облегчения их изготовления при массовом производстве.

Управлять гелиостатами можно двумя способами: с помощью оптической системы и с использованием вычисленных координат. Требуемая точность фокусировки на приемник составляет 10»3 рад. При использовании координат управление осуществляется с помощью вычислительной машины. Скорость видимого движения Солнца составляет 207с. За 6 с оно перемещается более чем на 2 и гелиостат должен повернуться на Г, чтобы сохранить постоянным направление отраженных лучей. Каждые 6 с требуется определить новое положение каждого гелиостата. Это можно эффективно осуществить лишь централизованным путем для всех гелиостатов. Такой способ управления позволяет следить за Солнцем даже при пасмурной погоде.

Поскольку стоимость гелиостатов составляет до. 80% всей стоимости подсистемы сбора солнечной энергии, то основные усилия при их разработке направлены на снижение затрат при сохранении требуемых эксплуатационных качеств. Основная задача состоит в создании максимально экономичных гелиостатов и последующим размещении их в поле отражения таким образом, чтобы свести к минимуму стоимость энергии, обеспечиваемой системой сбора.

Примером рассматриваемой установки может служить станция мощностью 10 МВт, построенная в северо-западной части Мексики, вблизи города Эрмосильо. Это засушливый район, где Солнце регулярно светит в течение 95% светлого времени года. Здесь также наблюдается высокая плотность солнечной радиации, достигающая 0,8 - 0,95 кВт/м2 в среднем за солнечный день, который длится 10-13 ч. В районе постоянная нехватка воды, и следовательно, вода стоит дорого, поэтому в качестве рабочего тела для станции был выбран воздух как наиболее дешевый и доступный теплоноситель.

Стоимость 1 кВт установленной мощности для такой станции составляет 1800 долл., тогда как для обычных топливных станций 200-300 долл.

Преимущество станций башенного типа заключается в том, что не нужно осуществлять транспортировку рабочей жидкости на большие расстояния от приемника до турбины, однако в них система сбора солнечной радиации оказывается дорогой и недостаточно эффективной. Из-за погрешностей в слежении, возможных при наличии большого количества гелиостатов, действительный коэффициент концентрации у термоэлектрогенератора часто составляет 1/3 расчетного.

Как показывает опыт, более перспективными оказываются станции с распределенным приемником энергии. В этих станциях концентраторы, представляющие собой параболоцилиндрические отражатели, вращаются вокруг одной оси и имеют трубчатые приемники, совмещенные с фокальной линией (рис. 9). Вращение по одной оси позволяет существенно уменьшить стоимость концентратора при уменьшении количества получаемой энергии всего на 5% по сравнению с системой слежения, использующей вращение вокруг двух осей.

Первой станцией данного типа, стоимость электроэнергии которой сравнима со

стоимостью тепловых станций, стала станция, построенная американской фирмой «Луз», основанной в 1979 г. В 1985 г. этой фирмой построена солнечная электростанция в калифорнийской пустыне Мохаве, которая занимает 340 га. Еще на рассвете компьютерная система начинает ориентировать 540 тысяч параболоцилиндрических зеркал, чтобы они могли улавливать свет. Расположенные рядом зеркала поворачиваются за солнцем с восхода до заката. Они фокусируют солнечные лучи и направляют их на тонкую трубу из нержавеющей стали с черным покрытием. По трубе протекает синтетическое масло, которое нагревается до 390◦ С. Перегретое масло поступает в теплообменники, где отдает свое тепло воде, превращая ее в пар, который приводит в действие турбогенератор, обычного типа, вырабатывающий электроэнергию.