4.2 Способи використання сонячної енергії

У СК використовується теплоносій (вода, повітря) температурою до 100 С. Це найбільш простий спосіб отримання низькопотенційного тепла.

У СТЕС використовується температура перегрітої пари біля 500 С.

У 1977 р. управління з енергетичних досліджень США витратило 60 млн. дол. на НДКР по створенню великих СЕС і тільки 6 млн. дол. на низькопотенційні геліоустановки.

4.2.1 Стес баштового типу

Для їх розміщення найкраще підходять пустелі, так як вони характеризуються висотою інтенсивністю сонячного випромінювання.

П оле геліостатів складається з декількох сот геліостатів – дзеркал, що повертаються услід за Сонцем.

Принципи роботи СТЕС.

Башта з приймачем розташовується на південному краї поля геліостатів, що обертаються услід за Сонцем. Дзеркала відбивають промені Сонця на теплоприймач, в якому утворюється високотемпературна пара (500-600^оС), яка подається на парову турбіну, що обертає генератор. Звичайно СТЕС містять ще акумулятори сонячної енергії. Наприклад, сонячні ставки (Ізраїль).

У Криму, в в. Щолкіно, в 1985 р. побудована СЕС-5 (зараз демонтована) з пароводяним акумулятором, працюючим паралельно з пароагрегатом.

С онячні ставки. Це оригінальний нагрівник в якому ТАМ є солона і дуже солона вода, а теплозахисною кришкою - прісна вода.

Сонячний ставок в Ейн-Бореке, Ізраїль, виробляє 150 кВт з площі 0,74 га при вартості 10 центів/кВт·год. На 1 м² ставка 0,5-1 кГ кухонної солі (NaCl) або MgCl₂.

4.2.2 Сфес

Містить фотоелектричні перетворювачі (ФЕП). Найбільш практичні ФЕП - кремнієві фотодіоди.

Недолік - низький к.к.д. Кращі зразки мають η = 18-24%, серійні 12-14%.

СФЕС виробляють постійний струм, що залежить від інтенсивності сонячного випромінювання (0,4…0,45 В на елемент)

СБ - це блоки ФЕП, сполучених послідовно-паралельно.

Лідери по виробництву ФЕП – Японія і Німеччина.

4.2.3 Низькопотенційні перетворювачі енергії Сонця.

Потреба в низькопотенційній тепловій енергії (до +65^оС) в с.г.в. становить 30…45% від загального енергоспоживання. Тому найбільш економічно отримувати необхідну t^о теплоносія без додаткових перетворювачів (без СТЕС і СФЕС). Для багатьох с.г.в. необхідний теплоносій у вигляді рідини (вода) або повітря з t до + 65^оС.

Застосовують геліосистеми пасивні, активні або їх комбінацію.

Пасивна геліосистема найбільш дешева. Вона складається з елементів будівельних конструкцій. Будинок з пасивною геліосистемой - це будівля зорієнтована певним чином на місцевості, з похилим дахом з південної сторони, заглиблена в землю з північної сторони, обладнана теплоізоляцією, шторами, що скручуються, екранами і т.д.

Активні геліосистеми включають СК і Акумулятори теплоти.

Основним елементом більшості установок сонячного гарячого водопостачання є плоский СК, який являє собою плоску коробчату конструкцію, теплоізольовану з тильної сторони і засклену з лицьової (краще мати подвійне засклення). Робота СК заснована на парниковому ефекті: сонячні промені видимої частини спектру (короткі хвилі) вільно проходять скрізь скло і нагрівають теплоносій в середині СК, а інфрачервоне випромінювання нагрітого тіла (довгі хвилі) скло назад уже не випускає, тобто СК являє собою “пастку” для сонячних “зайчиків”.

Можливість використання сонячної енергії на землі залежить від географічної широти φ, пори року та сонячного сіяння [1,2].

Річне надходження сумарної сонячної радіації в реальних умовах хмарності становить 1050-1400 кВт·год./м² при загальному збільшенні від φ=52^о до φ=43^о північних широт, в яких розташована Україна (див. рис. 4.1) [1].

Оптимальні кути нахилу СК визначаються періодом роботи. Звичайно при цілорічному використанні плоского СК його розташовують під кутом β до горизонту, рівним географічній широті даної місцевості φ (β = φ).

Якщо СК використовують тільки влітку, то кут його установки до горизонту зменшують на 15^о (β = φ - 15^о), якщо СК використовують тільки зимою, то кут установки збільшують на 15^о (β = φ + 15^о) [2,3].

Використання СК в сільгоспвиробництві: Сушка с.г. культур. Обігрів будівель, гаряче водопостачання. Для підвищення температури ТН додатково до СК можуть застосовуватися теплові насоси (ТН).