3. Паротурбинные сэс

В 70-е годы XX века Советским Союзом в Крыму и Соединенны­ми Штатами в Калифорнии построены паротурбинные СЭС, устройство которых схематически показано на рис. 6.10.

Рис 6.10. Схема СЭС:

1 - гелиостаты; 2 - башня; 3 - солнечный котел; 4 - теплоаккумулятор;

5 - трубопровод острого пара; 6 - трубопровод питательной воды

На башне 2 установлен котел 3, на котором фокусируется солнеч­ное излучение, собираемое с нескольких гектаров земной поверхности зеркалами-гелиостатами. Гелиостаты 1 отслеживают движение Солнца по небосводу. Зеркала каждого гелиостата площадью в несколько квад­ратных метров направляют солнечные лучи на стенки теплообменника котлоагрегата, в котором вырабатывается пар с температурой до 510 °С. По паропроводу 5 пар направляется в машинный зал, где электроэнер­гия производится в традиционном паротурбинном цикле. Установка имеет накопитель теплоты 4 - емкость объемом в несколько тыс. м³, за­полненную щебнем, который нагревается «острым» паром в часы мак­симума интенсивности солнечного излучения и отдает теплоту после захода Солнца.

Для паротурбинных СЭС характерны высокие капитальные затра­ты, главным образом из-за высокой стоимости автоматизированных зеркал-гелиостатов. Стоимость 1 киловатта установленной мощности на башенной СЭС «Солар-1», как и Крымской СЭС, более чем в 10 раз превышает характерную для традиционных установок. Экономичнее оказалось другое техническое решение, реализованное в США в 1985 году. Вместо дорогих стеклянных зеркал - гелиостатов здесь использу­ется пленка с металлическим напылением, натянутая на обручи диамет­ром 1,5 метра. Создавая под пленкой вакуум, придают ей параболиче­скую форму.

Эти вогнутые зеркала фокусируют солнечное излучение на трубы, в которых нагревается и испаряется питательная вода паротурбинной установки. Таким образом, этой СЭС башня с баком-парогенератором не нужна. Стоимость одного киловатта установленной мощности сни­жена по сравнению с «Солар-1» в 4 раза, себестоимость киловатт-часа произведенной энергии приблизилась к характерной для угольных станций.

На СЭС «Альмерия» (Испания) в качестве теплоносителя первого контура парогенератора на вершине солнечной башни используется жидкий натрий, во втором контуре - обычная вода. В варианте СЭС, разработанном в Германии, солнечные лучи нагревают до 800 °С сжа­тый воздух, который приводит в действие газовую турбину. Теплота от­работавшего в газотурбинной установке воздуха затем используется в паротурбинном цикле. В итоге повышается КПД использования тепло­ты солнечных лучей.

Ряд паротурбинных СЭС различной мощности построен во Фран­ции и в Италии. Разрабатываются проекты СЭС с замкнутыми газотур­бинными установками, в которых рабочим телом является гелий. Пара­метры гелиевого теплоносителя перед турбиной: температура около 600 °С, давление 0,8 МПа; проектный КПД установок - около 25 %.

Вопросы к главе 6

1. Классификация солнечных энергетических установок.

2. Термоэлектрические преобразователи, принцип действия, эффек­тивность, достоинства и недостатки.

3. Системы солнечного теплоснабжения, классификация, принцип действия, достоинства и недостатки.

4. Перспективы развития транспортных средств использующих сол­нечную энергию.

5. Фотоэлектрические преобразователи, принцип действия, эффек­тивность, достоинства и недостатки.

6. Концентрирующие гелиоприемники (использование в схемах теп­лоснабжения).

7. Схема, принцип действия, достоинства и недостатки паротурбин­ной СЭС.

8. Система отопления с солнечными коллекторами.

9. Использование солнечной энергии в РФ.

10. Перспективы использования энергии Солнца.