Солнечные тепловые электростанции

Солнечные электростанции преобразующие тепловую энергию наряду с фотоэлектрическими станциями производят электроэнергию в промышленных масштабах. Принцип работы солнечной тепловой электростанции и фотоэлектрической различны. Солнечные батареи, из которых состоит фотоэлектрическая станция, напрямую преобразовывают солнечную энергию в электричество. А тепловые электростанции имеют промежуточную стадию. Сначала солнечная энергия преобразовывается в тепло и передает его рабочей жидкости (теплоносителю) преобразовывая жидкость в пар. Затем пар подается на парогенератор, где уже происходит процесс получения электроэнергии схожий с другими тепловыми электростанциями ТЭЦ, АЭС и т.д.

Если сравнивать эти два вида преобразования солнечной энергии в электричество, то оба этих способа имеют ряд преимуществ и недостатков.

Солнечные фотоэлектрические станции

Преимущества:
— себестоимость оборудования ниже и имеет мировую динамику снижения цен на солнечные батареи;
— простота и быстрота установки;
— более высокая надежность оборудования;
Недостатки:
— производство фотоэлементов связано с вредной для атмосферы химической промышленностью;
— в процессе эксплуатации падает эффективность;
— невозможность аккумулировать энергию;

Солнечные тепловые электростанции

Преимущества:
— высокая эффективность (КПД в пределах 30-40%)
— способность аккумулировать тепло, что позволяет работать станции почти круглосуточно;
Недостатки:
— более высокая себестоимость;
— сложные процессы эксплуатации, которые снижают надежность оборудования;
В мировой солнечной промышленности нет четкого ответа, какие же типы электростанций более востребованы. Многие инвесторы вкладывают ресурсы в оба направления. Множество особенностей этих станций создают более привлекательные условия для реализации проектов в определенных регионах Мира по отношению друг к другу.
Общий основной принцип работы солнечных  электростанций основан на  принципе концентрации солнечной энергии на теплоприемник. В теплоприемнике концентрированное излучение преобразовывается в тепловую энергию при температурах от 200 до 1000 °С (В зависимости от системы). Как и в обычных тепловых электростанциях, эта тепловая энергия  может быть преобразована в электричество с помощью паровой или газовой турбины. Это энергия  также может быть использована для других промышленных процессов, таких как опреснение воды, охлаждения или, в ближайшем будущем, производство водорода.
Bсе солнечные электростанции оснащены следящими системами, которые позволяют концентрировать солнечное излучение на протяжении всего дня в одном направлении.

Солнечные электростанции: основные типы

Существует четыре основных типа солнечных тепловых электростанций. Их можно разделить на два подтипа: системы с линейным концентратором, такие как параболические желоба и концентраторы Фринеля.  И   системы с точечной фокусировкой:  станции башенного типа и параболоидные концентраторы.
Солнечные электростанции с параболическими концентраторами состоят из многочисленных расположенных параллельно рядов концентраторов, которые являются параболическими отражателями. Эти отражатели концентрируют солнечное излучение вдоль теплоприёмной трубки. В данной трубке циркулирует теплоноситель на основе масла, разогреваясь до 400 °C. Разогретая жидкость поступает на теплообменный аппарат, где  вода преобразовывается в пар при температуре около 390 °C. Этот пар поступает на парогенератор, где происходит процесс преобразования электроэнергии так же, как обычных электростанциях.
Концентраторы Фринеля имеют отражатели с слегка изогнутой формой. Эти отражатели так же фокусируют излучение на трубчатый абсорбер, оснащенный дополнительным отражателем. Вода нагревается и испаряется непосредственно в трубке теплоприемника. Это способствует повышению эффективности станции по сравнению с параболическими концентраторами за счет снижения себестоимости, однако среднегодовая выработка электричества у станций такого типа меньше.
В солнечных электростанциях башенного типа, солнечное излучение концентрируется на центральный теплоприемник при помощи огромного количество плоских отражателей (зеркал), которые в течение светового дня автоматически изменяют угол установки. Это позволяет достичь значительно более высокую концентрацию по сравнению с системами с линейными концентраторами. При этом температура на теплоприемнике превышает 1000°С. Такие температуры значительно увеличивают эффективность работы станции. По данной типу конструкции была построена в 1985 году в Крыму солнечная станция СЭС 5. Более подробно о станции можно прочитать тут.
Параболоидные концентраторы еще их называют электростанциями тарельчатого типа напоминают по форме тарелку. Солнечное излучение концентрируется на приемник, к которому подключен «двигатель Стирлинга». Двигатель может преобразовывать тепловую энергию непосредственно в механическую работу или электричество.
Такие системы могут достичь КПД более 30%.Хотя эти системы предназначены для работы в автономном режиме, они так же имеют возможность объединения нескольких систем в одну солнечную электростанцию.
Сергей Маринец

Сергей Маринец

Автор - инженер по возобновляемым источникам энергии

Похожие записи

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Cолнечные панели в пасмурную погоду

Cолнечные панели в пасмурную погоду

Что такое оптимизатор мощности солнечной панели?

Что такое оптимизатор мощности солнечной панели?

Что такое и для чего используются MPPT контроллеры для солнечных станций?

Что такое и для чего используются MPPT контроллеры для солнечных станций?

6 комментариев

  1. Очень понравилось как отписали особенности каждого типа солнечных электростанций.

  2. Спасибо за положительные комментарии. Стараемся для наших читателей!

  3. здравствуйте! Очень хорошая информация! можно ли узнать на примере какой нибудь страны используются ли Солнечные электростанции с параболическими концентраторами? Солнечный электростанций башенного типа? если есть расчеты буду рад изучить информацию так как сам учусь на специальности ВИЭ в СПбГПУ

  4. доброго времени суток! возник вопрос, где же все-таки строятся солнечные электростанции?

    • Здравствуйте. Станции строят везде где есть для этого благоприятные условия.

Добавить комментарий для Cолнечные батареи Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *