1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 20
Текст из файла (страница 20)
При проектировании солнечных энергетических станций важно правильно оценивать метеорологические факторы. Часто место постройки выбирается исходя лишь нз одного критерия: годового числа часов солнечного сияния, прн этом нередко пренебрегают другим фактором — облачностью. Термодинамнческий преобразователь солнечной энергии должен содержать следующие компоненты: а) систему улавливания падающей радиации; б) приемную систему, преобразующую энергию солнечного излучения в тепло, которое передается теплоносителю; в) систему переноса теплоносителя от приемника к аккумулятору нли к одному или нескольким теплообмениикам, в которых нагревается рабочее тело; г) тешювой аккумулятор; д) теплообменники, образующие горячий и холодный источники тепловой машины.
Конструкции термопреобразователей Возможны две принципиальные схемы. В первой (рис.10,а) в приемнике нагревается теплоноситель, в связи с чем обеспечивается тепловая загрузка аккумулятора. При этом рабочее тело нагревается от аахумулятора, который сглаживает изменения в поступлении солнечной радиации.
Таким образом; шскумулятор постоянно играет' роль буфера, а связь системы "приемник -аккумулятор" с тепловой машиной осуществляется с помощью по меньшей мере одного теплообменника. дауииеи основ иаоисссисн бира иаииесс саасиасии Рис. 9. Пинские 4оииинье о - одное сициоинив," б - лнососссцнонииб нации Системы улавливания солнечной радиации обеспечивают разные степени концентрации (рис.9), Малая степень концентрации (порядка 100) получается прн 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 прн этом не учитывается, н принимаются меры лишь к тому„чтобы фокяльное изображение не выходило за пределы поверхности приемника концентрированного излучения, того, во многих случаях теплоноснтель с мулятора. Системы улавливания солнечной рвд Во-второй схеме (рис.10, б) в приемнике непосредсвенно 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 н ее вспомогательные устройства не подвержены случайным колебаниям температуры даже прн отсутствии системы регулирования. Кроме ам играет роль теплового акку- тенвмсьмнннн Лнмнмнь Гонение тенненоснтень О Дннгамнь хенолнмн нмечннн Ркс. 1Е. Схема термолииамичсското преабрамимипа солнечпоа тиертиж а -схема с теплоебмеиивсом", б - схема без теплообмеабика. 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 иэ селективно поглощающих материалов. Это позволяет эначнтепьно повысить КПД системы. 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 выра- батываемой энергии и т.п.
Ахкумулирование 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 слу' чае 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. Аккумуляторы тепла В настоящее время накопление энергии осуществляется за счет аккумулирования тепла. Тепловой аккумулятор - дорогостоящий элемент.
В зависимости от температуры системы аккумулирования энергии обычно подразделяют на низкотемпературные (до 100'С), среднетемпературные (от 100 до 550 С) и высокотемпературные (> 550'С). Низкотемпературные аккумуляторы„в частности водяные, нашли широкое применение в гелиотехнике для отопления зданий и горячего во-' доснабжения. Для низкотемпературного аккумулирования используют также обратимые реакции гидратации и сольватации солей и кислот, а также процессы фазового перехода. Для этих целей в качестве теплоаккумулирующих веществ используют парафины и эмульсии, состоящие нз парафина и воды.
Скрытая теплота плавления парафина порядка 44 кал/г, а температура плавления 35-50'С. Новый тип систем термохимического аккумулирования "Тепидус" разрабатывается в Швеции. В этой установке используется процесс выделения тепла при гидротации сульфнда натрии. Для среднетемпературного' аккумулирования, а также в качестве теплоносителя используют соли и их эвтектикн, характеризующиеся температурой плавления в несколько сот градусов и большой величиной.скрытой теплоты фазового перехода. Весьма перспективны для среднетемпературного аккумулирования гилраты оксидов щелочиоэемельных металлов.
Использование процессов аккумулирования реакций гидратации оксидов отличается целым рядом достоинств.Это высокая плотность запасаемой энергии, простое долгосрочное аккумулирование при температуре окружающей среды, компактность твердого энергоаккумулирующего вещества, низкая его 'стоимость, получение достаточно высокопотенциального тепла на стадии гидратации. Два типа солнечных установок Существует два подхода к созданию солнечных станций, работающих по термодинамическому циклу. Первый - использование небольших централизованных станций для отдаленных. районов. Второй - создание крупных солнечных энергетических установок мощностью в несколько десятков МВт, рассчитанных на работу в центральной электросети (рис.11-1'4).
В установках на несколько десятков МВт использовать устройство для пром~вкуточного прогрева пара невыгодно, поскольку его стоимость не окупается приростом мощности. Здесь предлагается использовать два типа двигателей. Длв солнечных станций, включенных в энергосеть, наиболее подходящими являются турбины, хотя их диапазон рабочих режимов довольно узок и сложны конструкции. Рпс. 12.
Центральный прпии- ввк полистаете типа; 1 - экоиомаймр; 2 - испарктсль. паи секпиа; 3 - пароперетреиа- тель. Рис. 11. Гнмостат. 1 - зеркале; 2- оно рпае кеистргкиин 3 - система полорота 94 Высокотемпературное аккумулирование осуществляется с помощью обратимых экзозндотермических реакций. При этом реакции можно разделить на две группьк реакции каталитического разложения, продукты которых можно не разделять и хранить вместе, и реакции, протекающие без катализаторов, продукты которых должны быть разделены при температуре солнечного приемника, чтобы предотвратить обратную реакцию. Выбор типа термодинамического цикла и природы рабочего тела определяется областью рабочих температур теплового двигателя, т.е. характеристики системы концентрации, аккумулятора и параметров цикла тесно взаимосвязаны.
В солнечных установках с концентрацией предпочтение отдается пароводяным циклам. Для автоматических станций с переменной нагрузкой могут оказаться более эффективными поршневые двигатели, область рабочих режимов которых более широка. Тнп цикла и природа рабочего тела определяются областью рабочих температур теплового двигателя. Это предполагает в первую очередь взаимосвязь между характеристиками системы концентрации, аккумулятора н параметрами цикла. Идеальным рабочим телом с этой точки зрения является вода, но для работы с ней температура горячего источника должна быть 200-500 С. Чтобы добиться таких температур, необходимо на приемнике получить 500-кратную концентрацию солнечной радиации, а с учетом потерь на излучение и конвекцню требуется концентрация вдвое больше.
Такие значения практически невозможно обеспечить с помощью линейных концентраторов, поэтому разрабатываются концентрирующие устройства, фокуснрующне радиацию в точку приемника. Рне. 14. Прнипигвгальпеа тепловое схема СЭС с грабеецнвым центральным прнсмнн. ком (Ние, Японии, 1 Мвт) 1-центральный прпемвмгп 3 - вкнумулатор- ныс баки е воней, 3 - турбина; 4 - рамвири- тельный бак, 95 Рнс. 13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
