Особенности солнечных электростанций

В настоящее время все большую популярность у крупных промышленных предприятий, других организаций, частных лиц приобретают солнечные электростанции (СЭС). Они представляют собой инженерные сооружения, которые преобразуют ультрафиолетовое излучение в энергию. Сегодня купить солнечную батарею так же просто, как и ИБП для газовых котлов, например.

Особенности разных видов СЭС

Их можно охарактеризовать следующим образом:

• Башенные. Достаточно крупные установки, для бытовых целей, как правило, не используются. Они получают водяной пар за счет действия радиации, появляющейся от солнечного излучения, который и вращает турбинный вал для образования электроэнергии. В центре установки находится башня, по бокам которой расположен гелиостат - специальное зеркало, имеющие площадь минимум в несколько десятков квадратных метров. На ее вершине имеется объемный резервуар с водой. Он вращается в зависимости от позиции источника излучения. Главная проблема таких станций, с которой сталкиваются инженеры, - это необходимость регулярного движения зеркал для того, чтобы они постоянно отражали солнечные лучи. Однако на станциях такого типа можно получать относительно высокий коэффициент полезного действия, средний показатель которого находится в районе 40%. Крупнейшая башенная СЭС на планете в настоящее время эксплуатируется в калифорнийском городе Сан-Бернардино, ее мощность достигает 392 МВт (введена в строй в 2014 году).
• СЭС с фотоэлектрическими модулями. Это всем известные солнечные батареи, которые могут иметь размер обычной обувной коробки. Такие часто устанавливают на крышах домов, многие корпорации разрабатывают даже автомобили, которые будут работать за счет фотоэлектрических модулей. Главная особенность батарей данного типа заключается в том, что они непосредственно, напрямую преобразуют получаемую солнечную энергию в электрическую. Стоят описываемые панели сравнительно много при относительно небольшом КПД (до 15%). Однако в настоящее время разрабатываются фотоэлементы на основе наноантенн, которые смогут осуществлять непосредственное выпрямление тока, поступающего на распределительное оборудование. Их основное преимущество заключается в том, что они производятся из недорогого сырья и имеют весьма значительный для данного типа устройств КПД - 85%. Если их начнут изготавливать массово, то солнечная батарея будет использоваться повсеместно, включая удаленные регионы России. Крупнейшая фотоэлектрическая станция так же, как и башенная, находится в Калифорнии. Она имеет колоссальное количество модулей, число которых превышает 9000000. Суммарная их мощность – 550 МВт. Если брать страны СНГ, то наиболее крупная СЭС располагается в белорусском городе Речица. Они активно возводятся и на территории России, в ее южной части.
• Тарельчатые. По своему устройству схожи с описанными выше башенными, однако состоят сразу из большого количества модулей, закрепленных на опоре, имеющую ферменную конструкцию передатчика и сферический отражатель. Сегодня используются достаточно редко. Могут быть и полностью автономными, и являться частью общей сети.
• Аэростатные. Предполагают, что солнечные панели располагаются на высоте не менее 20 метров от поверхности земли. Это дает возможность избежать уменьшения интенсивности работы при наличии облачности. Коэффициент полезного действия у них колеблется в пределах от 15 до 40 процентов. Преимущество таких систем заключается в том, что стоимость их производства в несколько раз дешевле, чем стандартных панелей. Главная особенность аэростатных солнечных станций состоит в том, что они движутся одновременно с воздушным потоком, что практически полностью исключает возможность существенных ветровых потерь энергии, свойственных другим СЭС. Верхняя часть конструкции данных агрегатов сделана из прозрачной пленки с прочной металлической армировкой, в центре которой находится солнечный концентратор, оснащенный термопреобразователем. Он охлаждается или водородом (если в установке смонтирована система разложения воды), или гелием (при наличии датчиков , способных осуществлять передачу электрической энергии в дистанционном режиме). В одном дирижабле (аэростате) может находиться не только один, но и сразу несколько мощных модулей.
• С параболоцилиндрическими концентраторами. Их принцип действия довольно прост. Он заключается в нагревании теплоносителя (как правило, в его качестве используется масло или вода, только не техническая, а очищенная) до тех параметров, которые будут пригодны для применения в турбинных генераторах электрической энергии. На их ферменной конструкции монтируется параболоцилиндрическое отражающие зеркало достаточно большой длины, в середине которого располагается специальная трубка, осуществляющая нагревание теплоносителя. Последний и преобразует воду до состояния пара, заставляющего вращаться турбогенератор. Данные станции в настоящее время являются наиболее распространенными. Крупнейшая из них находится в пустыне Мохаве, расположенной в американском штате Калифорния. Если рассматривать Европу, то самая большая СЭС с параболоцилиндрическими концентраторами - Solaben Solar, находящаяся на юге Пиренейского полуострова в Испании.
• Комбинированные. Суть таких СЭС состоит в том, что на них дополнительно устанавливают специальные агрегаты для быстрого получения воды необходимой температуры, использующейся впоследствии не только для бытовых, но и технических нужд. Рядом с такими специализированными станциями могут быть расположены фотоэлектрические панели и описанные выше концентраторы. По сути, комбинированная СЭС являет собой смешение сразу всех технологий. Возводить такие сегодня экономически нецелесообразно, строят их, как правило, в научно-исследовательских целях.
• С двигателем Стирлинга. Представляют собой станции преобразования энергии Солнца в электрическую с наличием параболоцилиндрического концентратора и мотора Стирлинга. Их главная особенность заключается в том, что в конструкции отсутствует кривошипно-шатунный механизм, как практически во всех остальных СЭС, исключая фотоэлектрические. Они непосредственно превращают поршневые колебания в энергию, используя в качестве рабочего тела либо гелий, либо водород, как и аэростатные. Коэффициент полезного действия СЭС с двигателем Стирлинга сравнительно высок. Он составляет в среднем 31,5%. В настоящее время такие станции возводятся редко по причине дороговизны строительства.
• Вакуумные. Являются сравнительно новыми. Их главная особенность заключается в том, что они используют солнечную энергию не напрямую, а извлекают ее из воздушного потока, применяя для этого разные температурные режимы в припочвенном слое и на высоте. Конструкция предполагает наличие большого стеклянного купола и длинного стержня башенного типа, у основания которого находится воздушная турбина с электрическим генератором. Суммарная вырабатываемая мощность нарастает пропорционально разности температур вверху и внизу конструкции. Соответственно, чем выше стержень (башня) – тем она больше. Существенным преимуществом таких солнечных станций является то, что они используют в работе энергию нагретого грунта, благодаря чему могут эксплуатироваться фактически круглосуточно, включая ночное время суток. КПД у них не превышает 20%, стоимость строительства сравнительно велика. По этим причинам вакуумные СЭС в настоящее время пока распространены мало.

В целом же можно сказать, что развитие альтернативных источников энергии будет происходить с каждым годом все интенсивнее. Планетарные запасы углеводородного сырья истощаются. По этой причине во многих странах мира разработаны проекты по постепенному переходу функционирования домохозяйств и предприятий на альтернативные источники получения электричества, самыми распространенными из которых как раз и являются сегодня СЭС.

Приобрести солнечные электростанции, а также ИБП для котлов, зарядные устройства, инверторы, контроллеры, аккумуляторные батареи, аксессуары и расходные материалы к ним, запчасти и многое другое специализированное оборудование можно прямо сейчас на сайте нашего интернет-магазина.