Схема солнечной аэростатной установки. Рис. 23. Схема солнечной аэростатной установки
 Скачать 99.66 Kb.
|
|
В настоящее время существуют фотоэлектрические преобразователи энергии в виде пластин с к.п.д. равным 15-20%. Если такими пластинами закрыть поверхность аэростата и поднять аэростат выше облаков, то в течении светлого времени суток можно по кабелю передавать на поверхность Земли поток электроэнергии практически постоянной мощности. Схема установки дана на рис. 23.  Рис. 23. Схема солнечной аэростатной установки с фотоэлектрическим слоем: 1 - оболочка с фотоэлектрическим слоем; 2 – электрический кабель; 3 – трансформатор; 4 - линия электропередачи Для возможности создания коммерческих солнечных аэростатных паротурбинных электростанций Франция приобрела выданный в 2002 году российский патент №2184322 на аэростатную солнечную электростанцию с паровой турбиной. Принципиальная схема такой электростанции дана на рис. 24.  Рис. 24. Схема солнечной аэростатной электростанции с паровой турбиной: 1 - прозрачная оболочка; 2 - поглощающая оболочка; 3 – паропровод; 4 - трубопровод с водяными насосами; 5 - паровая турбина; 6 – конденсатор; 7 - линия электропередачи Оболочка аэростата выполнена двухслойной. Солнечные лучи нагревают внутреннюю оболочку аэростата, на которую нанесен поглощающий солнечное излучение слой. Современные селективные поглощающие материалы способны нагреваться от прямых (неконцентрированных) солнечных лучей до 200ºС и более. Внутри поглощающей оболочки находится водяной пар, нагретый поступающим через оболочку тепловым потоком до 100-150ºС. Давление пара равно наружному атмосферному давлению. Внутреннюю поглощающую оболочку аэростата окружает внешняя оболочка, прозрачная для солнечных лучей. Слой газа (воздуха) между оболочками теплоизолирует нагретую внутреннюю оболочку аэростата от наружного воздуха. Водяной пар из внутренней поглощающей оболочки по гибкому паропроводу подается в паровую турбину, расположенную на поверхности Земли. Убыль водяного пара из внутренней оболочки аэростата компенсируется питательной водой, которая каскадом насосов подается из конденсатора паровой турбины. Внутри оболочки аэростата вода распыляется и испаряется. Для стандартной атмосферы на высоте 5 км при давлении 0.54 ат и температуре -17.5ºС плотность воздуха составляет 0.7 кг/м3. Плотность водяного пара при таком же давлении и температуре 150º С составляет 0.3 кг/м3 . Таким образом один кубический метр аэростата способен поднять 0.4 кг. Аэростат диаметром 300 м способен поднять на высоту 5 км груз массой 5600 т. Этого вполне достаточно для удержания оболочки, паропровода, трубопровода питательной воды с каскадом электронасосов и системы раскрепления аэростата. При температуре водяного пара во внутренней оболочке 150ºС к.п.д. турбоустановки составит 15%. Мощность электронасосов, необходимая для подьема питательной воды из конденсатора паровой турбины во внутреннюю оболочку аэростата, составляет 15% от вырабатываемой электрической мощности. Основным достоинством паровой аэростатной установки является то, что запаса водяного пара, находящегося во внутренней полости аэростата, достаточно для бесперебойной работы паровой турбины в темное время суток. Вследствии подачи водяного пара на турбину и охлаждения за счет теплоообмена с окружающим воздухом за ночь подъемная сила аэростата уменьшится на 10%, что не скажется на положении аэростата. В дневное время за счет нагрева солнечным излучением происходит генерация пара не только для работы паровой турбины, но и для восполнения запаса водяного пара во внутренней оболочке аэростата. При диаметре оболочки аэростата 300 м паровой турбогенератор способен бесперебойно вырабатывать 5000 кВт электрической мощности. При этом можно совершенно безболезненно изменять мощность турбогенератора в течение суток в соответствии с нуждами потребителя. 2. АЭ на фотоэлементах Вся соль в том что можно вынести энергетическую установку выше облаков тем самым увеличив время нахождения под солнцем, ведь нам теперь не мешают облака! На сегодняшний день существуют фотоэлектрические преобразователи в виде пленки, с КПД 15-20% Ну мы берем и наносим эту пленку на аэростат и получаем солнечную электростанцию в воздухе! При диаметре аэростата 150 м мы получаем 3000 кВт мощности. (Интересный факт, что для обеспечения потребностей России достаточно иметь около 50 000 подобных установок)  Проблема-ночное время суток. Аэростаты статичны и не меняют свое положение. Решение: используем другой энергетический источник и (самое интересное) создание глобальной сети таких аэростатов по всему миру что к сожалению скорее всего в ближайшем будущем не осуществимо, хотя частично эту проблему можно сгладить распространив аэростаты по всей стране и передачи электроэнергии с запада на восток и обратно. САЭ с использованием паровой турбины Есть еще вариант - аэростатная солнечная электростанция с паровой турбиной, что является более привлекательным решением. Аэростат имеет двухслойную оболочку. В первом слое воздух, изолирующий внутренний слой. Во втором слое поверхность с поглощающим солнечное излучение покрытием, а внутри водяной пар нагреваемый до 100-150 °C. Вода распыляется, испаряется и пар попадает в паровую турбину расположенную на земле по паропроводу. Вода подается из конденсатора насосами в аэростат. КПД подобной установки при температуре пара 150 °C будет равен 25%, а 15% от всей мощности вырабатываемой электростанции будет затрачиваться на питание насосов. И самое главное преимущество аэростатов с паровыми турбинами - это то, что пара находящегося во внутренней оболочки хватит для бесперебойной работы в темное суток. За ночь аэростат потеряет 10-20% своей подъемной силы, что в принципе достаточно для его удержания в воздухе.  Существует еще множество других источников альтернативной энергии, которым стоит уделить внимание. Как по мне, альтернативная энергетика сродни искусству где приветствуются самые смелые идеи и так необходимо творческое мышление. Ведь рано или поздно нам все таки придется отказаться от уже традиционных нам способов удовлетворения наших энергетических потребностей и сегодня, я рассказал вам об одной из не многих великолепных идей в этой отрасли и еще множество впереди ! Гелиопарк Бхадла (Индия). Станция работает с 2017 года, а ее мощность составляет 2700 МВт электроэнергии. Функционирует на фотоэлектрических (фотогальванических) элементах, а общая площадь парка составляет 5700 гектар земли. Станция Лунъянся (КНР). Работает с 2013 года, а ее мощность составляет 2400 МВт электроэнергии. Функционирует на фотогальванических элементах. Станция объединена в единую сеть с гидроэлектростанцией, которая располагается рядом с СЭС, что позволяет покрыть недостатки в выработке тока при неблагоприятной погоде. Гелиопарк Павагада (Индия). Работает с 2019 года, а его мощность составляет 2050 МВт. Работает на фотоэлектрических батареях с повышенным уровнем КПД. Отличается очень крупными размерами — 53 квадратных километра. В ближайшие годы планируется дополнительная установка ветрогенераторов. Гелиопарк Бенбан (Египет). Работает с 2018 года, а его электрическая мощность составляет 1650 МВт. Работает на фотоэлектрических элементах, а общая площадь парка составляет 37,2 квадратных километра. Располагается в пустыне, а станция настолько велика, что ее видно из космоса. Парк Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума (ОАЭ). Функционирует с 2013 года, хотя первая время суммарная мощность была небольшой. По состоянию на 2022 года мощность парка составляет 1300 МВт, а ближайшее время планируется установка новых зарядных станций. Для генерации тока используются фотогальванические элементы и концентраторы. |