Солнечная электростанция

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Типы солнечных электростанций

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

• СЭС башенного типа
• СЭС тарельчатого типа
• СЭС, использующие фотобатареи
• СЭС, использующие параболические концентраторы
• Комбинированные СЭС
• Аэростатные солнечные электростанции

[п] СЭС башенного типа равить

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности. <Солнечная башня, Севилья, Испания. Построена в 2007 году.

[править]СЭС в Крыму

В Крыму, в городе Щёлкино, была построена СЭС башенного типа в качестве резервного источника электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: ее мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них — система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией . Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована[1]. 45°24′09.53″ с. ш. 35°51′46.25″ в. д. (G) (O)

В 2011 году в Крыму возле села Охотниково компания Activ Solar построила солнечную электростанцию общей мощностью 80 МВт на более чем 160 гектарах. Электростанция состоит из примерно 360 000 модулей и может вырабатывать до 100 ГВтч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения потребностей до 20000 домохозяйств. Проект разделен на четыре очереди по 20 МВт каждая. Строительство первых двух очередей было завершено в июле 2011, третья и четвертая в октябре того же года. [2]

Та же компания Activ Solar в январе 2012 года объявила о завершении строительства и начале ввода в эксплуатацию солнечной электростанции «Перово» на 100 МВт. По состоянию на январь 2012 года это самая мощная электростанция в мире. [3]

[править]СЭС тарельчатого типа

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал - нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

[править]СЭС, использующие фотобатареи

Основная статья: Фотовольтаическая станция

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

[править]СЭС использующие параболоцилиндрические концентраторы

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболоцилиндрическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

[править]СЭС, использующие двигатель Стирлинга

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%[4]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

[править]Комбинированные СЭС

Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

[править]Крупнейшие фотоэлектростанции в мире

Крупнейшие фотоэлектрические установки в миреПиковая мощностьМестонахождениеОписаниеМВтч / год247 МВтАгуа-Калиенте, Аризона, США213 МВтЧаранка, Гуджарат, Индия200 МВтГолмуд, Китай317 200100 МВтПерово, Крым, Украина440 000 солнечных модулей132 500 [5]97 МВтСарния, Канадаболее 1 000 000 солнечных модулей120 00084,7 МВтЭберсвальде, Германия317 880 солнечных модулей82 00084.2 МВтМонтальто-ди-Кастро, Италия80.7 МВтФинстервальде, Германия80 МВтОхотниково, Крым, Украина360 000 солнечных модулей100 000 [6]73 МВтЛопбури, Таиланд540 000 солнечных модулей105 51246.4 МВтАмарележа, Португалияболее 262 000 солнечных модулей43 МВтСтароказачье, Украина185 952 солнечных модулей34 МВтАрнедо, Испания172 000 солнечных модулей49 93633 МВтКюрбан, Франция145 000 солнечных модулей43 50031.55 МВтМитяево, Крым, Украина134 760 солнечных модулей40 000 [7]11 МВтСерпа, Португалия52 000 солнечных модулей7,5 МВтРодниково, Крым, Украина32 600 солнечных модулей9 683