Солнечная электростанция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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

Типы солнечных электростанций[править | править вики-текст]

Solar two.jpg

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
  • Солнечно-вакуумные электростанции

СЭС башенного типа[править | править вики-текст]

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров[источник не указан 31 день] (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 и видимого излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая воду в резервуар от турбогенератора, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.

Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров[источник не указан 31 день], 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[прояснить] [источник не указан 31 день]. 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 %)[источник не указан 31 день] и высокие мощности.

СЭС тарельчатого типа[править | править вики-текст]

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. Приёмник расположен примерно в области концентрации отраженного солнечного света. Отражатель состоит из зеркал в форме, напоминающей тарелки (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров[источник?], а количество зеркал — нескольких десятков[источник?] (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи[править | править вики-текст]

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 городов.

СЭС, использующие параболоцилиндрические концентраторы[править | править вики-текст]

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

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

СЭС, использующие двигатель Стирлинга[править | править вики-текст]

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 %[1]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Аэростатные СЭС[править | править вики-текст]

Аэростатные солнечные станции (СЭС) бывают 2 типов: первый - солнечные элементы располагаются на поверхности аэростата. При этом КПД не превышает КПД солнечных батарей и составляет около 15% (в пределе может достигать 40%). В конструкции второго типа в качестве рефлектора используется параболическая, вогнутая давлением газа, металлизированная пленка, которая служит для концентрации солнечной энергии. Стоимость квадратного метра которой мала в сравнении с солнечными батареями и любыми отражающими поверхностями. Располагаясь на высоте более 20 км аэростат не боится затенения при облачной погоде , а двигаясь с воздушными потоками не испытывает ветровых нагрузок.Верхняя часть выполнена из прозрачной пленки с армировкой,посредине парабола пленочного концентратора из армированной металлизированной пленки, а в фокусе - термопреобразователь, охлаждаемый легким газом-водород, для системы с разложением воды, либо гелий в случае наличия системы дистанционной передачи энергии- например радио- или свч-излучением.Ориентировка шара на солнце осуществляется за счет перекачки балластной жидкости(вода для водородного цикла),точная ориентировка - гироскопами. При необходимости в одном дирижабле может находится несколько плавающих шаровидных модулей.

Комбинированные СЭС[править | править вики-текст]

Часто[источник?] 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.

Солнечно-вакуумные электростанции[править | править вики-текст]

Используют энергию воздушного потока, искусственно создаваемого путем использования разности температур воздуха в приземном слое воздуха, нагреваемого солнечными лучами в закрытом прозрачными стеклами участке, и на некоторой высоте. Состоят из накрытого стеклянной крышей участка земли и высокой башни, у основания которой расположена воздушная турбина с электрогенератором. Вырабатываемая мощность растет с ростом разности температур, которая увеличивается с высотой башни. Путём использования энергии нагретой почвы способны работать почти круглосуточно, что является их серьёзным преимуществом.[2]

Крупнейшие фотоэлектростанции на Земле[править | править вики-текст]

[уточнить]

Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире
Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
550 Соединённые Штаты Америки Калифорния, США 9 000 000 солнечных модулей
550 Соединённые Штаты Америки пустыня Мохаве, Калифорния, США
300 Соединённые Штаты Америки Калифорния, США >1 700 000 солнечных модулей
290[3] Соединённые Штаты Америки Агуа-Калиенте, Аризона, США 5 200 000 солнечных модулей 626 219
250 Соединённые Штаты Америки Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, США
213 Индия Чаранка, Гуджарат, Индия Комплекс из 17 отдельных электростанций,
самая крупная из которых имеет мощность 25 МВт.
206 Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США >3 000 000 солнечных модулей
Самая мощная станция в мире, использующая технологию
ориентации модулей по Солнцу в течение дня.
200 Китайская Народная Республика Голмуд, Китай 317 200
200 Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США
170 Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США
166 Германия Шипкау, Германия
150 Соединённые Штаты Америки округ Кларк, Невада, США
150 Соединённые Штаты Америки округ Марикопа , Аризона, США 800 000 солнечных модулей 413 611
145 Германия Нойхарденберг, Германия 600 000 солнечных модулей
143 Соединённые Штаты Америки округ Керн, Калифорния, США
139 Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США 2 300 000 солнечных модулей
130 Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США 2 000 000 солнечных модулей
125 Соединённые Штаты Америки округ Марикопа, Аризона, США > 600 000 солнечных модулей
105,56 Крым Перово, Крым[4] 455 532 солнечных модулей 132 500 [5]
100 Чили Пустыня Атакама, Чили > 310 000 солнечных модулей
97 Канада Сарния, Канада >1 000 000 солнечных модулей 120 000
84,7 Германия Эберсвальде, Германия 317 880 солнечных модулей 82 000
84,2 Италия Монтальто-ди-Кастро, Италия
82,65 Крым Охотниково, Крым[4] 355 902 солнечных модулей 100 000[6]
80,7 Германия Финстервальде, Германия
73 Таиланд Лопбури, Таиланд 540 000 солнечных модулей 105 512
69,7 Крым Николаевка, Крым[4] 290 048 солнечных модулей
54,8 Украина Килия, Украина 227 744 солнечных модулей
46,4 Португалия Амарележа, Португалия >262 000 солнечных модулей
43 Украина Долиновка, Украина 182 380 солнечных модулей 54 399
43 Украина Староказачье, Украина 185 952 солнечных модулей
34 Испания Арнедо, Испания 172 000 солнечных модулей 49 936
33 Франция Кюрбан, Франция 145 000 солнечных модулей 43 500
31,55 Крым Митяево, Крым[4] 134 288 солнечных модулей 40 000 [7]
11 Португалия Серпа, Португалия 52 000 солнечных модулей
10,1 Украина Ирлява, Украина 11 000
10 Украина Ралевка, Украина 10 000 солнечных модулей 8 820
9,8 Украина Лазурное, Украина 40 000 солнечных модулей 10 934
7,5 Крым Родниково, Крым[4] 30 704 солнечных модулей 9 683
1 Россия Батагай, Якутия[8] 3 360 солнечных модулей

крупнейшая СЭС за полярным кругом[8]

Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год


Рост пиковых мощностей фотовольтаических станций
Год(a) Название станции Страна Мощность
МВт
1982 Lugo США 1
1985 Carrisa Plain США 5,6
2005 Bavaria Solarpark (Mühlhausen) Германия 6,3
2006 Erlasee Solar Park Германия 11,4
2008 Olmedilla Photovoltaic Park Испания 60
2010 Sarnia Photovoltaic Power Plant Канада 97
2011 Huanghe Hydropower Golmud Solar Park Китай 200
2012 Agua Caliente Solar Project США 290
2014 Topaz Solar Farm США 550
(a) по году окончательного ввода в эксплуатацию

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Установлен новый рекорд эффективности
  2. Берёзкин М. Укрощение солнца // Наука и жизнь — 2013. — № 12. — С. 19—25. — ISSN 0028-1263
  3. http://www.firstsolar.com/Projects/Agua-Caliente-Solar-Project
  4. 1 2 3 4 5 Данный объект расположен на территории полуострова Крым, бо́льшая часть которого является предметом территориального спора между Россией, контролирующей спорную территорию, и Украиной, которой Крымский полуостров принадлежит и в соответствии с позицией ООН. Согласно административно-территориальному делению России, на полуострове располагаются субъекты РФ Республика Крым и город федерального значения Севастополь. Согласно административно-территориальному делению Украины, на территории Крыма располагаются входящие в состав Украины Автономная Республика Крым и город с особым статусом Севастополь.
  5. Крымская солнечная электростанция «Перово» стала крупнейшей в мире
  6. В Крыму завершено строительство солнечной электростанции «Охотниково» мощностью 80МВт
  7. Activ Solar завершила строительство 31,55 МВт солнечной электростанции "Митяево"
  8. 1 2 В поселке Батагай в Якутии открыта крупнейшая за полярным кругом в мире Солнечная электростанция | Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия)

Влияние на окружающую среду[править | править вики-текст]

По некоторым сведениям, птицы регулярно погибают в воздухе над СЭС башенного типа, если они оказываются слишком близко к зоне концентрации солнечного света вокруг башни[1], к примеру, на СЭС Электростанция Ivanpah в Калифорнии в среднем одна птица погибает каждые 2 минуты[2].

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]