Interested Article - Солнечная электростанция

susan
  • 2020-02-09
  • 1

Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, преобразующее солнечную радиацию в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной энергии 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 фотоэлектрические модули ( фотобатареи )
  • СЭС, использующие параболические концентраторы
  • Комбинированные СЭС
  • Аэростатные солнечные электростанции
  • Солнечно-вакуумные электростанции

СЭС башенного типа

Модель солнечной электростанции башенного типа в Политехническом музее (г. Москва )

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 2929 дней ] (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 2929 дней ] , 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 отражённые лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 °C 0 [ источник не указан 2929 дней ] . 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 2929 дней ] и высокие мощности.

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. Приёмник расположен примерно в области концентрации отражённого солнечного света. Отражатель состоит из зеркал в форме, напоминающей тарелки (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров [ источник не указан 2904 дня ] , а количество зеркал — нескольких десятков [ источник не указан 2904 дня ] (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 фотоэлектрические модули

Кош-Агачская СЭС

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.). Фотоэлектрические модули и массивы производят электричество постоянного тока. Они могут быть подключены как в последовательном, так и в параллельном электрическом устройстве к инвертору для получения любой требуемой комбинации напряжения и тока. 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

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

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается длинное параболоцилиндрическое зеркало , а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло [ источник не указан 2904 дня ] ). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

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 % . В качестве рабочего тела используется водород или гелий .

Аэростатные СЭС

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 плёнка, 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 плёнки с армировкой, посредине парабола пленочного концентратора из армированной металлизированной плёнки, 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 счёт перекачки балластной жидкости(вода для водородного цикла), точная ориентировка — гироскопами. При необходимости в одном дирижабле может находиться несколько плавающих шаровидных модулей.

Комбинированные СЭС

Часто [ источник не указан 2904 дня ] 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

Используют энергию воздушного потока, искусственно создаваемого путём использования разности температур воздуха в приземном слое воздуха, нагреваемого солнечными лучами в закрытом прозрачными стёклами 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 .

Крупнейшие солнечно-тепловые электростанции на Земле

Крупнейшие солнечные тепловые электростанции в мире
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание
510 СЭС Уарзазат Марокко Драа — Тафилалет 30°59′ с. ш. 6°51′ з. д. Noor I, Noor II — параболоцилиндрический концентратор; Noor III — башенный гелиоконцентратор с тремя хранилищами
1-я очередь закончена в 2016 году
392 СТЭС Айвонпа Соединённые Штаты Америки Сан-Бернардино, Калифорния 35°34′ с. ш. 115°28′ з. д. башенный Введена в эксплуатацию 13 февраля 2014
354 Соединённые Штаты Америки Пустыня Мохаве , Калифорния 35°01′54″ с. ш. 117°20′53″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		СЭС состоит из 9-ти очередей
280 Соединённые Штаты Америки Барстоу, Калифорния 35°00′40″ с. ш. 117°19′30″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		Строительство завершено в декабре 2014 года
280 Соединённые Штаты Америки Аризона 32°55′ с. ш. 112°58′ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		Строительство завершено в октябре 2013 года
250 Соединённые Штаты Америки Блайт, Калифорния 33°38′37″ с. ш. 114°59′16″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		В эксплуатации с 24 апреля 2014 года
200 Solaben Solar Power Station Испания Логросан, Испания 39°13′29″ с. ш. 5°23′26″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		3-я очередь закончена в июне 2012
2-я очередь закончена в октябре 2012
1-я и 6-я очереди закончены в сентябре 2013
150 Испания Санлукар-ла-Майор, Испания 37°25′00″ с. ш. 06°17′20″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		1-я и 3-я очереди завершены в мае 2010
4-я очередь завершена в августе 2010
150 Испания Гуадикс, Испания 37°13′42″ с. ш. 3°04′06″ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		Заверено строительство: Andasol 1 (2008), Andasol 2 (2009), Andasol 3 (2011). Каждый имеет тепловой резервуар рассчитанный на 7,5 часов работы.
150 Испания Торре-де-Мигель-Сесмеро, Испания 38°39′ с. ш. 6°44′ з. д. параболоцилиндрический
концентратор 		Строительство завершено: Extresol 1 и 2 (2010), Extresol 3 (2012). Каждый имеет тепловое хранилище рассчитанное на 7,5 часов работы
110 Crescent Dunes Соединённые Штаты Америки Най, Невада 38°14′ с. ш. 117°22′ з. д. башенный в эксплуатации с сентября 2015
100 Южно-Африканская Республика ЮАР 28°53′40″ ю. ш. 19°35′53″ в. д. параболоцилиндрический
концентратор 		с хранилищем на 2,5 часа
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание

Крупнейшие фотоэлектростанции на Земле

[ уточнить ]

Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире
Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
Индия Джодхпур , Индия Крупнейшая в мире солнечная электростанция
Объединённые Арабские Эмираты Абу-Даби , ОАЭ 3 200 000 солнечных модулей
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 Соединённые Штаты Америки , Аризона , США 5 200 000 солнечных модулей 626 219
250 Соединённые Штаты Америки Сан-Луис-Обиспо , Калифорния , США
213 Индия , 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.
200 Китай 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 455 532 солнечных модулей 132 500
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 355 902 солнечных модулей 100 000
80,7 Германия Финстервальде , Германия
75 Россия Самарская СЭС, Самарская область
73 Таиланд Лопбури , Таиланд 540 000 солнечных модулей 105 512
69,7 Крым Николаевка , Крым 290 048 солнечных модулей
55 Белоруссия Речица , Белоруссия почти 218 тысяч солнечных модулей
54,8 Украина Килия , Украина 227 744 солнечных модулей
49,97 Флаг Казахстана СЭС «Бурное» с Нурлыкент, Казахстан 192 192 солнечных модулей 74000
46,4 Португалия Амарележа , Португалия >262 000 солнечных модулей
Украина Долиновка , Украина 182 380 солнечных модулей 54 399
Украина Староказачье , Украина 185 952 солнечных модулей
40 Россия Орска СЭС, Оренбургская область
34 Испания Арнедо , Испания 172 000 солнечных модулей 49 936
33 Франция Кюрбан , Франция 145 000 солнечных модулей 43 500
Крым Митяево , Крым 134 288 солнечных модулей 40 000
18,48 Белоруссия Соболи , Белоруссия 84 164 солнечных модулей
11 Португалия Серпа , Португалия 52 000 солнечных модулей
Украина Ирлява , Украина 11 000
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 30 704 солнечных модулей 9 683
1 Россия Батагай , Якутия 3 360 солнечных модулей

крупнейшая СЭС за полярным кругом

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 (Mühlhausen) Германия 6,3
2006 Германия 11,4
2008 Испания 60
2010 Канада 97
2011 Китай 200
2012 Agua Caliente Solar Project США 290
2014 Topaz Solar Farm США 550
2020 Индия 2245
(a) по году окончательного ввода в эксплуатацию

Влияние на окружающую среду

По некоторым сведениям, птицы регулярно погибают в воздухе над СЭС башенного типа, если они оказываются слишком близко к зоне концентрации солнечного света вокруг башни , к примеру, на СЭС Айвонпа, в Калифорнии, в среднем одно насекомое или птица погибает каждые 2 минуты .

См. также

Список солнечных электростанций России

Примечания

  2. (недоступная ссылка) — www.electricaldeck.com
  3. . Дата обращения: 24 апреля 2010. Архивировано из 23 ноября 2008 года.
  4. Михаил Берёзкин. // Наука и жизнь : журнал. — 2013. — № 12 . — С. 19—25 . — ISSN . 9 ноября 2016 года.
  5. . Дата обращения: 1 октября 2017. 25 октября 2014 года.
  6. . Дата обращения: 4 марта 2016. 28 декабря 2015 года.
  7. . Дата обращения: 4 марта 2016. 11 мая 2008 года.
  8. . Дата обращения: 4 марта 2016. 24 июля 2014 года.
  9. . Дата обращения: 4 марта 2016. 16 сентября 2014 года.
  10. . Дата обращения: 4 марта 2016. 11 июня 2013 года.
  11. . Дата обращения: 4 марта 2016. 22 июня 2013 года.
  12. . Дата обращения: 4 марта 2016. 22 июня 2013 года.
  13. . Дата обращения: 4 марта 2016. 21 июня 2013 года.
  14. . Дата обращения: 4 марта 2016. 11 июня 2013 года.
  15. . Дата обращения: 4 марта 2016. 21 июня 2013 года.
  16. . Дата обращения: 4 марта 2016. 5 декабря 2012 года.
  17. . Дата обращения: 4 марта 2016. 11 июня 2013 года.
  18. . Дата обращения: 4 марта 2016. 11 июня 2011 года.
  19. csp-world.com от 2 апреля 2016 на Wayback Machine , 2 December 2014
  20. 19 июня 2013 года.
  21. . Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из 10 декабря 2014 года.
  22. . Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из 16 декабря 2014 года.
  23. 16 октября 2013 года.
  24. 4 апреля 2014 года.
  25. 15 мая 2016 года. , Chris Clarke, REWIRE, May 5, 2014
  26. . Дата обращения: 4 марта 2016. 4 декабря 2009 года.
  27. ↑ 27 октября 2014 года.
  28. . Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из 16 октября 2013 года.
  29. . Дата обращения: 4 марта 2016. 2 января 2009 года.
  30. . SustainableBusiness.com News (6 мая 2010). Дата обращения: 7 мая 2010. 9 мая 2010 года.
  31. 7 июля 2011 года.
  32. 15 июня 2010 года.
  33. (недоступная ссылка)
  34. . Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из 22 марта 2012 года.
  35. . Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из 27 мая 2011 года.
  36. 18 марта 2009 года.
  37. 20 июля 2011 года.
  38. . Дата обращения: 4 марта 2016. 6 июня 2010 года.
  39. . Abengoa Solar. Дата обращения: 5 мая 2015. 6 апреля 2015 года.
  40. // 1.07.2019 / от 21 июля 2019 на Wayback Machine
  41. Солнечная электростанция Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума в южной пустыне Дубая : основана в 2013 году и должна достичь своей пятой и последней фазы в ближайшие пару лет, парк солнечных батарей занимает площадь 44 м³, самая высокая в мире башня концентрированной солнечной энергии высотой около 260 метров от 20 марта 2023 на Wayback Machine от 9 октября 2023 на Wayback Machine
  42. . Дата обращения: 31 января 2014. 14 декабря 2013 года.
  43. ↑ Этот объект расположен на территории Крымского полуострова , бо́льшая часть которого является объектом территориальных разногласий между Россией , контролирующей спорную территорию, и Украиной , в пределах признанных большинством государств — членов ООН границ которой спорная территория находится. Согласно федеративному устройству России , на спорной территории Крыма располагаются субъекты Российской Федерации — Республика Крым и город федерального значения Севастополь . Согласно административному делению Украины , на спорной территории Крыма располагаются регионы Украины — Автономная Республика Крым и город со специальным статусом Севастополь .
  44. . Дата обращения: 10 января 2012. Архивировано из 9 января 2012 года.
  45. 23 января 2012 года.
  46. . Белорусское телеграфное агентство . 2017-10-13. из оригинала 13 октября 2017 . Дата обращения: 14 октября 2017 .
  47. . naviny.by . 2016-12-22 . Дата обращения: 21 октября 2017 . (недоступная ссылка)
  48. . Дата обращения: 14 мая 2012. 7 апреля 2014 года.
  49. ↑ . Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия) (23 июня 2015). Дата обращения: 5 сентября 2016. 21 сентября 2016 года.
  50. . Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия). Дата обращения: 5 сентября 2016. 21 сентября 2016 года.
  51. Сергей Васильев. . naked-science.ru (25 февраля 2015). Дата обращения: 8 ноября 2016. 12 мая 2016 года.
  52. от 27 февраля 2015 на Wayback Machine // E&E Publishing, LLC

Литература

Книги
  • Р.Б. Ахмедов, И.В. Баум, В.А. Пожарнов, В.М. Чаховский. . — М. : ВИНИТИ , 1986. — Т. 1. — 120 с. — 500 экз.
  • В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов. — М. : Издательский дом МЭИ, 2008. — 276 с. — 800 экз. — ISBN 978–5–383–00270-4.
Статьи в журналах
  • Михаил Берёзкин. // Наука и жизнь : журнал. — 2013. — № 12 . — С. 19—25 . — ISSN .
  • Алексей Михайлов. // Профиль : журнал. — М. , 2016. — 30 мая ( № 19 (953) ). — С. 18—24 . — ISSN .

Ссылки

Источник —

susan
  • 2020-02-09
  • 1
  • Tags:

Same as Солнечная электростанция

The title for the last searches