Сумісна робота сонячних електричних станцій, малих гідроелектростанцій та біогазових установок в системі



Сторінка5/15
Дата конвертації12.03.2016
Розмір1.11 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

1.3 Загальна характеристика сонячних електричних станцій


Сонячна електростанція - інженерна споруда, служить перетворенню сонячної радіації у електричну енергію. Способи перетворення сонячної радіації різняться залежно від конструкції електростанції.

Одержання електроенергії від сонця давно застосовують у всьому світі. Головне завдання науковців в цей час - необхідність так вдосконалити наявні технології, щоб якнайбільше збільшити їх ККД.

Сонячні електростанції перетворюють енергію сонячної радіації в електроенергію. Вони бувають двох видів:

фотоелектричні - безпосередньо перетворюють сонячну енергію в електроенергію за допомогою фотоелектричного генератора;

термодинамічні - перетворюють сонячну енергію в теплову, а потім в електричну; потужність термодинамічних сонячних електростанцій вища, ніж потужність фотоелектричних станцій.

Усі сонячні електростанції (СЕС) поділяють на декілька типів:

- СЕС баштового типу

- СЕС тарілкового типу

- СЕС, що використовують фотобатареї

- СЕС, що використовують параболічні концентратори

- Комбіновані СЕС

- Аеростатні сонячні електростанції

- Орбітальні електростанції з використанням сонячних батарей.

На сьогодні сонячна енергетика широко застосовується у випадках, коли малодоступність інших джерел енергії в сукупності з достатньою кількістю сонячного випромінювання виправдовує її економічно.

Всі однозначно стверджують, що застосування в Україні альтернативних джерел енергії, перш за все, сонячної енергетики, без сумніву дасть користь. Середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні(1235 кВт*год/м) є досить високим і набагато вищий, ніж, наприклад, у Німеччині (1000 кВт*год/м) або навіть у Польщі (1080 кВт*год м). Отже, ми маємо гарні можливості для ефективного використання теплоенергетичного обладнання на території України. Термін «ефективне використання» означає, що геліоустановка може працювати з віддачею в 50% і більше, а це 9 місяців в південних областях України (з березня по листопад), і 7 місяців - в північних областях (з квітня по жовтень). Взимку ефективність роботи падає, але не зникає.

Отже, і в умовах нашого клімату сонячні системи працюють круглий рік, правда тільки зі змінною ефективністю. Тому варто розглянути сумарний річний потенціал сонячної енергії на території України.

Щодо використання сонячної радіації для виробництва енергії, то технічно допустимий потенціал сонячної енергії з дахів житлового фонду України сьогодні становить 26-37 ТВт*год/рік, що в грошовому еквіваленті складає (при сучасній вартості 0,05 євро за 1 кВт*год): 1,3-1,8 млрд.євро на рік.


Основним інженерним елементом сонячної системи є сонячні колектори, що перетворюють енергію сонячних променів в теплову або електричну.

Потужність таких сонячних батарей становить 70-100 Вт для 1 м2 поверхні колектора. Електроенергія, отримана таким чином, поки досить дорога, але використання фотоелектричних колекторів дозволяє автономізувати енергозабезпечення будівлі.

Якщо врахувати, що ціна сонячного колектора 7000 - 13 000 грн, вартість геліосистеми (в умовах території Україні) становить від 10 до 18 грн за один розігрітий літр води в день, то, якщо отримувати 100 літрів гарячої води на день, сонячна система обходиться в 1000 - 1800 грн.

 Для забезпечення теплою водою сім'ї із трьох-чотирьох осіб достатньо буде встановити два-три сонячні теплові колектори. Термін окупності установки - приблизно 7-8 років з урахуванням сучасних цін на енергоносії. А термін експлуатації - 30-50 років.

Враховуючи вищенаведені факти можна говорити про доцільність використання сонячного потенціалу, який припадає на територію України. Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1м2 поверхні на території Україні, знаходиться в межах: від 1070 кВт*год/м2 в північній частині України до 1400 кВт*год/м2 і вище в південній частині України.

Практично всі відновлювальні джерела енергії повністю зумовлені прямою дією Сонця. Серед зазначених джерел одним із найбільш перспективних є пряме перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію у напівпровідникових сонячних елементах[12].

Протягом ста років розвиток галузі переживало то різкі, стимульовані вченими, інвестиціями приватних і державних структур, підйоми, то гіркі падіння, які, власне, змусили суспільство забути про «сонячні технології» на роки. Але в отриманні сонячної енергії є як «за» так і «проти».

Позитивний бік. По-перше, «сировина» - сонячне світло, яке ніколи не закінчиться. По-друге, сонячна енергія є загальнодоступною, тому що сонце світить на півдні і заході, в Африці та Європі.

Негативний бік. Суперечливим є питання абсолютної безпеки цих технологій для навколишнього середовища. Звичайно, це не атомна енергетика і не видобуток нафти, газу, проте на цьому етапі розвитку «сонячних» технологій при виготовленні батарей використовуються шкідливі речовини, які тим чи іншим чином можуть нашкодити природі. Вже готові зразки (фотоелементи) містять отруйні речовини, такі як свинець, кадмій, галій, миш'як. 

Серед сонячних електростанцій (СЕС), здатних забезпечити електроенергією, наприклад невеликий завод, поширені СЕС типу вежі з котлом, піднятим високо над землею, і з великим числом параболічних або плоских дзеркал (геліостатів), розташованих навколо основи вежі.  

Дзеркала, обертаючись, відстежують переміщення Сонця і спрямовують його промені на паровий котел. Пара, що виробляється котлом, так само як на теплових електростанціях, приводить у дію турбіну з електрогенератором.

Сонячні електростанції потужністю 0,1-10 МВт побудовані в багатьох країнах із «хорошим сонцем» (США, Франція, Японія). Не так давно з’явилися проекти потужніших сонячних електростанції (до 100 МВт). 

Основна перешкода на шляху їх широкого поширення – висока собівартість електроенергії: вона в 6-8 разів вище, ніж на ТЕС. Але із застосуванням простіших по конструкції і дешевших геліостатів собівартість електроенергії, що виробляється сонячними електростанціями, повинна істотно знизитися [12]. 

У сучасному світі розрізняють наступні технології сонячної енергетики:

активні: разом із перетворювачами задіюються механізми, електромотори, помпи; сонячна енергія використовується для нагріву води, освітлення, вентиляції;

пасивні: в контурах систем відсутні будь-які механізми, рушійні частини; особливістю побудови пасивних сонячних структур для організації систем вентиляції, опалення є підбір відповідних за фізичними параметрами будівельних матеріалів, специфічне планування приміщення, розміщення вікон;

безпосередньо «прямі» системи, які перетворюють сонячну енергію у ході одного рівня або етапу;

«непрямі» системи, процес функціонування яких включає у себе багаторівневі перетворення і трансформації для отримань необхідної форми енергії.

Енергія сонця отримала найбільше розповсюдження у наступних сферах.

1. Системи природного освітлення служать для облаштування офісів і житлових приміщень, тобто використання сонячного світла в альтернативу електричних ламп і світильників. Оцінки показують, що навіть в умовах середніх широт для невеликого котеджу вистачить батареї з потужністю у 2 (3) кВт, яка може бути легко розміщена на даху, оскільки займає площу всього 20 (30) м2. Відомо, що в Україні середньорічні суми прямої та розсіяної сонячної радіації на горизонтальну поверхню змінюються від 1080 кВт*год/м2 (у районі Чернігова) до 1390 кВт*год/м2 (Євпаторія). Тоді залежно від зони така батарея вироблятиме за рік 2200-2800 (3300-4200) кВт*год. електрики, що задовольнить енергетичні потреби (без урахування теплопостачання) сім’ї на 3-4 чоловіка.

2. «Кухонна» сонячна енергія. У 1767 році Орас Бенедикт де Соссюр для потреб альпіністської діяльності сконструював піч для приготування їжі від енергії сонячних променів. Сьогодні вдосконалені «сонячні» прилади широко використовується у країнах, що розвиваються. Потрібно сказати, що такі пристрої можуть стати чудовою альтернативою практики спалювання дров та вугілля, сприяючи поліпшенню екологічної ситуації.

3.Сонячні водонагрівальні установки. Це системи нагріву води в резервуарах, в основному для господарських потреб. Вперше такі установки почали продаватися у США в кінці XIX ст. Сонячні колектори користувалися широкою популярністю у різних країнах аж до 1920 року, поки не були витіснені дешевими і практичними горючими рідинами (бензин, гас тощо). Сьогодні світовим лідером із використання таких установок є Китай, де сонячні колекторні нагрівачі займають 80% сегменту цього специфічного ринку. Відзначимо, що з технічної точки зору ефективність колекторів знаходиться на досить високому рівні (87%). Сонячні нагрівальні перетворювачі служать відмінними замінниками газових колонок у побуті, забезпечуючи споживачів гарячою водою для басейнів і душових. Відомо, що за допомогою особливих конструкцій колекторів можна також качати воду з глибоких колодязів, знесолюючи її; сушити фрукти, овочі і навіть заморожувати продукти.

4. Геліоконцентратори. Це метод фокусування сонячних променів і вироблення електрики або тепла з використанням системи відбивачів - плоских або параболоїдних (параболо-циліндричних) дзеркал різних форм і розмірів. Такі геліоустановки рідкісні через дорожнечу і складність виготовлення величезних лінз для масивів увігнутих дзеркал або аркушів полірованого алюмінію. Дзеркала є складовою частиною геліоконцентратора - установки, котра збирає паралельні сонячні промені в одній точці для підвищення щільності (концентрації) променевої енергії Сонця, що приймається. Якщо в цю точку-фокус помістити трубу з теплоносієм (водою або іншою рідиною), вона нагріється. Ці системи були побудовані й експлуатуються в Іспанії, Португалії. Перетворена енергія використовується у вигляді тепла або електроенергії для різних потреб [13]. 


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка