Солнечный коллектор

Солнечный коллектор – устройство для сбора энергии солнца.

Содержание

Типы солнечных коллекторов

Плоские

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент связан с теплопроводящей системой.

Плоские коллекторы способны нагреть воду до 70-75 С. Один квадратный метр солнечного коллектора вырабатывает в российских условиях в среднем за год около 0,8 кВт.ч. -1,25 кВт.ч. тепловой энергии.

Вакуумные

Возможно повышение температур плоских коллекторов до 80-120°С. Добиться этого можно за счет уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

См. Солнечный водонагреватель

Солнечные коллекторы – концентраторы

Дальнейшее повышение температур (120-250°С) возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Для получения более высоких температур требуются устройства слежения за солнцем.

Применение

Солнечные коллекторы применяются для отопления промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется низкотемпературная вода (30-90°С), применяется в пищевой и текстильной промышленности, и они имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов. В Европе в 2000 г. общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн. м2, а во всем мире — 71,341 млн. м2. Солнечные коллекторы – концентраторы могут производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов, или двигателя Стирлинга.

Солнечные башни

Впервые идея создания солнечной электростанции промышленного типа была выдвинута советским инженером Н.В. Линицким в 30-х г. Тогда же им была предложена схема солнечной станции с центральным приемником на башне. В ней система улавливания солнечной радиации состояла из поля гелиостатов — плоских отражателей, управляемых по двум координатам. Каждый гелиостат отражает лучи солнца на поверхность центрального приемника, который для устранения влияния взаимного затенения поднят над полем гелиостатов. По своим размерам и параметрам приемник аналогичен паровому котлу обычного типа.

Экономические оценки показали целесообразность использования на таких станциях крупных турбогенераторов мощностью 100 МВт. Для них типичными параметрами являются температура 500°С и давление 15 МПа. С учетом потерь для обеспечения таких параметров требовалась концентрация порядка 1000. Такая концентрация достигалась с помощью управления гелиостатами по двум координатам. Станции должны были иметь тепловые аккумуляторы для обеспечения работы тепловой машины при отсутствии солнечного излучения.

В США с 1982 г. было построено несколько станций башенного типа мощностью от 10 до 100 МВт. Подробный экономический анализ систем этого типа показал, что с учетом всех затрат на сооружение 1 кВт. установленной мощности стоит примерно $1150. Один кВт.ч. электроэнергии стоил около $0,15.

Параболоцентрические концентраторы

Параболоцентрические концентраторы имеют форму параболы, протянутую вдоль прямой. Параболоцилиндрический зеркальный концентратор фокусирует солнечное излучение в линию и может обеспечить его стократную концентрацию. В фокусе параболы размещается трубка с теплоносителем (масло), или фотоэлектрический элемент. Масло нагревается в трубке до температуры 300-390°С.

Параболоцилиндрические зеркала изготовляют длиной до 50 метров. Зеркала ориентируют по оси север-юг, и располагают рядами через несколько метров. Теплоноситель поступает в тепловой аккумулятор для дальнейшей выработки электроэнергии паротурбинным генератором.

С 1984 по 1991 г. в Калифорнии было построено девять электростанций из параболоцентрических концентраторов общей мощностью 354 МВт. Стоимость электроэнергии составляла около $0,12 за кВт.ч.

Германская компания Solar Millennium AG строит во Внутренней Монголии (Китай) солнечную электростанцию. Общая мощность электростанции увеличится до 1000 МВт. к 2020 году. Мощность первой очереди составит 50 МВт.

В июне 2006 г. в Испании была построена первая термальная солнечная электростанция мощностью 50 МВт. В Испании к 2010 году может быть построено 500 МВт. электростанций с параболоцентрическими концентраторами.

Всемирный банк финансирует строительство подобных электростанций в Мексике, Марокко, Алжире, Египте и Иране.

Концентрация солнечного излучения позволяет сократить размеры фотоэлектрического элемента. Но при этом снижается его КПД, и требуется некая система охлаждения.

Параболические концентраторы

Параболические концентраторы имеют форму спутниковой тарелки. На англ. Dish/engine systems. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92% падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплен двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стерлинга используется, как правило, водород, или гелий.

В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9 кВт.-25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22%-24%, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий, и т.д без использования дефицитного кремния.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09-$0,12 за кВт.ч. Департамент Энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04-$0,05 к 2015-2020 г.

Компания Stirling Solar Energy разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров – до 150 кВт. с двигателями Стирлинга. Компания строит в Южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. До 2010 г. будет построено 20 000 параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.

Линзы Френеля

Ссылки

Новый Полюс – российский производитель

Альтэн – российский производитель

Solar Hydrogen Energy Corporation

Infinia Corp

Stirling Solar Energy

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home