Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Турбіни для Дністровської ГАЕС має постачати «Турбоатом», а не «CNEEC»…
19.11.2018р.

Намір державного ПрАТ «Укргідроенерго» замовити...

Можна взяти участь у світовому конкурсі Start Up Energy Transition
19.11.2018р.

Українські компанії та стартапи, що розробляють...

Консолідація зусиль для забезпечення сталого розвитку…
19.11.2018р.

9-й Міжнародний форум з енергетики для сталого...

Енергоальтернативна ініціатива інженера-селянина
16.11.2018р.

Фаховий інженер Анатолій Стафійчук з села Бронниця,...

За 10 місяців експортовано електроенергії на $266 млн
16.11.2018р.

Україна у січні – жовтні 2018 року експортувала...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

4637
13.05.2009р. |
Сонячний паровий «котел». Можливі реалії з елементами фантастики

У більшості людей сонячна електроенергетика асоціюється, насамперед, із сонячними фотоелектричними батареями. Однак уже багато років використовуються теплообмінні елементи із селективним світлопоглинальним покриттям. Речовини, що його утворюють, мають властивість поглинати практично всю спрямовану на них сонячну енергію (до 97%) при вкрай незначному власному тепловому випромінюванні (3-4%). Якщо ізолювати такий елемент від охолодження зовнішнім повітрям, то завдяки звичайному сонячному освітленню - неконцентрованому! - поверхня елемента здатна нагрітися до 200 0С і більше.

Можливість теплообмінних елементів із селективним світлопоглинальним покриттям нагріватися до настільки високих температур відкриває широкі перспективи для створення сонячних парових «котлів» і на їхній основі - паротурбінних енергетичних установок. Інакше кажучи, подібні перетворювачі сонячного випромінювання можна використовувати для одержання водяної пари з параметрами, що дають змогу організувати ефективний термодинамічний цикл у звичайній паровій турбіні. Коефіцієнт корисної дії такої сонячної паротурбінної установки становить 15-20%, тобто, порівнянний із ККД фотоелектричних батарей.

Зрозуміло, що для сонячної паротурбінної установки потрібні принципово інші конструктивні рішення, ніж для водонагрівальної. У сонячній аеростатній електростанції перетворювачем сонячної енергії в теплову є заповнений водяною парою балон аеростата з двошаровою оболонкою. Зовнішня її частина прозора й пропускає сонячне випромінювання. Внутрішня покрита селективним поглинальним шаром і розігрівається сонячним випромінюванням до 150-180 0С. Повітря між шарами оболонки є теплоізолятором, що зменшує втрати тепла. Температура пари усередині балона становить 130-150 0С, тиск дорівнює атмосферному.

Водяна пара нагрівається при контакті з поглинальною оболонкою. Для водяної пари при атмосферному тиску на рівні моря температура насичення дорівнює 100 0С, тому водяна пара усередині балона при температурі 130-150 0С є перегрітою.

Якщо в перегрітій водяній парі розпорошувати воду, вона випаровується. Саме таким простим і ефективним способом відбувається генерація пари усередині балона.

З балона пару гнучким паропроводом подають до парової турбіни, а, виходячи з турбіни, вона перетворюється в конденсаторі у воду. З конденсатора воду насосом знову подають усередину балона, де вона розпорошується й випаровується при контакті з перегрітою водяною парою.

Гарячої водяної пари у балоні досить для безперебійної роботи парової турбіни в темний час доби. Через витрату пари й охолодження балона за ніч піднімальна сила аеростата зменшиться всього на 10-20%, що мало вплине на його висоту. У денний час у результаті нагрівання сонячним випромінюванням запас пари буде відновлюватися. Потужність турбогенератора можна змінювати протягом доби відповідно до потреб споживача. При діаметрі балона понад 100 м піднімальну силу водяної пари, що є усередині балона, досить для підіймання конструкції в повітря.

Можливі кілька типів сонячних аеростатних електростанцій залежно від способу їхнього розміщення.

Аеростатні електростанції...

 

Рис.1. Принципова схема аеростатної фотоелектричної установки:

1) оболонка;

з фотоелектричним шаром;

2) електричний кабель;

3) трансформатор;

4) лінія електропередачі.

...наземного й морського базування

 При наземному базуванні аеростат з балоном діаметром 200-300 метрів може бути розташований на висоті декількох сотень метрів над поверхнею землі, силова паротурбінна установка буде розміщена на землі, а пара з балона в турбіну подаватиметься по гнучким паропроводом.

Досвід спорудження подібних установок на Тайвані показав, що оптимальною конструкцією теплообмінника парового «котла» з погляду ККД є сукупність гнучких трубчастих екранів, на поверхню яких нанесене поглинальне покриття. По трубчастих екранах за допомогою газодувки (компресора низького тиску) прокачується водяна пара з балона, і він нагрівається при контакті зі світлопоглинальною поверхнею екрана.

Робота системи клапанів екранів організована таким чином, що пара рухається тільки по каналах, освітлених сонцем. Водяна пара всередині балона ізольована від зовнішнього повітря багатошаровою плівковою теплоізоляцією, яка при малій масі має високу теплоізолювальну здатність. Така оболонка є термічним напівпровідником, через який «накачується» теплова енергія усередину балона. Втрати тепла за рахунок теплообміну з атмосферним повітрям становлять не більше 10% за добу.

Плівкова теплоізолювальна оболонка прикріплена до каркаса з капронових або вуглепластикових канатів. Подібна конструкція розрахована на ураганний вітер зі швидкістю до 50 м/с. При діаметрі балона 200-300 метрів паротурбінна установка виробляє середньодобову електричну потужність в 1000-5000 кВт.

Оскільки тривалість світлового дня змінюються залежно від пори року, середньодобова потужність дослідної моделі сонячної аеростатної електростанції на півдні Тайваню із червня по грудень змінювалася в 1,5 рази. Для вищих широт цей показник, природно, буде вищим. Тому подібні електростанції наземного базування ефективні для розміщення в районах, де кількість сонячних днів не менш трьохсот на рік. Це - узбережжя Середземного моря, райони Північної Африки, Ближнього й Середнього Сходу, Середньої Азії, Каспійського моря, Забайкалля, Монголія, Західний Китай, Австралія, Південно-Східна Азія тощо.

Існує, однак, обставина, що може перешкодити широкому поширенню сонячних аеростатних електростанцій наземного базування. Річ у тому, що балони надзвичайно вразливі з військової точки зору. У балон діаметром 200-300 метрів важко не влучити з будь-якої зброї, а якщо це буде навіть рушнична куля то, електростанція не припинить роботи, але наслідки будуть незворотними. Саме небезпека військового конфлікту через напружені відносини з Китайською Народною Республікою призвела до заморожування тайваньської програми розгортання сонячних аеростатних електростанцій.

Одним з рішень проблеми військової безпеки сонячних аеростатних електростанцій є морське базування на якірних платформах. До платформи канатом кріпиться аеростат, внутрішня частина якого з'єднана гнучким паропроводом з паровою турбіною, розміщеною на платформі. Вироблювана електроенергія кабелем передається на сушу. Платформа є компактною конструкцію діаметром близько десяти метрів, її складають на березі в заводських умовах і буксиром транспортують до місця базування.

 

Рис.2. Принципова схема аеростатної сонячної електростанції з паровою турбіною:

1) прозора оболонка

2) поглинальна оболонка

3) паропровід

4) трубопровід з водяними насосами

5) парова турбіна

6) конденсатор

7) лінія електропередачі.

... високогірного й висотного базування

Професор Пекінського університету Чі Ван запропонував розміщати аеростатні електростанції у високогірних районах вище від шару хмар, де їх робота не залежатиме від погодних умов. Транспортувати електростанції до місць встановлення можна вантажним дирижаблем. Розміщення 10000 сонячних аеростатних електростанцій у високогірних районах Тибету не тільки повністю забезпечить електроенергією цей ще відсталий район, але й забезпечуватиме електроенергією сусідні провінції Китаю.

Вище від шару хмар на висоті 5-7 км від поверхні землі (моря) електростанції можна розміщати, і не піднімаючись у гори. При цьому силову паротурбінну установку можна розташовуватися як унизу, так і в кошику аеростата. При наземному розташуванні паротурбінної установки балон з парою можна з'єднувати з паровою турбіною гнучким паропроводом довжиною близько 7000 м. Досвіду виготовлення подібних паропроводів поки що немає.

Одним з варіантів може бути трубчаста конструкція з м'яких оболонок і м'якої теплоізоляції. Матеріалом несучої оболонки може бути армована склотканина, яка застосовується нині у повітропроводах великого діаметра й працює при температурах від -70 0С до +650 0С. Для пароізолювальної оболонки можна застосовувати поліамідну плівку (припустима температура +180 0С). Маса такого гнучкого паропроводу довжиною 7000 м становитиме всього 15% від маси оболонки балона.

Воду усередину балона можна подавати каскадом насосів. При підвісному розміщенні паротурбінну енергоустановку кріплять в кошику аеростата, а електроенергію по кабелем передають вниз.

При теплофізичних розрахунках такої електростанції було виявлено цікаву властивість. З'ясувалося, що при температурі зовнішнього повітря -30 0С на висоті 5-7 км кількість тепла, яку віддає нижня, не освітлена сонцем поверхнея балона за рахунок повітряного охолодження, дорівнює кількості тепла, що поглинається верхньою поверхнею балона від сонця.

Завдяки цій обставині можна застосовувати компактний й легкий водно-повітряний конденсатор для конденсації водяної пари, що виходить із турбіни. Маса силової установки в цьому випадку не перевищить 30 т, що не створюватиме проблем при її кріпленні до балона аеростата.

Проблема кріплення прив'язних аеростатів до поверхні землі була вирішена ще в першій половині минулого століття, і вони широко використовувалися для захисту міст від авіації супротивника в Другій світовій війні.

Нині у США розробляється повітряна система релейного зв'язку на основі прив'язних дирижаблів. Компанія «Platforms Wireless International» створює дирижабль для експлуатації на висотах від 3 до 10,5 км. З наземною базою його з'єднуватимуть кабелем-тросом діаметром 2,5 см.

Електростанції висотного базування можна розміщувати в будь-якому регіоні планети.

Основною перешкодою для них є авіація, однак літаки літають у чітко визначених повітряних коридорах. До речі зоною, забороненою для польоту літаків, є повітряний простір над містами. Тому за допомогою висотних аеростатних енергоустановок можна забезпечити потреби в тепловій енергії (опалення й гаряче водопостачання) мегаполісів. Потреба міста в природному газі в цьому випадку зменшиться у два рази, освітленість території - усього на 3%.

Попит на подібну продукцію на світовому ринку практично необмежений й прибутки компаній-виробників сонячних аеростатних електростанцій будуть порівнянні із прибутками нафтовидобувних компаній.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua

Теги та ключові фрази
сонячні зарядкі телеіона, , mail dukes-astros.gr, котел паротурбінний, паротурбінної сонячної електростанції,, скачать видео "школа 13"на nokia200, голые японки 480х800, mail dukes-astros.gr, Гдз 6 клас математика мерзляк з номера 200-300, сонячна батарея


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.