Схемы насосного аккумулирования энергии

При отсутствии приточности к верхнему бассейну схема ГАЭС является простейшей (рис. 3.50). В обороте находится практически один и тот же объем воды; потери должны возмещаться из какого-либо источника. При наличии высокогорного озера оно может быть использовано в качестве верхнего бассейна. Для нижнего бассейна могут быть использованы водохранилище, озеро или река.

Рис.3. 50. Схема ГАЭС:

1 – верхний бассейн; 2 – водоприемник-водовыпуск; 3 – насосно-турбинный трубопровод;

4 – здание ГАЭС; 5 – нижний бассейн

 

При благоприятных природных условиях у верхнего бассейна устраивается водоприемник, который используется для подачи воды в водовод и далее к турбинам и приема воды в верхний бассейн при работе насосов. Если водоприемник удален от верхнего бассейна, то приходится сооружать между ними канал или туннель.

На ГАЭС устанавливаются или насосы и турбины, или обратимые гидравлические машины, которые могут работать попеременно как насос и как турбина. Электрическая машина тоже может быть изготовленa как обратимая и работать попеременно двигателем и генератором. Механиче­ски сочлененные обратимые гидравлическая и электрическая машины составляют обратимый гидроагрегат. Такие агрегаты устанавливаются при напорах до 650 м. Широко распространены трехмашинные агрегаты, когда на одном валу размещается обратимая электрическая машина, турбина и насос. Между турбиной и насосом ставят муфту, которая позволяет отключать насос при paботе турбины.

Заполняя ночные провалы и снимая утренние и вечерние пики электрической нагрузки системы, ГАЭС существенно улучшают технические условия работы ТЭС, позволяют уменьшить их удельный расход топлива на 1 кВт-ч выработки электрической энергии и в конечном итоге дают экономию топлива в системе.

Схемы использования энергии приливов

Приливные электростанции (ПЭС) выгодно отличаются от речных ГЭС тем, что их работа определяется космическими явлениями и не зависит от природных условий.

Простейшей является однобассейновая схема использования энергии приливов (рис.3.51). По такой схеме построены ПЭС Ранс и Кислогубская ПЭС. При наличии удобного естественного залива или фиорда, который может быть отделен от моря плотиной и зданием ПЭС, он используется в качестве бассейна, наполняемого в часы прилива и опорожняемого в часы отлива. На ПЭС предусматривают холостой водосброс. В часы прилива уровень воды в море выше, чем в бассейне и при достаточном напоре ПЭС может вырабатывать электрическую энергию, пропуская через турбины воду из моря в бассейн. В часы отлива создается перепад уровней между бассейном и морем. При достаточных напорах ПЭС вырабатывает электрическую энергию, пропуская через турбину воду из бассейна в море. При малых напорах ПЭС про­стаивает, обычно четыре раза в сутки. Часы работы ПЭС определя­ются временем наступления приливов и отливов и каждый день соот­ветственно смещаются на 50 минут.

На ПЭС устанавливаются обратимые агрегаты двустороннего дей­ствия. Агрегаты могут работать в турбинном и насосном режиме при движении воды из моря в бассейн и из бассейна в море.

а)	б)
Рис.3.51. Схема однобассейновой ПЭС: а – план; б – поперечный разрез по зданию; 1 –море; 2 – плотина; 3 – залив (плотина); 4 – здание ПЭС

Выработка электроэнергии на перекачиваемой воде превышает потребление энергии из сети для работы насосов. В результате за счет насосного аккумулирования отдача энергии ПЭС увеличивается на 5÷8 %.

Для приспособления отдачи энергии к режиму электропотребления наряду с сооружением ПЭС целесообразно строить ГАЭС или ГЭС с водохранилищем.

 

Гидравлические турбины

Классификация гидротурбин

Гидравлической турби­ной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию враще­ния его рабочего колеса. Из основ­ного закона механики жидкости – закона Бернулли следует, что удельная энергия (энергия еди­ницы массы) на входе в рабочее колесо:

 ;                                            (3.53)

на выходе из рабочего колеса:

 .                                          (3.54)

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различа­ются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего ко­леса

 .                              (3.55)

Таким образом, вся энергия по­тока состоит из энергии поло­жения Z₁–Z₂ , энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), кинетической энергии: .

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энер­гию, называются реактивными. В таких турбинах

> 0                                                     (3.56)

и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются актив­ными. В таких турбинах Z₁=Z₂, p₁=p₂ т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость.

Мощность турбины, согласно уравнению (3.47), может быть выражена:

.

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия.

Все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать, турбины, работающие при Н < 25 м, средненапорными при 25 ≤ Н ≤ 80 м и высоконапорными при Н  >  80 м.

Турбины подразделяются на ма­лые, средние и крупные.

К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D_i ≤ l,2 м при низких, напорах и D_i ≤ 0,5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт.

К средним – те турбины, у которых l,2 ≤ D_i ≤ 2,5 м при низких напорах и 0,5≤Di ≤ l,6 м при высоких, а мощность 1000< Р ≤ 15000 кВт.

Крупные турбины имеют D₁ и N₁ больше, чем средние.

В зависимости от величины напора и мощности на ГЭС используют различные типы гидротурбин: до 20 м – горизонтальные капсульные гидроагрегаты (до 45МВт); до 80 м – поворотно-лопастные и пропеллерные турбины (до 200 МВт); более 80 м – радиально-осевые турбины (240, 300, 500 и 640 МВт).

Активные гидротурбины

Наиболее распространены ковшовые системы (рис. 3.52).

 

а)	б)
Рис.3.52. Ковшовая турбина:а – принципиальная схема; б – рабочее колесо

Вода из верхнего бьефа подводится трубопроводом к вращающемуся в воздухе рабочему колесу, закрепленному на валу турбины. По окружности диска расположены ковшеобразные ло­пасти (ковши). На ков­шах происходит преобразование гидравлической энергии в механическую. Ковши равномерно распределяются по обо­ду рабочего колеса и последова­тельно один за другим при его вра­щении принимают струю.

Подвод воды к рабочему колесу осуществляется посредством сопла, внутри которого расположена регулирующая игла. Игла, перемещаясь в сопле в про­дольном направлении, меняет его выходное сечение и тем самым диаметр выходящей струи. При измене­нии диаметра изменяется рас­ход через сопло.

Таким образом, в ковшовых турбинах осуществляется регулирование расхода и мощности турбины.

Турбины используются в диапазоне напора 300 ÷ 2000 м с диаметром рабочего колеса до 7,5 м. Известна турбина мощностью 200 МВт (ГЭС Мон-Сени, Франция).

Реактивные гидротурбины

К реактивным гидротурбинам относятся: радиально-осевые, пропеллерные, поворотно-лопастные, двухперовые и диагональные (рис. 3.53).

Основные признаки реактивных турбин:

· рабочее колесо располагается в воде, поэтому поток воды отдает энергию одновременно всем лопастям рабочего колеса.

Перед рабочим колесом только часть энергии воды находится в кинетической форме, остальная же — потенциальная энергия, соответствующая разности давлений до и после колеса.

а)	б)	в)	г)	д)
Рис.3.53.Рабочее колесо реактивных гидротурбин: а – радиально-осевой; б – пропеллерной; в – поворотно-лопастной; г – двухперовой; д – диагональной

Избыточное давление по мере протекания воды по проточному тракту рабочего колеса расходу­ется на увеличение относительной скорости, т.е. на создание реактив­ного давления потока на лопасти. Изменение направления потока за счет, кривизны лопастей приводит к возникновению активного давления потока. Таким образом, действие потока на лопасти рабочего колеса складывается из реактивного воздействия, возникающего из-за увеличения относитель­ной скорости, и активного давления, возникающего из-за изме­нения направления потока

Радиально-осевые   турбины характерны тем, что вода при входе на рабочее колесо движется в радиальной пло­скости, а после рабочего колеса – в осевом направлении, и использу­ются в широком диапазоне напоров – от 30÷40 м до 500 ÷ 550 м. Caмая мощная турбина та­кого типа в РФ (650 МВт) уста­новлена на Саяно-Шушенской ГЭС.

Пропеллерные турбины. Рабочее колесо располагается в камере ниже направ­ляющего аппарата, поэтому между направляющим аппаратом и рабо­чим колесом осуществляется нера­бочий поворот потока. На лопасти рабочего колеса поток поступает только в осевом направлении, из-за чего такие турбины называются осевыми. Достоинство: простота конструкции и высокий КПД. Недостаток: с изменением нагрузки резко изменяется и КПД, что снижает эффек­тивность турбин при использовании их в системах с де­фицитом энергии.

Поворотно-лопастные турбины. Лопасти рабочего колеса в процессе работы могут поворачиваться вокруг своих осей, перпендикулярных оси вала. Такая конструкция обеспечивает автоматическое поддержание высокого КПД в широком диапазоне из­менения мощности. Используются в диапазоне напоров от 3÷5 до 35÷45 м.

Двухперовая турбина. Применяются спаренные (двухперовые) рабочие лопасти, имеющие общий фланец и общую цапфу, что позволяет повы­сить пропускаемый турбиной расход.

Диагональные турбины. Появление турбин обусловлено теми же причинами, что и двухперовых, т. е. стремлением обеспечить возможность работы осевых турбин двойного регулирования в области напоров, используемых радиально-осевыми турбинами. Максимальное значение КПД диагональной турбины на 1,5–2,5% выше, чем осевой. Вместе с тем они сложнее по конструкции, чем осе­вые и радиально-осевые, а последним в ряде случаев уступают и по кавитационным качествам.

Кавитация

Кавитация - физическое явление, возникаю­щее в потоке при быстром течении жидкости и ухудшающие энергетические и механические по­казатели турбин.

Известно, что чем меньше давление, оказываемое на жидкость, тем ниже температура ее кипения. Если быстро текущая вода встречает на своем пути какое-либо препятствие, то за ним появится область пониженного давления, и если давление в этой области будет меньше упругости водяных паров, то вода закипит, и будут образовываться пузырьки пара. По мере дальнейшего продвижения пузырьков с потоком воды в зону более высокого давления пар в них конденсируется, образуя пустоты. Эти пустоты заполняются водой, и в центре их возникает гидравлический удар с давлением до нескольких тысяч атмосфер. Если пу­стоты смыкаются в потоке на металлической поверхности какой-либо детали или на бетоне, то последние начинают разрушаться.

Таким образом, кавитация – это местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке. У реактивных турбин кавитационному разрушению подвержены нижние поверхности лопастей рабочего колеса. У ковшовых тур­бин при кавитации разрушаются в первую очередь сопла.

При кавитации возникает харак­терный шум и вибрация машины. Кавитация снижает КПД, пропускную способность и мощность турбин.

Особое значение имеет обеспечение бескавитационных условий рабо­ты реактивных турбин. Эти условия определяются выбором соответст­вующего напору типа и быстроходности турбины, а также высоты отсасыва­ния H_s, определяемой расположением турбины относительно уровня нижнего бьефа. Кавитация будет отсутствовать при выполнении условия:

,                                              (3.57)

где В – барометрическое давление, м вод. ст.: В=10,33 – V/900,

где 10,33 – атмосферное давление на уровне моря, м вод. ст.; V – абсолютная отметка местоположения турбины над уровнем моря, м; а – коэффициент кавитации, изменяющийся в зависимости от типа турбины и их нагрузки. Обычно а определяется при испытании модели турбины.

Практически кавитация будет отсутствовать, если

  ,                             (3.58)

где k – поправочный коэффициент (k = 1,05÷1,1).

Высота отсасывания положительна, если плоскость отсчета ее находится выше уровня воды в нижнем бьефе, отрицательна – когда рабочее колесо турбины находится ниже уровня нижнего бьефа.

 

3.5.5. Регулирование речного стока

 

Естественный режим речного стока отличается неравномерностью. Так, на равнинных реках в периоды ве­сеннего половодья (1,5÷3 мес) проходит обычно до 60–70% годового стока. Неравномерно распределены вод­ные ресурсы и по территории страны. Это приводит к необходимости перераспределения естественного стока во времени и по территории. Оно осуществляется с помощью регулирования стока водохранилищами, в которых задерживается избыточный естественный приток, когда он превышает спрос потребителей, и расходуется, когда этот спрос больше притока.

Степень зарегулированности стока определяется коэффициентом емкости водохранилища β:

β=V_полезн/V₀,

где V_полезн – полезный объем водохранилища; V₀ – средний за много­летний период объем годового стока в створе плотины.

Различают водноэнергетическое и водохозяйственное регулирование. Водноэнергетическое регулирование осуществляет перераспределение стока для энер­гетических целей. Процесс водноэнергетического регулирования связан с изменением расхода и напора и позволяет получить требуемый режим мощности ГЭС, а отсюда и режим выработки электроэнергии. При водохозяйст­венном регулировании перераспределяется лишь расход.

При любом виде регулирования потребители воды в некоторые периоды времени работают с расходом воды, превышающим, приток, а в другие периоды времени расходуют воды меньше притока. В первом случае происходит сработка водохранилища, а во втором – наполнение.

Промежуток времени от начала одного периода сработки водохранилища до начала сле­дующего – после очередного его заполнения – называется циклом регулирования. В зависимости от длительности цикла различают краткосрочное и длительное регулирование. К первому виду относят суточное и недельное регулирование, а ко второму – сезонное, годичное и многолетнее.

Суточное регулирование. В течение некоторой части суток (рис. 3.54, б) имеется избыточный приток, в другой – недостаточный. Суточное регу­лирование заключается в том, чтобы в часы малой нагрузки ГЭС (рис. 3.54, а) запасти в водохранилище избыточный приток, а в часы повышенной нагрузки его сработать.

Если объем водохранилища доста­точен для задержания всего избы­точного притока в часы малой на­грузки, то этот приток мо­жет быть использован для увеличе­ния мощности в часы пика нагрузки потребителей. Этот эффект позволяет повысить участие ГЭС в покрытии пика нагрузки, однако выработка энергии при суточном регулировании будет меньше той, которую давала бы ГЭС, работая на естественном режиме стока. Это является следствием того, что средний за сутки уровень воды в нижнем бьефе при неустановившемся режиме в нем всегда будет выше, чем при постоянном расходе, определяемом Q_δ (рис. 3.54, г). Среднесуточный уровень верхнего бьефа Z_ВБ (рис. 3.54, в) будет всегда ниже того, при котором ГЭС работала бы без регулирования. Это подтверждается также и графиком изменения напора Н_ГЭС(t) (рис. 3.54, д). Здесь Н соответству­ет напору, определяемому как разность средних уровней Z_вб и Z_НБ при Q_ГЭС(t).

При осуществлении суточного регулирования могут возникнуть ограничения, накладываемые на режимы ГЭС неэнергетическими участниками комплекса. Так, например, при отсутствии подпора в нижнем бьефе со стороны нижележащей ГЭС водный транспорт может предъявить требования по обеспечению необходимых судоходных глубин в течение всех 24 ч, а также в отношении допустимых скоростей течения при подходе к шлюзам. Объем водохранилища, необходимый для суточного регулирования, обычно составляет около 0,5 объема суточного стока расчетного маловодного года. Недельное регулирование. В нерабочие дни недели нагрузка потре­бителей электроэнергии резко падает. Получающийся избыток может быть использован на заполнение водохранилища, сработанного за время рабочих дней недели (рис. 3.55, б). Недельное регу­лирование обеспечивает неравномер­ное потребление воды ГЭС в течение недели в соот­ветствии с недельными колебаниями нагрузки потребителей.

Рис.3.54. График изменения     основных параметров ГЭС при суточном регулировании: а – PГЭС(t); б – Q(t); в – ZВБ(t); г – ZНБ(t); д - НГЭС(t)

Если во­дохранилище также исполь­зуется и для суточного регулирова­ния, то в нем будет наблюдаться и суточное колебание уровней бьефов (пунктир на рис. 3.55, в, г).Однако замкнутого цикла суточного регулирования при этом не будет, так как уровень во­дохранилища к концу каждого ра­бочего дня будет ниже. Продолжи­тельность полного цикла колебаний уровня верхнего бьефа (рис. 3.55, д) будет равна одной неделе

При недельном регулировании, так же, как и при суточном, имеется возможность повысить мощность ГЭС. Однако получаемый в этом случае энергетический эффект за счет работы ГЭС большую часть времени на пони­женных напорах будет меньше, чем при суточном регу­лировании. Вместе с тем годовая выработка ГЭС недельного регулирования будет несколько выше (за счет уменьшения холостых сбросов) по сравнению с ГЭС суточного регулирования, так как водохранилище недельного регули­рования больше по объему, чем во­дохранилище суточного регулирова­ния. При недельном регулирования на соответствующий режим ГЭС могут наклады­ваться ограничения, как со стороны неэнергетических от­раслей комплекса, так и по усло­виям бескавитационного режима ра­боты турбин, что будет снижать энергоэкономическую эффективность ГЭС.

Общим для краткосрочного регу­лирования является перераспределение равномерного суточного и недельного режима приточности в неравномерный режим расходов ГЭС. Годичное регулирование. Цикл регулирования занимает один год. Годичное ре­гулирование путем задержания в водохрани­лище вод половодья и использования их в течение маловодного пе­риода позволяет увеличить гаранти­рованную мощность ГЭС и количе­ство вырабатываемой ею энергии по сравнению с ГЭС краткосрочного регулирования за счет уменьшения бесполезных сбросов вод половодья. Если после сработки очередного наполнения водохранилища имеются холостые сбросы, то регулирование называется сезон­ным (неполным годичным) в от­личие от годичного (полного), когда в условиях расчетной обеспеченности стока сбросов нет. В каждом следующем году циклы сработки и наполнения повторяются. Объем водохранилища годичного регулирования обычно составля­ет от 2 до 30% среднемноголетнего объема годового стока реки, т.е. βгр=0,02÷0,3.

Рис.3.55. График изменения     основных параметров ГЭС при недельном регулировании: а – PГЭС(t); б – Q(t); в – ZВБ(t); г – ZНБ(t); д - НГЭС(t)

Водохранилище годичного регу­лирования может одновременно выполнять и краткосрочное регулирование.

На рис.3.56, а представлена об­щая схема годичного регулирова­ния, а на рис. 3.56, б – сезонного (имеется период сброса излишков вод). На этих же рисунках пред­ставлены соответствующие режимы верхнего бьефа Z_вб(t).

Ясно, что в особо маловодные годы или при слишком больших (сверх расчетных) изъятиях вод половодья водо­хранилище может и не наполниться до отметки НПУ.

Многолетнее регулирование. Цикл регулирования длится не­сколько лет. Водохранилище напол­няется избыточным стоком одного или нескольких многоводных лет и опорожняется в течение ряда мало­водных лет. При этом регулирова­нии уровень водохранилища в кон­це маловодного года будет всегда ниже, чем в начале его. Многолет­нее регулирование сводится к уве­личению стока маловодных лет. Особенностью этого вида регулиро­вания является непостоянство про­должительности цикла регулирова­ния.

 

а)	б)
Рис.3.56. Изменение уровня верхнего бьефа ГЭС: а – при годичном регулировании; б – при сезонном регулировании

 

При многолетнем регулировании, так же, как и при годичном, имеется возможность увеличить гарантиро­ванную мощность ГЭС и вырабаты­ваемую ею энергию (за счет устранения бесполез­ных сбросов во время половодий) по сравнению с ГЭС годичного ре­гулирования и краткосрочного. И в этом случае водохранилище может осу­ществлять любое менее длительное регулирование.

Для того чтобы водохранилище ГЭС могло осу­ществлять многолетнее регулирова­ние, его объем должен составлять не менее 30÷50% величины сред­него за многолетний период объема годового стока реки (β_мр = 0,3÷0,5).

При длительном регулировании уменьшается много­летняя и годичная неравномерность расхода, в то время как при крат­косрочном регулировании неравно­мерность расхода за регулируемый период резко воз­растает.

 

Каскадное и комплексное использование гидроресурсов

Каскады позволяют использовать гидроэнергетические ресурсы отдельных рек не­сколькими ГЭС, последовательно расположенными друг за другом. При этом в каскаде могут быть как плотинные, так и деривационные ГЭС.

Каскадные схемы позволяют полнее и экономичнее использовать энерге­тический потенциал реки, поскольку они уменьшают энергетические потери водотока. Энергоэкономическая эффектив­ность каскада при проектировании определяется количеством ступеней и месторасположением каждого гидроузла, определяющего размеры водохранилища, напора, мощности и капитальных вложений. Особое значение при этом приобретают экологические аспекты.

Кроме повышения энергетической эффективности, каскадные схемы позволяют существенно повысить эффективность использования стока и другими отраслями народного хозяйства.

Использование водных ресурсов одновременно несколькими отраслями народного хозяйства называется комплексным. Комплекс­ное использование обеспечивает от данного гидроузла больший эконо­мический эффект, чем использова­ние их какой-либо одной отраслью народного хозяйства

Участники (компоненты) комп­лексного использования образуют водохозяйственный комп­лекс. Те из компонентов водохо­зяйственного комплекса, которые используют воду как вещество и изымают ее из данного водоисточ­ника, называются водопотребителями. Эта вода по истечении некоторого времени может вновь по­ступить в водооборот, но уже в другом створе или даже в другом бассейне. При этом многие водопотребители возвращают воду худшего качества. Те же уча­стники комплекса, которые пол­ностью или почти полностью воз­вращают после использования воду того же качества (например, ГЭС) или совсем ее не изымают из водо­тока (например, водный транс­порт), называются водопользо­вателями.

 

Малая энергетика

 

Одним из эффективных путей решения многих проблем большой энергетики России (недостаток генерирующих мощностей, высокая стоимость электроэнергии, значительный износ энергооборудования) является развитие малой энергетики.

В сфере малой энергетики успешно работают нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Наиболее распространенными являются ветроэнергетические установки, солнечные фотоэлектрические батареи, приливные гидроэлектростанции. В последние годы ученые всего мира много внимания уделяют разработке технологии аккумулирования и использования водородного топлива. Это экологически чистый продукт, который при сгорании не создает эффекта парниковых газов. Кроме нетрадиционных источников энергии, в сфере малой энергетики успешно применяются теплоэнергетические системы. В последние 10-15 лет резко вырос интерес к когенерационным установкам модульного типа мощностью от 0,1 до 20 МВт.

 

Солнечные энергоустановки

Солнечная энергия используется для преобразования ее в электроэнергию и в тепло. В настоящее время суммарная мировая установленная мощность солнечных электростанций (СЭС) составляет 0,4 ГВт. Мощность маломощных автономных солнечных установок не превышает 500 Вт. Преобразование солнечной в электрическую энергию реализуется двумя методами: 1) фотоэлектрическим; 2) термодинамическим.

Для фотоэлектрического метода используются фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) с непосредственным преобразованием энергии световых квантов (фотонов) в ЭЭ. Появление ФЭП (монокристаллических кремниевых) было вызвано потребностями космической техники, поскольку солнце является единственным источником энергии в космосе. Впервые в мире применение ФЭП началось в 1958 г. на советском искусственном спутнике. Затем ФЭП начали применять и на Земле. В настоящее время различные локальные установки ФЭП широко используются за рубежом в качестве маломощных источников энергии.

Термодинамические установки содержат солнечный котел, турбину и генератор и преобразуют энергию солнца в тепло, затем в механическую, а далее в электрическую энергию. На рис.3.57 приведена СЭС башенного типа.

Рис. 3.57. Схема солнечной электростанции:

1 - солнечный свет; 2 – гелиостаты; 3 - перенос тепла рабочей жидкости; 4 – резервуар для   рабочей горячей жидкости; 5 - теплообменник; 6 - резервуар для отработавшей рабочей         жидкости; 7 - турбина; 8 – генератор; 9 – конденсатор; 10 – градирня; 11, 12- насосы

 

Наиболее крупная отечественная экспериментальная СЭС мощностью 5 МВт была введена в опытную эксплуатацию в Крыму в 1985г. Ее основная идея состояла в создании концентрирующей системы из большого числа плоских вращаемых зеркал-гелиостатов (1600 шт. площадью по 25 м²), посылающих отражение солнечных лучей на котел, располагаемый на башне. Подобные СЭС мощностью 1÷10 МВт, также экспериментального назначения, были созданы в Японии, Франции, США и Италии.

Однако в настоящее время основную роль солнечная энергия играет в производстве тепла: мировая установленная мощность солнечных тепловых установок составляет не менее 1,5 ГВт.

Основным оборудованием в системах солнечного теплоснабжения является коллектор в виде застекленного сверху и теплоизолированного снизу плоского ящика с металлической зачерненной панелью с каналами для теплоносителя, который позволяет нагреть воду в системах горячего водоснабжения до 50÷70оС (рис.3.58). Таких установок в мире по их суммарной площади более 3 млн м².

 

Рис.3.58. Поперечный разрез плоского солнечного коллектора:

1 - корпус; 2 - изоляция; 3 - поглощающая поверхность; 4 - проз­рачное покрытие

 

Различают пассивные и активные системы солнечного теплоснабжения. Пассивные системы просты, используют для сбора и распределения солнечной энергии архитектурные и строительные элементы здания и не требуют дополнительного оборудо­вания (рис.3.59). Активные системы имеют специально установленное оборудование для сбора, хранения и распространения солнечной радиации, позволяющее регулировать тепловую нагрузку. Это позволяет улучшить архи­тектуру здания, повысить эффективность использования солнечной энергии. Благодаря этому активные системы нашли широкое применение.

 

Рис.3.59. Примеры пассивных систем использования солнечной энергии:

а - теплоаккумулирующая стена; 1 - солнечная энергия; 2 - прозрач­ная стена;

3 - зачерненная стена здания; б - теплоаккумулирующая кровля

В России солнечные установки используются в системах бытовых и промышленных объектов: солнечные коллекторы «НПО Машиностроение» для опреснения воды («Оазис» на 8 л/сутки), сушильные камеры (500 Вт) и горячее водоснабжение (панели с нагревом 100 л воды до 45-90 ^оС летом).

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 424; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!