Тепловое аккумулиров ание энергии

Тепловое аккумулирование в солнечных энергетических установках

7.6.1. Общие соображения

По сравнению с тепловыми энергоустановками, потреб­ляющими топливо, солнечные энергоустановки обладают не­которыми. специфическими особенностями, которые делают целесообразным применение совмещенных систем теплового аккумулирования [7.26].

а) Аккумулирование, аналогичное хранению топлива, здесь невозможно. Регулирование подвода солнечной энергии было бы возможно (например, путем дефокусировки солнеч­ных элементов), но в противоположность установкам на орга­ническом топливе это влечет за собой энергетические потери и поэтому не применяется.

б) Как и для ветряных, приливных и гидравлических электростанций, поступление первичной энергии здесь изме­няется в соответствии с суточным и годовым циклами и, кроме того, зависит от погодных условий. Это означает, что нерав­номерен не только график потребления, но и график выра­ботки. Вследствие этого необходимость в аккумулировании энергии возрастает, за исключением того редкого случая, когда оба графика согласуются. Разрядка теплового аккуму­лятора может быть связана не только с пиком потребления, но и с дефицитом выработки энергии (низкая или нулевая инсоляция), а зарядка оказывается возможной не только при низком потреблении, но и при избыточном поступлении сол­нечной энергии. Таким образом, тепловое аккумулирование солнечной энергии будет служить для сглаживания не только пиков, но и провалов.

в) Во многих практических случаях не только подводимая мощность, но и работа системы отдачи тепла теплоприемнику имеют циклический или случайный характер. В особенности

это относится к установкам с воздушным охлаждением (ра­бота градирен паросиловых установок). Это общий недоста­ток многих теплоэнергетических установок, для которых пики энергопотребления соответствуют дневному времени (т. е. вы­соким температурам окружающего воздуха). Однако при ис­пользовании тепловых аккумуляторов это становится преи­муществом солнечных установок, если часть потребления мощности смещена в сторону вечерних и ночных часов (т. е. в сторону более низкой температуры и, следовательно, более высокой эффективности).

г) Система кратковременного теплового аккумулирования необходима во многих климатических зонах для компенсации влияния на солнечную энергоустановку внезапных метеороло­гических изменений, таких, как появление облачности. Для таких случаев достаточна емкость аккумулирования, состав­ляющая около получаса полной нагрузки.

д) В некоторых солнечных энергоустановках применяется дополнительный первичный теплообменный контур. Первич­ной средой могут быть теплообменное масло, расплавы солей (HITEC) или жидкий щелочной металл (например, натрий). Эти вещества пригодны также в качестве высокотемпера­турной аккумулирующей среды. Схема двухконтурной уста­новки с совмещенным тепловым аккумулированием показана на рис. 7.23.

е) Аккумулирование с использованием одной только пи­тательной воды для солнечных паровых энергоустановок не­приемлемо, поскольку при этом в период отсутствия солнеч­ного излучения паровая турбина будет получать не пар, а подогретую воду.

ж) Коэффициент использования солнечных энергоустано­вок без теплового аккумулирования довольно низок (•~3000 ч/год в пустынном климате, ~2000 ч/год в юго-во­сточных штатах США и в средиземноморском климате и ~ 1000 ч/год в условиях Центральной Европы). За счет теп­лового аккумулирования коэффициент использования всех остальных компонентов солнечной энергоустановки может быть повышен. Таким образом, расчет и компоновка солнеч­ных элементов или панелей, турбины и аккумулятора пред­ставляют собой интересную оптимизационную задачу [7.26].