СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Концентраторы солнечного излучения и их энергетические особенности

Как было сказано выше, солнечная энергия на Земле характеризуется рассеянностью по площади, что требует значительных площадей для получения необходимой моЩнОсти СЭС. С другой стороны, как было сказано, в параграфе 4.5 ряд технологий в солнечной энергетике требует получения от СИ в СЭУ достаточно высоких температур (до 500 - 2000 0С и выше). То же самое можно отметить даже в простейших СЭУ. Например, в солнечных печах или солнечных плавильных установках. Наконец, как еще будет сказано ниже в главе 5 , касающейся энергетических особенностей СФЭУ, эффективность подобных СЭУ существенно зависит от интенсивности СИ, приходящегося на приемную площадку с фотоэлементами.

Решение указанных выше проблем в некоторой мере может быть реализовано за счет применения различных концентраторов СИ.

В качестве примера на рис. 4.20 представлены некоторые возможные типы коллекторов СИ, используемые сегодня в солнечной энергетике.

На рис.4.20 представлена расчетная схема концентрации СИ с помощью простой прозрачной двояковыпуклой линзы площадью Г].

С помощью этой линзы поток СИ с площади Г] концентрируется на

Приемнике СИ площадью Г2<Г]. В этом случае коэффициент концентрации

СИ или Кк будет равен:

Кк = Г2 / Г]. (4.12)

Для круглых линз площадью Г] и круглых приемников площадью Г2 коэффициент Кк будет равен отношению квадратов радиусов, т. е.

Кк = (г/г). (4.13)

С, и сц

СЦ СЦ

Для получения больших значений Кк требуются линзы значительной толщины, что технологически трудно реализуемо на практике при их массовом использовании. Эту проблему сегодня успешно решают так называемые плоские линзы Френеля (см. рис.4.20 б), которые представляют собой набор концентрических поверхностей, каждая из которых параллельна аналогичной поверхности толстой простой линзы, при существенно меньшей толщине. При этом материалом линз Френеля с успехом могут служить и легкие полимерные дешевые материалы.

На рис. 4.20 в) и г) показаны так называемые одно - или

Многосекционные отражательные плоские поверхности СИ, называемые Фоклинами. Эти концентраторы СИ относительно дешевы и просты в изготовлении.

На рис. 4.20 д) представлены конусообразные концентраторы СИ, для которых требуется постоянная ориентация их на Солнце.

Наконец, на рис. 4.20 е) представлены так называемые параболические или параболо-цилиндрические концентраторы СИ, которые сегодня достаточно широко используются в мире для получения высоких температур применяемого в них нагреваемого рабочего тела (например, жидкий кремний с температурой не более 400 0С). В таких концентраторах СИ отражается от параболического концентратора 1 и попадает на цилиндрический концентратор 2, а от него - на поглотитель тепла с рабочим телом -3. Большим преимуществом подобных концентраторов являются относительно малые значения отношения площади отражателя к площади приемника СИ ( не более 4-6). В то же время для БСЭС это соответствие находится в пределах сотен и даже тысяч единиц, что означает потребность в гораздо больших площадях Земли для получения требующихся мощностей.

СЭС на основе параболо-цилиндрических концентраторов получили сегодня достаточное распространение в мире. Максимальная по мощности СЭС подобного типа (190 МВт) построена в США в Калифорнии компанией "Luis-Ingenering. Рабочее тело здесь жидкий кремний с 1=400 0С. Второй пароводяной контур - насыщенный пар, нагретый до 540 0С. Подобными СЭС занимаются сегодня Индия, Израиль, Саудовская Аравия и другие.