СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Солнечные пруды и их энергетические особенности

В основе принципа действия СЭУ с солнечными прудами или просто солнечных прудов лежит природный эффект, открытый в начале XX века венгерским физиком Кирсинским и заключающийся в следующем. Если в замкнутый водоем или пруд налить несколько слоев жидкости с разной концентрацией солей (концентрация солей минимальная - в верхних слоях, максимальная - в нижних), то при освещении этого пруда СИ нижние слои будут нагреваться значительно до более высокой температуры, чем верхние. В зависимости от конструктивных особенностей солнечного пруда и состава раствора солей, в нижних слоях солнечного пруда можно получить горячую жидкость с температурой 60-90° С и даже выше.

Тем самым в солнечном пруде по вертикали образуется значительный

Температурный градиент, энергетическое использование которого уже давно

190

Хорошо отработано человечеством в обычных теплоэлектростанциях (см. рис. 4.17). Горячая жидкость из нижних слоев насосом подается в теплообменники и используется далее для испарения рабочего энергетического тела с низкой температурой кипения (аммиак, пропан, фреон и т. д.).

Образующийся в теплообменнике пар - приводит в движение паровую турбину, сидящую на одном валу с турбогенератором. Отработанный пар далее охлаждается в конденсаторе за счет использования жидкости с поверхностных слоев солнечного пруда с относительно более низкими температурами, чем нижние слои.

Растворы солей в разных слоях жидкости в солнечном пруде должны быть подобраны так, чтобы избежать естественной конвекции. Сегодня даже существуют растворы, плотность которых может даже возрастать при их нагревании, что делает работу солнечных прудов весьма стабильными. Послойное заполнение солнечного пруда представляет собой достаточно длительную процедуру. Ввиду наличия в солнечном пруде весьма агрессивной соленой среды, возникает проблема защиты окружающей среды от попадания в нее (в почву) вредных веществ (проблема изоляции солнечного пруда от поверхностных слоев почвы). Требуется также наличие источника жидкости для восполнения испарения ее из верхних слоев и защита последних от загрязнения.

В то же время подобные СЭУ имеют и неоспоримые достоинства. Например, по сравнению с БСЭС они требуют меньших затрат конструкционных материалов на единицу используемой площади. Благодаря наличию значительного объема нагретой воды солнечные пруды могут служить аккумуляторами теплоты с разным циклом аккумуляции. Накопленное при этом тепло можно использовать не только для получения электроэнергии, но и для теплоснабжения зданий и сооружений. В частности, солнечный пруд общей глубиной в два метра способен обеспечить непрерывную работу СЭУ на срок до одной недели даже при полном отсутствии СИ при наличии соответствующем объема жидкости в солнечном пруде. При увеличении объема солнечного пруда можно получить цикл тепловой аккумуляции вплоть до сезонного регулирования. Например, интенсивное накопление избытков СИ летом, аккумулируется и хранение полученного тепла до холодных сезонов года с целью использования его для отопления зданий и сооружений.

Исследованиями эффективности солнечных прудов занимаются во многих странах мира: Индия, Италия, Израиль, США, Япония и т. д. Интенсивные исследования солнечных прудов начаты в Израиле еще в 60-х годах XX века. С 1979 г здесь на берегу Мертвого моря в Эйн-Бореке работает солнечный пруд площадью 7400 м2 электрической мощностью 150 кВт при стоимости 1 кВт. ч в 10 центов, что вполне сопоставимо с экономическими показателями традиционных электростанций.