Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

экспоненциальную экстраполяцию, физическая граница будет достигнута между 2010 и 2025 годами. Крутое падение коэффициента энергоотдачи позволяет с большой вероятностью предположить, что предельно низкое его значение будет достигнуто с той самой внезапностью , о которой предупреждает Римский клуб.

Гораздо раньше можно ожидать достижения границы коммерческой рентабельности российской нефти как топлива. Границы коммерческой рентабельности зависят ОТ политических взаимоотношений, особенно если речь идет о внешнем рынке. Скорее всего, зона коммерческой рентабельности применения топлива лежит между Х = 2 (внутренний рынок) и х= 3,5...4 (внешний рынок),

как ЭТО показано на рис. 2.1. Но тогда нефтяной кризис в России уже начался или вот-вот начнется, и чрезвычайные меры нужны уже сегодня. Финансовые меры, если и спасут , то на пятилетку. Необходимо техническое решение - энергоисточник с большим коэффициентом энергоотдачи.

§ 2.2. Солнечная энергетика

Но позвольте, - говорят многие, - зачем жечь нефть? В тысячи раз больше ГОТОВОГО тепла солнце само посылает на земную поверхность. Нам тоже трудно смириться с этим парадоксом, но ни один из известных проектов не оставляет надежды на то, что когда-нибудь стоимость прямой солнечной энергии станет приемлемой. Малая плотность энергии солнечного излучения (в среднем 250 Вт/м^) и ее зависимость от времени и метеоусловий приводят к тому, что для солнечной энергетики коэффициент энергоотдачи оказывается малым. Но при коэффициенте энергоотдачи меньше единицы строительство станции становится бессмысленным, а для экономичной станции этот коэффициент должен быть гораздо больше единицы.

Главные трудности, возникающие при строительстве солнечной электростанции, видны из примера проекта электростанции мощностью 100 МВт электрической мощности, приведенного в работе Л.Л. Вант-Халла [24]. Сослаться на работающие солнечные электростанции большой мощности нет возможности. В мире нет работающих электростанций с мощностью более 10 МВт. Кроме того, они не обеспечивают круглосуточного снабжения электроэнергией.

Л.Л. Вант-Халл рассматривает основные особенности крупномасштабной солнечной станции башенного типа для производства электроэнергии по приемлемой цене и в экономически оправданном количестве. В станциях башенного типа солнечное излучение отражается от плоских зеркальных отражателей (гелиостатов) на элемент поверхности центрального приемника, который для снижения влияния взаимного затенения гелиостатов поднят над поверхностью Земли. Один такой приемник, аналогичный по своим размерам и параметрам паровому котлу обычного типа, заменяет собой тысячи локальных приемников, применяемых в других проектах. Каждый гелиостат, следя за видимым движением Солнца, вращается вокруг двух осей. Стоимость гелиостатов составляет 80 %

стоимости всей ci что наиболее npi

размерами 6 х 6 д Учитывая yrj ления слежения, ной энергии при з башни, бьши опре получения теплов башни оказалась ] тайным на 6-часо трогенератора мо дня. При расчете входящих для 0Ц( лучения на зерка женного излучен способность прие ния, переданная г ляет 63 %, то есть

где ф - плотност Приведенные гелиостатов, расп При этих условия: тов радиации для электрической мо Электростанг ясного дня, в зав1 работы электрост с соответствующр площадь электро

кой мощности, бу 29 300 X 10 X 4 = представляют co6i Мы не будем гию: гидроресурс энергоотдачи, уж разве в замене тег ления, разработка активных сторош Солнца в космосе поэтому мы кратк



удет достигнута меж-ергоотдачи позволяет низкое его значение i предупреждает Рим-

; коммерческой рента-мерческой рентабель-енно если речь идет )ельности применения .. .4 (внешний рынок), в России уже начался сегодня. Финансовые ническое решение - чи.

1ефть? В тысячи раз юверхность. Нам тоже шх проектов не остав-)й солнечной энергии ю излучения (в сред-

й приводят к тому, что .шается малым. Но при во станции становится диент должен быть го-

le солнечной электро-ностью 100 МВт элек-шла [24]. Сослаться на сти нет возможности, riee 10 МВт. Кроме то-фоэнергией. ти крупномасштабной строэнергии по прием-3 станциях башенного ьных отражателей (ге-ика, который для сни-д поверхностью Земли, параметрам паровому X приемников, приме-; видимым движением гатов составляет 80 %

стоимости всей системы сбора солнечной энергии. Оптимизируя их, автор счел, что наиболее приемлемыми для описываемого проекта являются гелиостаты

размерами 6x6м [24].

Учитывая угловой размер Солнца, равный 9,3 мрад, точность систем управления слежения, равную 3 мрад, и неэффективность сбора отраженной солнечной энергии при углах 70° или при расстояниях, превышающих в 3,5 раза высоту башни, были определены геометрические размеры башни и поля гелиостатов. Для получения тепловой мощности 600 МВт в течение 6...9 часов ясного дня высота башни оказалась равной 330 м. В сочетании с тепловым аккумулятором, рассчитанным на 6-часовое действие, такая система должна обеспечивать работу электрогенератора мощностью 100 МВт в течение 8... 14 часов в условиях ясного дня. При расчете системы предполагались практически предельные параметры входящих для оценки величин, а именно: косинус угла падения солнечного излучения на зеркало 0,85; отражательная способность зеркала 0,92; доля отраженного излучения, воспринятого приемником, 0,99...0,95; поглощательная способность приемника 0,92; доля энергии поглощенного приемником излучения, переданная пару, 0,92; при этом полный КПД системы коллекторов составляет 63%, то есть мощность

= 0,63ф5.

(2.3)

где ф - плотность потока солнечной радиации; S - площадь зеркал.

Приведенные выше цифры были получены для режимов работы поля гелиостатов, расположенных на 35° с. ш. (юго-западный район пустынь США). При этих условиях суточное изменение мощности отраженной от поля гелиостатов радиации для каждого месяца года показано на рис. 2.2. Параметры станции электрической мощностью 100 МВт приведены в табл. 2.1.

Электростанция получает солнечную энергию всего в течение 6...9 часов ясного дня, в зависимости от времени года. Если потребовать круглосуточной работы электростанции, то мощность ее должна быть увеличена в 3...4 раза с соответствующим увеличением емкости системы аккумулирования. При этом площадь электростанции, вырабатывающей постоянно 1 ГВт электрической мощности, будет равна 3,25 х 4 х 10 = 130 км, а число гелиостатов равно 29 300 X 10 X 4 = 1,2 миллиона. Согласимся с Римским клубом: эти сооружения представляют собой малопривлекательное зрелище.

Мы не будем рассматривать вторичную возобновляемую солнечную энергию: гидроресурсы, ветер, волны. Все, что имело приемлемый коэффициент энергоотдачи, уже используется (гидроресурсы, парники...). Резервы остались разве в замене теплоходов на парусники. Но это очень малая доля энергопотребления, разработка ее не наукоемка, поэтому вряд ли найдет большое количество активных сторонников. Гораздо более наукоемкая идея - поймать энергию Солнца в космосе и отправить ее на Землю - имеет достаточно приверженцев, поэтому мы кратко на ней остановимся.




7 6 5 4 3 Время после полудня, ч

О

Полдень

Рис. 2.2. Суточные кривые энергообеспеченности для оптимизированной на зимние условия работы системы коллекторов, расположенной на 35° с. ш.:

1 - летнее солнцестояние; 2 - зимнее солнцестояние; 3 - равноденствие. По вертикальной оси: мощность сконцентрированного на приемнике излучения, отнесенная к 1 м отражающей поверхности поля гелиостата, Вт/м^. Отражательная способность зеркала и поглощательная способность приемника равны 0,92

Солнечная электростанция мощностью 100 МВт

Таблица 2.1

Параметр

Количественная характеристика

Размеры территории

1720 X 1896 м^ (3,25 кмЪ

Число гелиостатов

29 300

Размер гелиостата

6,1 м

Высота башни

330 м

Температура котла (пиковая)

510°С

Температура теплового аккумулятора

316 °С

КПД

без использования аккумулятора

с использованием аккумулятора

Идея солне' в 1968 году П.Е. печных батарей в экваториальной Земли. Угловая ( скорости вращен Поток солнечной

(1,4 кВт/м^). За с кости эклиптики током солнечной времени вблизи ; времени спутник общей продолжи!

Энергия, вьфс роволновую энерг магнитным пучкол (менее 1 %) даже г ности Земли микр мой в энергию нос потребителям.

В 1977-1980 довательская прог] ках этой програм ностью 5 ГВт каж; (табл. 2.2). Прогр и Нащюнальным } ческого пространс

Предполагала биту с помощью с подъемностью 40С копленные на низ1 ту. Специальные i ручного труда koci

Эта программ критике, в том чи1 специально создан] оценки DOE/NAS> финансирование р< практически к свер рес к этой проблем в середине 1990-х типа базового вари:



1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов