Реферат: Солнечные установки

При длительной эксплуатации солнечных коллекторов, особенно в зимних условиях, наблюдается частый выход их из строя из-за неравномерности расширения освещенных и затемненных участков стекла за счет нарушения целостности остекления. Отмечается также большой процент выхода из строя коллекторов при транспортировке и монтаже. Значительным недостатком работы систем с коллекторами является также неравномерность загрузки в течение года и суток. Опыт эксплуатации коллекторов в условиях Европы и европейской части России при высокой доле диффузной радиации (до 50и%) показал невозможность создания круглогодичной автономной системы горячего водоснабжения и отопления. Все гелиосистемы с солнечными коллекторами в средних широтах требуют устройства больших по объему баков-аккумуляторов и включения в систему дополнительного источника энергии, что снижает экономический эффект от их применения. В связи с этим наиболее целесообразно их использование в районах с высокой средней интенсивностью солнечной радиации (не ниже 300 Вт/м2).

- солнечные коллекторы; 2 - воздухосборник; 3 - низкотемпературный жидкостный теплоаккумулятор; 4 - испаритель теплового насоса; 5 - компрессор; 6 - дроссельный вентиль; 7 - высокотемпературный жидкостной теплоаккумулятор; 8 - конденсатор теплового насоса; 9 - дополнительный теплоисточник; 10 - магнитный вентиль; 11 - датчик температуры; 12 - отопительные приборы; 13 - циркуляционный насос.

Рисунок 7. Жидкостная двухконтурная комбинированная низкотемпературная система солнечного отопления с плоскими коллекторами, тепловым насосом и двумя жидкостными теплоаккумуляторами

. Перспективы развития солнечной энергетики

Весьма активно развивается в мире преобразование солнечной энергии в электрическую на основе фотоэлементов и систем. В 1999 г. их производство в мире составило 200 МВт. Годовые темпы роста за последние 5 лет (1995-2000 г.г.) составили 30 %. Страны-лидеры: США - 60 МВт, Япония - 80 МВт, Германия - 50 МВт. Общая площадь солнечных водонагревателей (солнечных коллекторов) в мире превысила на 2000 г. 21 млн м2, при этом годовое производство солнечных коллекторов превышает 1,7 млн м2. Страны-лидеры: Япония - 7 млн м², США - 4 млн м, Израиль - 2,8 млн м², Греция - 2 млн м².

В штате Калифорния (США) с конца 1980-х годов работает 9 гелиотопливных электростанций израильской фирмы YUZ. Планируется строительство гелиостанций мощностью 105 МВт (мощность гелиотермической части 35 МВт) в Индийском штате Раджастан, а также гелиоТЭС мощностью 100...150 МВт в Катаре. На гелиотопливных электростанциях фирмы YUZ параболоцилиндрические концентраторы фокусируют солнечное излучение на трубах-абсорберах, в которых происходит нагрев масляного теплоносителя до 400 °С. В теплообменнике масло отдает полученное тепло питательной воде обычного паросилового контура, образовавшийся пар расширяется в турбине. Издержки производства 1 кВтч электроэнергии калифорнийских электростанций составляют 20...30 пфенингов.

Изучают и другие технологии (испарение воды непосредственно в трубах-абсорберах и др.).

Фотоэлектрические системы преобразования солнечной энергии используются для электростанций и автономного энергоснабжения для сельских домов, школ, больниц (Китай, Зимбабве, Индонезия, Мексика).

. Экологические последствия развития солнечной энергетики

Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объектами, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию - стадию эксплуатации СЭС, и то относительно.

Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003-0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеемкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

Гелиотехника косвенным образом оказывает влияние на окружающую среду. В районах ее развития должны возводиться крупные комплексы по производству бетона, стекла и стали. Во время изготовления кремниевых, кадмиевых и арсенидогаллиевых фотоэлектрических элементов в воздухе производственных помещений появляются кремниевая пыль, кадмиевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.

Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищенные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необходимо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энергии на Землю.

Неблагоприятные воздействия солнечной энергии на окружающую среду могут проявляться:

в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;

в большой материалоемкости;

в возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;

в опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов токсичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;

в изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в районе расположения станции;

в затемнении больших территорий солнечными концентраторами, возможной деградации земель;

в воздействии на климат космических СЭС;

в создании помех телевизионной и радиосвязи;

в передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опасного для живых организмов и человека.

Список рекомендуемой литературы

1. Валов М.И. Системы солнечного теплоснабжения. - М.: Изд-во МЭИ, 1991.

. Солнечные энергетические установки. - М.: ЭНИН, 1974. - 308 с.

. Соминский М.С. Солнечная электроэнергия. Полупроводники и Солнце. - М.: "Наука" Ленингр. отд-ние, 1965.