Удельная стоимость изготовления элементов оптических систем СЭС (в расчёте на единицу установленной мощности)

Предполагалось, что удельная стоимость изготовления элементов оптических систем СЭС (в расчёте на единицу установленной мощности) может быть резко снижена по сравнению с первыми экспериментальными СЭС, изготовление оборудования для которых носило характер разовых уникальных заказов.

Рис 6.9. Внешний вид СЭС CESA - 1

Определённую техническую сложность при создании первых СЭС представляла проблема управления системой гелиостатов. Опыт эксплуатации показал перспективность иерархических систем управления со значительной системой децентрализации. Главным в этом вопросе является высокая надёжность и приемлемая стоимость автоматики при условии обеспечения заданной точности.

Опыт создания за последнее десятилетие первых экспериментальных СЭС доказал техническую реализуемость идеи термодинамического преобразования солнечной энергии и снял принципиальные возражения технического характера. Строительство первых СЭС башенного типа было инициировано за рубежом энергетическим кризисом середины 70-х годов. В настоящее время строительство новых СЭС рассматривается как упреждающая подготовка резервной технологии перед лицом грядущих энергетических кризисов. Разработка нового типа электростанций требует приложения направленных усилий не только в электроэнергетической отрасли, но и в сопряжённых отраслях: машиностроении, приборостроении, промышленности строительных материалов. И пока развитие гелиоэнергетики будет оставаться внутренней задачей электроэнергетической отрасли, а другие отрасли будут выполнять уникальные заказы на нестандартное оборудование, весьма проблематично ожидать реальных успехов в этом направлении.

Рис. 6.10. Конструкции приемников солнечного излучения и башен СЭС - а) Solar One;

б) СESA-1:

1 - приемник; 2 - башня; 3 - щит; 4 - панель приемника; 5 - датчик мишень; 6 - датчик скорости ветра; 7 - барабан; 8 - насосы; 9 - ввод коммуникаций

Показательно, что на фоне относительно скромных и фрагментарных программ западноевропейских стран, широкий фронт исследований и экспериментов в США принёс более ощутимые результаты. Прежде всего была создана производственная база по производству оборудования для СЭС. Это позволило снижать стоимость каждого последующего проекта по производству электроэнергии с помощью солнечной радиации. Технически достижимым уже при нынешнем уровне разработок в области СЭС является следующий важный показатель. Башенная или модульная СЭС, построенная южнее 45° с.ш., способна развивать в течение 1500-2500 часов  в год электрическую мощность 50 МВт в расчёте на 1 км² земельного участка, занятого зеркальной системой. Совершенствование технических решений и использование высоких технологий позволит в будущем увеличить этот показатель более чем в два раза. Для улучшения экономических показателей СЭС, например, на порядок, необходимы соответствующие инвестиции в производственную базу и получение этого результата уже просматривается в ближайшие 15 лет.

Для понимания процессов, происходящих в СЭС башенного типа, и принятых конструктивных решений, произведём сопоставительный анализ характеристик двух электростанций: Solar One (Барстоу, США) и CESA-I (Альмерия, Испания). Их технические характеристики представлены в таблице 6.1. Существенное различие этих станций состоит в форме поля гелиостатов  и их количестве, а также в конструкции приёмника солнечного излучения. Первая «Солнечная Башня», которая работала с 1982 по 1988 год, была самой большой в мире солнечной электростанцией. Она доказала возможность крупномасштабной выработки электроэнергии с использованием энергии солнца. В этой станции вода преобразовывалась в пар в приемнике и использовалась для запуска обычной паровой турбины. Проект позволил осуществить большинство  технических идей, доказав возможность производства электроэнергии с помощью таких «башен» - 10 МВт в течение восьми часов в  сутки летом  и  четыре часа в сутки   зимой. В течение последнего года эксплуатации Solar-1 использовалась на 96% во время солнечной погоды.

Станция Solar One имеет вид поля гелиостатов в форме эллипса (рис. 6.8), на котором расположено 1818 гелиостатов. В центре эллипса находится башня с приемником солнечного излучения на верху. Высота башни около 85 метров, а расчетная мощность станции составляет 10 МВт. Параметры CESA-I таковы: поле имеет форму сектора с 300 гелиостатов, которые направлены на приёмник солнечного излучения, находящийся в полости башни высотой 82 метра (рис.6.9). Расчётная мощность станции равна 1,2 МВт. Из этой информации следует, что при равных размерах одного гелиостата (39,3 м² в американском варианте и 39,6 м² у CESA-I) общая площадь поля Solar One в 6 раз больше, а мощность в 8,33 раза превышает соответствующий параметр станции CESA-I. Значит эффективность единичного гелиостата у Solar One выше и составляет 5,5 кВт против 4 кВт у CESA-I.