6.4. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА БАЗЕ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА
Солнечная система на основе двигателя Стирлинга (рис.6.43) преобразовывает тепловую энергию солнечной радиации в механическую, а затем в электрическую энергию почти таким же способом, каким обычные электростанции преобразовывают тепловую энергию от сгорания твердого топлива в электрическую энергию.
Эта система, с чистым конверсионным солнечно-электрическим КПД равным 30 %, может работать как автономно в отдаленной местности, так и в группе, чтобы обеспечить необходимую мощность сервисного масштаба. В электростанции этого типа используется множество зеркал, которые отражают и фокусируют с помощью концентратора-1, поступающую солнечную радиацию на приемнике-2, чтобы достичь температуры, требуемой, для эффективного преобразования тепла в работу. Для этого требуется, чтобы зеркала отслеживали солнце в двух осях. Сконцентрированная солнечная радиация поглощается приемником и передается на двигатель Стирлинга-3.
Рис.6.43. Конструкция солнечной системы на базе двигателя Стирлинга: 1- концентратор солнечной энергии; 2-приёмник солнечного излучения; 3-двигатель Стирлинга и генератор
СЭС этого типа характеризуются высокой эффективностью, модульностью, автономным действием, и гибридной возможностью, т.е. способностью работать на солнечной энергии или твердом топливе, или на обоих видах одновременно. Из всех солнечных технологий, эта система имеет самую высокую эффективность (29.4 %) [17], и поэтому имеет все шансы, стать одной из не дорогих технологий, использующих ВИЭ. Модульность системы позволяет ей быть развернутой индивидуально для отдельных потребителей, или быть сгруппированной вместе в единую систему для электроснабжения небольшого посёлка или работы в составе электроэнергетической системы. СЭС может также использовать твердое или газообразное топливо, чтобы обеспечить бесперебойность электроснабжения потребителей в периоды низкой интенсивности солнечного излучения и тёмное время суток. Эта технология находится на стадии исследования опытных образцов, и пока остаются неясности относительно солнечных компонентов и коммерческой реализации этого проекта. В настоящее время в опытной эксплуатации находятся СЭС на базе двигателя Стирлинга мощностью 5, 10 и 25 кВт.
Одним из важных элементов СЭС является концентратор, состоящий из множества зеркал, который отслеживает солнце в двух осях. Рефлексивная поверхность зеркал, в качестве которой используются металл, стекло или пластмасса, отражает солнечную радиацию в маленькую область, называемую приёмником. Размер солнечного концентратора определяется параметрами двигателя Стирлинга. В среднем на поверхность зеркал поступает солнечная радиация интенсивностью 1 кВт/м². Электростанции с номинальной мощностью 25 кВт имеют диаметр концентратора, приблизительно, 10 метров. В концентраторах используется рефлексивная поверхность алюминия или серебра, нанесенная на стекло или пластмассу. В зависимости от толщины и железо содержания, солнечные серебряные зеркала имеют коэффициент отражения в диапазоне от 90 до 94 %. Идеальная форма концентратора - параболоид (рис.6.44).
Рис.6.44. Концентратор солнечной энергии: 1-преобразователь тепловой энергии в электрическую на базе двигателя Стирлинга; 2-зеркала; 3-конструкция для крепления зеркал; 4-ферма (8 шт.); 5-лифт; 6-регулятор положения зеркал; 7-опора; 8-конструкция для крепления преобразователя
Новшество в проекте концентратора - использование «простирающихся мембран», в которых тонкая рефлексивная мембрана натянута поперек оправы или обруча. Вторая мембрана натягивается позади первой. Из-за частичного вакуума между ними, рефлексивная мембрана принимает приблизительно сферическую форму. На рисунке 6.43 представлено схемное решение системы Стирлинга, которая и использует эту концепцию. Форма и точность оптики концентратора определяются отношением концентрации. Отношение концентрации находится как солнечный средний поток через апертуру приемника, разделенный на прямой солнечный поток, и равно примерно 2000.
Отслеживание в двух осях выполняется 2 способами: отслеживание увеличения азимута и полярное отслеживание. При отслеживании увеличения азимута, концентратор вращают параллельно
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.