Солнечная башня пожинает лучи с зеркальных полей. Солнечная башня - пожиратель солнечных лучей
djuga: это еще без учета стоимости земли. Солнечные электростанци занимают огромную площадь из-а очень низкой плотности энергии солнца. На один квадратный метр приходит 1400Вт энергии. С учетом ноч и дня это количество уполовинивается, за счет поворота зеркал и неоптимального положения солнца вечером и утром, атмосферных потерь - еще падает минимум в 2 раза, но и кпд максимум 30%. Итого - с метира можно снять около 120 Вт электроэнергии. Для 120МВт нужно было бы 120 миллионов квадратных метров или 120 квадратных КИЛОМЕТРОВ. Как-то сомнительно, что Израиль согласился занять такую площадь зеркалами.
djuga 14 января 2018 | 15:56
geokrilov: Как-то сомнительно, что Израиль согласился занять такую площадь зеркалами.
=========================================================================================
А в чем сомнения когда башня уже стоит? Полагаю, что они учли все свои возможности, взвесили всяческие за и против.
djuga 14 января 2018 | 22:48
geokrilov: реальная средняя мощность будет не 120 мегаватт, раза в 3 поменьше.
============================================================================
Вы полагаете, что этим заниматься не стоило?
Простите, но я не знаю как можно сделать подобные расчеты на коленке, не имея всех данных. Но даже если вы и правы, то первые мобильники весили килограммы, а 100 лет назад КПД у паровоза было около 7% если мне память не изменяет.
geokrilov 15 января 2018 | 04:23
djuga: я инженер на пенсии (механик по космическим летельным аппаратам _МВТУ), тогда еще не было калькуляторов и расчеты делались на линейке. Я мог бы объяснить про солнечные батареи. Мобильнки - это про связь и информацию. С тех пор как я считал что-то на БЭСМ6 студентом мобильники имеют на борту больше вычистительной мощности чем тогдашний мейнфрейм. А кпд солнечной бататареи тогда был 12%, а сейчас не превышает 20. Серийныйе - процентов 15.
И да, не стОит надеяться на альтернативные источники. Тем более, что в Израиле, вроде, нашли газовые поля и месторождения нефти в Средиземном море. На худой конец, можно построить атомную электростанцию.
КПД паровоза можно поднять машиной двойного расширения и теплообменником на выходе, но его теоретический КПД не выше того, что получится из цикла карно, также и КПД солнечной гелиостанции или солнечной батареи нельзя сделать выше определенной величины.
Альтернативные источники оправданы там, куда не дотащить линию электропередач. Например, для питания метеостанции на Колыме или сотовых станций где-нибудь в Красноярском Крае.
djuga 15 января 2018 | 07:49
geokrilov: Мобильнки - это про связь и информацию.
===============================================================
Да-да, а паровозы - это про транспорт.
Я ничуть не сомневаюсь в вашей квалификации и опыте. Но речь не идет о полном переходе на альтернативную энергетику, а лишь о снижении доли, работающей на не возобновляемых ресурсах.И с этой точки зрения реализуемый проект вполне себе рационален даже при КПД в 20%. К тому же он экологически чист и безопасен, не требует громадной инфраструктуры в отличие от любой ТЭС.
PS10 - 1-ая в Европе коммерческая термальная солнечная электрическая станция достаточно редчайшего типа - «солнечная башня» (solar power tower) официально вступила в строй 30 марта сегодняшнего года. Мощность станции, возведённой в Андалусии, составляет 11 мегаватт.
Принцип её работы прост: поле из огромного количества гелиостатов - зеркал, отслеживающих движение Солнца, собирает свет и направляет его на верхушку высочайшей башни, где броский солнечный кролик превращает воду в пар.
Пар бежит по трубам и, в конечном счёте, крутит турбины, соединённые с электронными генераторами.
PS10. Свет от сотен огромных зеркал настолько ярок, что принуждает сиять пыль и воду в воздухе, по этому и видны лучи, атакующие прекрасную белоснежную башню. Кстати, те зеркала, что видны на фронтальном плане - не работают на башню. Это просто стоящие рядом фотоэлектрические панели с концентраторами. Зеркала же, направленные на солнечную башню, с этого ракурса не заметны (фото Solúcar).
По таковой схеме не раз создавались установки в почти всех странах, но электрическая станция, управляемая компанией Solúcar Energía, филиалом промышленного гиганта Abengoa, пожалуй, самая впечатляющая из всех.
Её 624 зеркала, площадью по 120 квадратных метров каждое, направляют свет на прекрасную бетонную башню, высотой 115 метров. Башню эту можно именовать произведением искусства – большой фигурный вырез в ней придаёт сооружению визуальную лёгкость.
Солнечная башня во время строительства. Возвышающееся над сельской местностью сооружение издалека смотрится убедительно. Поблизости тоже (фото Solúcar).
Не наименьшее воспоминание производит и свет вокруг.
«Когда я вышел из автомобиля, я чуть мог открыть глаза - сцена была очень ярка. Равномерно, вооружившись тёмными очками, я рассмотрел ряды зеркал и центр, в который сходились их лучи – набор труб наверху башни» – так передаёт свои воспоминания от встречи с PS10 Дэвид Шукман (David Shukman), корреспондент BBC, побывавший не так давно на этой станции и даже отважившийся забраться наверх башни во время её работы.
Поначалу он ехал на лифте. Но последние четыре этажа пришлось идти пешком. Ступени, ведущие на крышу, Дэвиду показались обжигающими. Вообщем он сравнил верхние этажи башни с сауной, невзирая на наличие сильной термоизоляции парогенератора.
И таковой нагрев вершины башни даром не теряется. Новенькая испанская электрическая станция может генерировать до 24,3 гигаватт-часов в год.
Дэвид Шукман на крыше, может быть, самой высочайшей «сауны» в мире (фото BBC).
С новейшей станцией Испания вырвалась вперёд в данной технологии утилизации солнечного света, но сама мысль таких башен далековато не нова.
Из больших сооружений такового типа можно вспомнить проект Solar One - Solar Two. Эта демо солнечная электрическая станция работала и развивалась с 1981 по 1999 годы в пустыне Мохаве (Калифорния). В последней версии (Solar Two) солнечную башню этой станции окружали 1926 гелиостатов, общей площадью практически 83 тыщи квадратных метров. Её мощность превосходила 10 мегаватт.
Любопытно, что солнечный свет грел не воду, а промежный теплоноситель - расплавленную соль. Это была смесь нитрата натрия и нитрата калия. От неё уже закипала вода, дающая пар для турбин (в первом варианте станции - Solar One – теплоносителем являлось масло).
Этот приём позволил Solar Two копить тепло про припас. В пасмурную погоду либо вечерком турбины работали на энергии, сохранённой в огромных цистернах с жаркой солью.
Солнечная электрическая станция Solar Two (фото с веб-сайтов en.wikipedia.org и parsnip.evansville.edu).
Та башня и поле зеркал никуда не делись и на данный момент. Исключительно в 1999 году учёные перераблотали Solar Two в огромный сенсор черенковского излучения, для исследования воздействия на атмосферу галлактических лучей.
Опыт янки, но, не пропал: при их помощи и по аналогичному проекту в Испании должны возвести станцию Solar Tres на 15 мегаватт.
Проект предугадывает постройку высочайшей солнечной башни, окружённой 2493 зеркалами по 96 квадратных метров каждое (смотрите также эту страницу проекта). Общая площадь зеркал составит 240 тыщ квадратных метров.
Емкое хранилище расплавленной соли (нагретой до температуры 565 градусов по Цельсию) сумеет обеспечивать работу парогенераторов в течение 16 часов после захода Солнца. Так что летом генераторы станции не будут останавливаться ни днём, ни ночкой.
Снаружи Solar Tres будет похожа на Solar Two. А пока можно поглядеть лишь на схему станции. Розовым показано хранилище жаркой соли, голубым - прохладной. Красноватым - парогенератор, соединённый с турбиной и конденсатором (иллюстрация с веб-сайта solarpaces.org).
Еврокомиссия выделила на это волшебство 5 миллионов евро. Создаёт станцию интернациональная организация SolarPACES, участвовавшая и в разработке PS10. При всем этом в проектировании и постройке Solar Tres задействованы компании из Испании, Франции, Чехии и США.
Любопытно, что и в PS10 предвидено аккумулирование энергии. Только конкретно в виде жаркого водяного пара, сохраняемого в наборе из огромных цистерн. Его припаса хватает на один час работы турбин без Солнца, так что ночной перерыв эта система не перекрывает, но всё же даёт станции некую упругость на случай временно набежавших тучек.
Нужно увидеть, что PS10 – не единственная солнечная электрическая станция в Испании. Тут работают ещё несколько больших солнечных сооружений самых разных типов. Но проект PS10 представляет собой особенный энтузиазм: в том же месте инженеры планируют возвести ещё одну установку–близнец под называнием PS20. Только она уже будет генерировать мощность в 20 мегаватт, собирая свет от большего количества зеркал.
Вид PS10 с птичьего полёта. На заднем плане видна площадка, которую готовят под PS20 (фото Solúcar).
А всего к 2013 году разные по принципу деяния солнечные установки, которые развернут (и уже разворачивают) на площадке в Sanlucar la Mayor, должны создавать 300 мегаватт электронной энергии, что эквивалентно потребностям такового городка как Севилья.
Эти установки будут самыми различными: собственный вклад занесут и солнечные башни, и ряд других систем, основанных на нагреве теплоносителя и парогенераторах, а ещё - обыденные наборы фотоэлектрических батарей.
Солнечная станция компании Solúcar в Санлукар-ла-Майор инспектирует в деле самые различные технологии. К примеру, параболические концентраторы с движками Стирлинга (на заднем плане - та башня) и длиннющие параболические (в поперечном сечении) зеркала с трубами для разогрева теплоносителя (фото Solúcar).
Цена возведения таких станций высока и, соответственно, даровое электричество, ими вырабатываемое, нельзя именовать дешёвым. Но по мере развития этих технологий и, а именно, расширения самой «солнечной площадки» в Санлукар-ла-Майор, себестоимость кв «с неба» будет падать.
К тому же эти установки предупредят выброс 600 тыщ тонн углекислого газа в год. Что можно именовать приятным призом.
Появление солнечных батарей (фотоэлектрических модулей) – явление однозначно значительное для мировой энергетики в целом. Со значительным подорожанием органического топлива, нефти и газа, развитие альтернативной солнечной энергетики представляется наиболее перспективным, поэтому ученые всего мира ищут способы повышения эффективности преобразования энергии солнца в тепловую и электрическую энергию.
Пожалуй одним из самых инновационных способов преобразования солнечной энергии можно назвать конструкцию электростанции – солнечная башня. Упрощенный принцип работы солнечной башни довольно прост. Солнечное тепло концентрируется на участке, непосредственно у основания башни. Этот участок покрывается хорошим теплоизолятором. Накопленный объем теплого воздуха поднимается вверх и оказывается в центральном отверстии установки. Электричество в этом случае вырабатывается благодаря естественному подъему нагретого воздуха.
Но гораздо эффективнее применение зеркал для концентрации энергии солнечного света. Солнечный свет, отраженный от большого количества зеркал установленных вокруг башни (нескольких сотен или тысяч), затем концентрируется в одной точке, имея при этом максимальную потенциальную энергию. Для этого применяются гелиостаты, т.е. зеркала со значительной площадью поверхности. Гелиостаты крепятся на опоре и управляются централизованной системой, отвечающей за изменение положения зеркал. Гелиостаты имеют постоянную ориентацию на солнце, их положение меняется в соответствии с расположением солнца. Таким образом, удается достичь максимальной эффективности выработки электричества. Если солнечная башня устанавливается в местности с высокой солнечной активностью, температура нагретого воздуха может достигать 80-100 градусов по Цельсию.
Турбины, используемые в установке, вырабатывают электроэнергию путем нагревания жидкости. Горячий воздух приводит воду в парообразное состояние, от действия пара приходит в движение турбина. В крупных установках такого типа может применяться горячая соль (смесь нитрата натрия и нитрата калия), прекрасно сохраняющая тепло нагретого воздуха. В ночное время и в периоды недостаточной солнечной активности питание производится от резервных аккумуляторов. Бесспорна высокая эффективность применения зеркал – благодаря их использованию удается обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии в одной точке, а от этого непосредственно зависит сам процесс выработки электричества.
Важно то, что в условиях сильного нагрева почвы за световой день возможно получение дополнительной тепловой энергии из остаточного тепла разогретой почвы. В первом варианте функционирования солнечной башни, с накоплением солнечного тепла на земле у ее подножия, подразумевает более высокую эффективность работы при сильных перепадах температур. Данный факт делает выигрышным применение солнечных башен в районах с ярко выраженным суточным ходом температур.
Понятно, что в силу сложности конструкции и высокой стоимости солнечные башни используются пока еще достаточно редко, в основном это «пилотные» проекты, спонсируемые крупными организациями или правительствами. С этим связаны два основных недостатка солнечной башни – сложность монтажа и общая дороговизна (и комплектующих, и установки, и 1 полученного ватта в связи с изначальными расходами). Но преимущества очень заманчивы: огромные мощности (до нескольких гигаватт в год), простота в эксплуатации, практически невозможность поломок. В некоторых случаях конструкция выглядит привлекательно и с точки зрения ландшафтного дизайна.
Завораживающее и загадочное сооружение возвышается с недавних пор над полями в районе Санлукар-ла-Майор (Sanlucar la Mayor), недалеко от центра Севильи. Современная водонапорная башня, научная установка, зернохранилище? Но откуда здесь многочисленные яркие световые стрелы, словно прорезающие воздух? Они видны за многие километры.
PS10 — первая в Европе коммерческая термальная солнечная электростанция довольно редкого типа — «солнечная башня» (solar power tower) официально вступила в строй 30 марта нынешнего года. Мощность станции, возведённой в Андалусии, составляет 11 мегаватт.
Принцип её работы прост: поле из множества гелиостатов — зеркал, отслеживающих движение Солнца, собирает свет и направляет его на вершину высокой башни, где яркий солнечный зайчик превращает воду в пар. Пар бежит по трубам и, в конечном счёте, крутит турбины, соединённые с электрическими генераторами.
PS10. Свет от сотен больших зеркал столь ярок, что заставляет светиться пыль и влагу в воздухе, благодаря чему и видны лучи, атакующие красивую белую башню. Кстати, те зеркала, что видны на переднем плане - не работают на башню. Это просто стоящие рядом фотоэлектрические панели с концентраторами. Зеркала же, направленные на солнечную башню, с этого ракурса не видны (фото Solúcar).
По такой схеме не раз создавались установки во многих странах, но электростанция, управляемая компанией Solúcar Energía , филиалом промышленного гиганта Abengoa , пожалуй, самая внушительная из всех.
Её 624 зеркала, площадью по 120 квадратных метров каждое, направляют свет на красивую бетонную башню, высотой 115 метров. Башню эту можно назвать произведением искусства – огромный фигурный вырез в ней придаёт сооружению визуальную лёгкость.
Солнечная башня во время строительства. Возвышающееся над сельской местностью сооружение издалека выглядит внушительно. Вблизи тоже (фотографии Solúcar).
Не меньшее впечатление производит и свет вокруг.
«Когда я вышел из автомобиля, я едва мог открыть глаза — сцена была слишком ярка. Постепенно, вооружившись тёмными очками, я разглядел ряды зеркал и центр, в который сходились их лучи – набор труб наверху башни» – так передаёт свои впечатления от встречи с PS10 Дэвид Шукман (David Shukman), корреспондент BBC, побывавший недавно на этой станции и даже отважившийся забраться наверх башни во время её работы.
Сначала он ехал на лифте. Но последние четыре этажа пришлось идти пешком. Ступеньки, ведущие на крышу, Дэвиду показались обжигающими. Вообще он сравнил верхние этажи башни с сауной, несмотря на наличие мощной теплоизоляции парогенератора.
И такой нагрев верхушки башни даром не пропадает. Новая испанская электростанция может генерировать до 24,3 гигаватт-часов в год.
Дэвид Шукман на крыше, возможно, самой высокой «сауны» в мире (фотографии BBC).
С новой станцией Испания вырвалась вперёд в данной технологии утилизации солнечного света, но сама идея таких башен далеко не нова.
Из крупных сооружений такого типа можно вспомнить проект Solar One — Solar Two . Эта демонстрационная солнечная электростанция работала и развивалась с 1981 по 1999 годы в пустыне Мохаве (Калифорния). В последней версии (Solar Two) солнечную башню этой станции окружали 1926 гелиостатов, общей площадью почти 83 тысячи квадратных метров. Её мощность превышала 10 мегаватт.
Интересно, что солнечный свет грел не воду, а промежуточный теплоноситель — расплавленную соль. Это была смесь нитрата натрия и нитрата калия. От неё уже закипала вода, дающая пар для турбин (в первом варианте станции — Solar One – теплоносителем являлось масло).
Этот приём позволил Solar Two накапливать тепло про запас. В облачную погоду или вечером турбины работали на энергии, сохранённой в больших цистернах с горячей солью.
Солнечная электростанция Solar Two (фотографии с сайтов en.wikipedia.org и parsnip.evansville.edu).
Та башня и поле зеркал никуда не делись и сейчас. Только в 1999 году учёные переделали Solar Two в гигантский детектор черенковского излучения, для изучения воздействия на атмосферу космических лучей.
Опыт американцев, однако, не пропал: при их помощи и по аналогичному проекту в Испании должны возвести станцию Solar Tres на 15 мегаватт.
Проект предусматривает постройку высокой солнечной башни, окружённой 2493 зеркалами по 96 квадратных метров каждое (смотрите также эту страничку проекта). Общая площадь зеркал составит 240 тысяч квадратных метров.
Вместительное хранилище расплавленной соли (нагретой до температуры 565 градусов по Цельсию) сможет обеспечивать работу парогенераторов в течение 16 часов после захода Солнца. Так что летом генераторы станции не будут останавливаться ни днём, ни ночью.
Внешне Solar Tres будет похожа на Solar Two. А пока можно посмотреть только на схему станции. Розовым показано хранилище горячей соли, синим - холодной. Красным - парогенератор, соединённый с турбиной и конденсатором (иллюстрация с сайта solarpaces.org).
Еврокомиссия выделила на это чудо 5 миллионов евро. Создаёт станцию международная организация SolarPACES , участвовавшая и в создании PS10. При этом в проектировании и постройке Solar Tres задействованы компании из Испании, Франции, Чехии и США.
Интересно, что и в PS10 предусмотрено аккумулирование энергии. Только непосредственно в виде горячего водяного пара, сохраняемого в наборе из больших цистерн. Его запаса хватает на один час работы турбин без Солнца, так что ночной перерыв эта система не перекрывает, но всё же даёт станции некоторую гибкость на случай временно набежавших тучек.
Надо заметить, что PS10 – не единственная солнечная электростанция в Испании. Здесь работают ещё несколько крупных солнечных сооружений самых различных типов. Но проект PS10 представляет собой особый интерес: в том же месте инженеры планируют возвести ещё одну установку–близнец под называнием PS20. Только она уже будет генерировать мощность в 20 мегаватт, собирая свет от большего количества зеркал.
В наш век альтернативные источники энергии получают все большую популярность. Образцовым городом по внедрению инновационных технологий можно называть Севилью, финансовую и культурную столицу южной Испании. Здесь установлена первая в мире коммерческая солнечная электростанция.
Окрестности Севильи, где установлена солнечная электростанция, напоминают настоящее зазеркалье. В центре стоят две гигантских башни PS10 и PS20, высота которых сравнима с 40-этажными зданиями. Вокруг башни PS10 – 624 гелиостата, огромных зеркала, которые отслеживают солнечные лучи и перенаправляют их на вершину башен. Там установлены паровые турбины, перерабатывающие солнечный свет в электроэнергию. Башня PS20, которая будет введена в эксплуатацию до конца 2013 года, еще более мощная, ее окружают 1255 зеркал. Предполагается, что функционирование башен предотвратит выбросы углекислого газа в атмосферу в размере 600 тысяч тонн ежегодно в течение 25 лет.
Сейчас солнечная электростанция обеспечивает 60 тысяч домов, когда проект будет завершен, эта цифра вырастет до 180 тысяч. Планируется, что мощность обеих башен в сумме достигнет 300 МВт. Безусловно, цены на такую электроэнергию пока выше, чем на традиционные источники. Однако со временем цена нормализуется за счет увеличесния объемов производства.
