Вопрос 22. Солнечные электростанции. Сфэу. Физические принципы функционирования. Схемы

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

СЭС использующие параболические концентраторы

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе. Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

СЭС тарельчатого типа

Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме.

СЭС башенного типа с центральным приемником.

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. 

СФЭУ- солнечные фотоэлектрические установки

В основе действия фотоэлементов лежит физический принцип, при котором электрический ток возникает под воздействием света между двумя полупроводниками с различными электрическими свойствами, находящимися в контакте друг с другом. Совокупность таких элементов образует фотоэлектрическую панель, либо модуль. 

1 - фотоэлектрические модули;

2- инвертор с функцией контроллера заряда;

3- АКБ (аккумуляторные батареи)

4- потребители.

Вопрос 23, 24 Ветроэнергетика. Ветроэнергетические установки. Типы ветроэнергетических установок. Способы преобразования ветровой энергии. Типы ветровых двигателей. Ветроэлектростанции.

Ветроэнергетика – отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии (ветротехника) и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве. Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом — экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты.

К недостаткам ветроэнергетики относят:

* шум — минимальное допустимое расстояние от ветроустановки до жилых домов — 300 м

* занятие больших земельных участков — также является спорным недостатком, фундамент ветроустановки обычно полностью находится под землей, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни

Для преобразования энергии ветра в другие виды энергии — механическую, тепловую, электрическую и др., используют ветроэнергетические установки. Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) – это комплекс технических устройств для преобразования кинетической энергии ветрового потока в какие – либо другие виды энергии.

Все установки, перерабатывающие кинетическую энергию прямолинейного движения массы ветрового потока в энергию вращения ротора генератора с последующим превращением ее в электрическое напряжение на выходных клеммах электронного инвертора, делятся на несколько типов. Основными из них являются ВЭУ с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

Основные компоненты ВЭУ: генератор, лопасти, турбина. Дополнительные компоненты ВЭУ: контроллер, аккумуляторнве батареи, анемоскоп и датчик направления ветра, автоматическое включение резерва (АВР) и инвертор.

ВЭУ с горизонтальной осью вращения.

Этот тип установок получил наибольшее (традиционное) распространение. Однако такие ВЭУ имеют один, но очень существенный недостаток – ориентировка на ветер. Мощность ВЭУ рассчитывается, исходя из того, что направление ветра всегда совпадает с осью вращения ветро-ротора, т.е. ветер дует непосредственно на расчетную поверхность лопастей. В результате получается расчетная мощность ВЭУ. Однако из жизни известно, что направление ветра не является константой. На диаграмме ниже показана зависимость ометаемой площади ветро-ротора (или ветроколеса) от направления ветра (а иначе говоря, от угла наклона вектора ветрового потока к оси вращения ветро-ротора).

График ниже иллюстрирует зависимость падения мощности от роста угла между осью ветро-ротора и вектора направления ветра. При этом скорость ветра принимается постоянной.

В связи с вышеизложенным ВЭУ с горизонтальной осью вращения является достаточно эффективными, но только тогда, когда точное направление ветра известно наверняка.

Существенным недостатком является сложность технологического процесса производства лопастей, т.к. профиль лопасти не является одинаковым по сечению вдоль ее длины. Кроме того, начиная с 3 кВт такие ВЭУ требуют специальное раскручивающее устройства, т.е. стартовать сами такие установки не могут. Это приводит к усложнению системы старта и управления, а значит, к удорожанию.

ВЭУ с вертикальной осью вращения

Неоспоримым преимуществом этих ВЭУ является то, что отбор энергии осуществляется при любом направлении ветра.

Ветроэлектростанции:

А) Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами). Объект питается только от ветроэнергетической установки.

Б) Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью. АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть.

В) Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо)генератор. В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.