Термосонячні батареї: що це таке і які їхні сильні сторони

Термосонячні батареї що це фото
Термосонячні батареї: що це таке і які їхні сильні сторони

Розглядаючи питання, що таке термосонячні батареї, необхідно почати з розгляду існуючих технологій уловлювання та перетворення сонячного світла. Перші ефективні пристрої, призначені для цієї мети, з’явилися понад півстоліття тому. За цей час вченими і інженерами було розроблено та випробувано кілька десятків різновидів панелей, які розділяють на два великих класи – фотоелектричні і термосонячні.

Для першого типу СЕС важливий потік фотонів, що проходить через шари напівпровідників для збудження в ланцюзі електричного струму. У другому застосовується схема проміжного нагріву відбитими променями того чи іншого теплоносія.

Станції, що використовують подібний механізм, заведено розділяти на чотири типи:

  • сонячно-вакуумні;
  • параболоциліндричні концентруючі;
  • тарілчасті;
  • баштові.

У кожному з них переваги термосонячних батарей реалізовані по-різному.

Сонячно-вакуумні СЕС

Будуються по дещо вдосконаленій технології, яку застосовували ще власники теплиць у Франції за часів Наполеона-Бонапарта. Станції відрізняються 100% екологічною безпекою, оскільки використовують енергію сонця виключно для нагріву повітря в закритому приміщенні з прозорими стінами і стелею. Сучасним нововведенням є вбудована в скляний куб висока труба, по якій нагріте повітря піднімається вгору обертає турбіни, що виробляють електрику.

  1. Приймач випромінювання – скляні панелі.
  2. Теплоносій – повітря.
  3. ККД – менше 1%.

Плюси і мінуси термосонячних батарей даного типу очевидні. Попри надзвичайно низьку ефективність, система має низку важливих переваг:

  • мінімум витрат на зведення;
  • відсутність необхідності в обслуговуванні;
  • здатність виробляти енергію навіть в темний час доби за рахунок залишкового нагріву;
  • абсолютна екологічна чистота.

Найбільш відомі станції

  1. Іспанія, 1982 р. Засклена площа – 8 000 м2. Висота труби – 194,5 м. Потужність – 51 кВт.
  2. КНР, 2010 р. Площа – 277 000 м2. Потужність – 220 кВт.

Параболоциліндричні концентруючі сонячні електростанції

Другими за часом створення і дещо вищим рівнем ефективності стали параболоциліндричні концентруючі СЕС. Що таке термосонячні батереї з настільки складною назвою, легко зрозуміти, поглянувши на їх конструкцію. Уловлює випромінювання довгий прозорий циліндр з частково дзеркальною поверхнею параболічної форми. Геометрія відбивача дозволяє концентрувати промені в центрі циліндра, на розміщеній у фокусі довгій порожнистій трубці, яка наповнена рідиною.

При нагріванні до високих температур вода перетворюється в пар під високим тиском, який надходить до турбіни.

  1. Приймач випромінювання – параболічні дзеркала-концентратори.
  2. Теплоносій – перенасичений соляний розчин.
  3. ККД – 11-12%.

Плюси і мінуси термосонячних батарей параболоциліндричні типу

До переваг слід віднести:

  • повну екологічність;
  • можливість вироблення енергії вночі, завдяки довгому збереженню тепла розплавленою сіллю;
  • порівняно невисокі витрати на виробництво.

Серед недоліків:

  • ефективність, поступається тарілчастим і баштовим конструкціям;
  • значна площа для СЕС.

Ефективність термосонячних дзеркальних панелей в минулому столітті значно перевершувала показники поширених нині фотоелектричних батарей. У жарких і сонячних регіонах їх установка проводилася повсюдно – в одній тільки Каліфорнії з 1980 по 1990 роки було зведено дев’ять великих СЕС загальною потужністю 355 МВт.

Найбільш відомі параболоциліндричні концентруючі станції

Сьогодні, зважаючи на нерентабельність, всі розвинені країни від їх будівництва відмовилися. Проте, в 2016 році запрацювала величезна СЕС в Марокко, що включає 510 000 дзеркальних циліндрів на 500 МВт, яка забезпечує екологічно чистою енергією всю південно-східну частину країни.

Тарілчасті електростанції

Наступним етапом розвитку термосонячної енергетики стала поява електростанцій тарілчастого типу, основу яких являють поля дзеркальних «тарілок» параболічної форми. Фокусуючи відбиті промені на резервуарах з рідиною (або двигуном Стірлінга), що становлять єдине ціле з параболою, інженери домоглися підвищення ККД системи до 30-35%.

Відповідаючи на питання, що таке термосонячні батареї подібної конструкції, потрібно відзначити конструктивну складність таких установок. Кожна парабола є не складною дзеркальною поверхнею. Кількість осередків-елементів в «тарілці», яка змонтована на опорі, може досягати 80-100 одиниць, а площа поверхні – 100 і більше квадратних метрів.

  1. Приймач випромінювання – система пористих поворотних дзеркал.
  2. Теплоносій – вода і/або масло.
  3. ККД – не менше 30%.

Плюси та мінуси термосонячних батарей тарілчастого типу

Найбільш значущі переваги:

  • високий коефіцієнт корисної дії;
  • відсутність в конструкції шкідливих речовин;
  • довговічність і надійність.

Недоліки:

  • дорожнеча і технологічна складність;
  • обов’язкове використання трекерів з комп’ютерним управлінням для стеження за сонцем.
  1. Найбільш відома СЕС такого типу – Ripasso в Південній Африці, запущена у 2015 році. Потужність станції – 85 МВт.

Попри ряд переваг термосонячних панелей даного виду в порівнянні з попередніми різновидами, вони практично повністю поступаються станціям баштового типу.

Баштові термосонячні електростанції

Популярність подібних станцій базується на вигідності їх розміщення в жарких пустельних місцевостях. Що таке термосонячні батереї баштового типу? Основою їх конструкції є великий резервуар з рідиною, змонтований на опорі заввишки у 200 і більше метрів. Завдяки кільцевій системі дзеркал з мінливим кутом нахилу, теплова енергія випромінювання дозволяє нагрівати воду або концентрований сольовий розчин до температур 550-700 ° С. Енергія пари, що обертає лопаті турбін генератора, настільки велика, що ефективність системи перевищує показники будь-яких інших типів сучасних панелей, включаючи фотоелектричні.

  1. Приймач випромінювання – концентричні кола дзеркал з вежею в центрі.
  2. Теплоносій – вода або розчин солі.
  3. ККД – 40%.

Плюси та мінуси термосонячних батарей баштового типу

Основні переваги:

  • максимальна ефективність;
  • відсутність шкоди для екології, включаючи етап утилізації обладнання з вичерпаним терміном служби.

Недоліки:

  • необхідність наявності вільних площ від декількох десятків гектарів і більше;
  • небезпека для птахів, що потрапляють під високотемпературні промені, що направлені на резервуари.

Найбільш відомі станції

  1. Ізраїль, 2017р., Пустеля Негев. Висота опори – 242 м. К-сть геліостатів – 50 400 шт. Позиціонування дзеркал – віддалено по Wi-Fi. Температура нагріву носія – до 700 ° С. Потужність СЕС – 120,8 МВт.
  2. Іспанія, 2011 р, Gemasolar. Вежа – 160 м. Річна продуктивність – 111 ГВт*год. Повністю забезпечує енергією 27,5 тис. Домогосподарств.

Альтернативні варіанти СЕС

Попри численні переваги термосонячних панелей, конкурувати з інноваційними фотоелектричними батареями останніх років випуску вони не можуть. Практично повсюдно США, Німеччина, Китай, Австралія, ОАЕ і багато інших країн переходять на легкі, універсальні, набагато більш багатофункціональні тонкоплівкові моделі панелей.

Однією з кращих по співвідношенню ціна/якість/продуктивність на сьогодні є продукція компанії First Solar, США (офіційний представник в Україні – фірма Green Tech Trade). Панелі на базі рідкоземельного телуриду кадмію CdTe від американського виробника ідеально працюють в розсіяному світлі та значно перевершують будь-які кремнієві аналоги. На сайті компанії можна ознайомитися з асортиментом продукції і зробити безкоштовний розрахунок СЕС.

Будівництво сонячних
електростанцій "під ключ"

Готові інвестиційні проекти