Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Солнечная электростанция
Материал из https://ru.wikipedia.org

Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, преобразующее солнечную радиацию в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной энергии различны и зависят от конструкции электростанции.

Содержание

Типы солнечных электростанций

Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов:
  • СЭС башенного типа;
  • СЭС тарельчатого типа;
  • СЭС, использующие фотоэлектрические модули (фотобатареи);
  • СЭС, использующие параболические концентраторы;
  • Комбинированные СЭС;
  • Аэростатные солнечные электростанции;
  • Солнечно-вакуумные электростанции.


СЭС башенного типа

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации, являются термодинамическими солнечными электростанциями, основанными на тепловом двигателе (фактически это разновидность тепловой электростанции), используется классический цикл Ренкина на водяном паре. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров[источник не указан 3542 дня] (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится особым образом сконструированный паровой котл, предназначенный для преобразования энергии излучения в тепловую энергию. Поверхности нагрева этого котла покрашены в чёрный цвет для поглощения теплового и видимого излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая воду в котёл от конденсатора турбогенератора, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.

Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров

СЭС тарельчатого типа

Данный тип термодинамических СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции, и самым главным отличием является в том числе использование другого термодинамического цикла для получения работы. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приёмник расположен примерно в области концентрации отражённого солнечного света. Отражатель состоит из зеркал в форме, напоминающей тарелки (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров

СЭС, использующие фотоэлектрические модули

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Фотоэлектрические модули и массивы производят электричество постоянного тока. Они могут быть подключены как в последовательном, так и в параллельном электрическом устройстве к инвертору для получения любой требуемой комбинации напряжения и тока.[2] Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением городов.

Наиболее распространены дешёвые балконные электростанции для одной-двух панелей общей мощностью 600—800 Вт. Если балконная СЭС подключается через микроинвертор к квартирной государственной сети, то требуется регистрация:
  • микроинвертор должен автоматически отключать фото-панели при отключении сети 220В (при потере внешней синхронизации)
  • электросчетчик должен иметь блокировку обратного хода, или быть двунаправленным в случае продажи энергии в сеть (микрогенерация)


В Австрии эксплуатация регулируется стандартом NORM (NORM E 8001-4-712[23]). В Германии — VDE (VDE-AR-N 4105).

СЭС, использующие параболоцилиндрические концентраторы

Принцип работы данных термодинамических СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе, точно так же как и на башенных СЭС, в них используется цикл Ренкина.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается длинное параболоцилиндрическое зеркало, а в фокусе параболы устанавливается трубка с зачерннной поверхностью и прозрачной вакуумированной оболочкой (необходима, чтобы исключить теплопотери от контакта с атмосферным воздухом), по которой течет высокотемпературный жидкий теплоноситель (чаще всего термомасло

СЭС, использующие двигатель Стирлинга

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25 %[3]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Аэростатные СЭС

Аэростатные солнечные станции (СЭС) бывают 2 типов: первый — солнечные элементы располагаются на поверхности аэростата. При этом КПД не превышает КПД солнечных батарей и составляет около 15 % (в пределе может достигать 40 %). В конструкции второго типа в качестве рефлектора используется параболическая, вогнутая давлением газа, металлизированная плёнка, которая служит для концентрации солнечной энергии. Стоимость квадратного метра которой мала в сравнении с солнечными батареями и любыми отражающими поверхностями. Располагаясь на высоте более 20 км аэростат не боится затенения при облачной погоде, а двигаясь с воздушными потоками не испытывает ветровых нагрузок. Верхняя часть выполнена из прозрачной плёнки с армировкой, посредине парабола пленочного концентратора из армированной металлизированной плёнки, а в фокусе — термопреобразователь, охлаждаемый легким газом-водород, для системы с разложением воды, либо гелий в случае наличия системы дистанционной передачи энергии- например радио- или свч-излучением. Ориентировка шара на солнце осуществляется за счёт перекачки балластной жидкости(вода для водородного цикла), точная ориентировка — гироскопами. При необходимости в одном дирижабле может находиться несколько плавающих шаровидных модулей.

Комбинированные СЭС

Часто

Солнечно-вакуумные электростанции

Используют энергию воздушного потока, искусственно создаваемого путём использования разности температур воздуха в приземном слое воздуха, нагреваемого солнечными лучами в закрытом прозрачными стёклами участке, и на некоторой высоте. Состоят из накрытого стеклянной крышей участка земли и высокой башни, у основания которой расположена воздушная турбина с электрогенератором. Вырабатываемая мощность растет с ростом разности температур, которая увеличивается с высотой башни. Путём использования энергии нагретой почвы способны работать почти круглосуточно, что является их серьёзным преимуществом[4].

Крупнейшие солнечно-тепловые электростанции на Земле
Крупнейшие солнечные тепловые электростанции в мире
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание
510 СЭС Уарзазат Драа — Тафилалет 30°59 с. ш. 6°51 з. д.HGЯO Noor I, Noor II — параболоцилиндрический концентратор; Noor III — башенный гелиоконцентратор с тремя хранилищами[5][6]
1-я очередь закончена в 2016 году
392 СТЭС Айвонпа Сан-Бернардино, Калифорния башенный Введена в эксплуатацию 13 февраля 2014[7][8][9]
354 Solar Energy Generating Systems[англ.] Пустыня Мохаве, Калифорния параболоцилиндрический
концентратор		 СЭС состоит из 9-ти очередей[10][11][12][13][14][15][16][17][18]
280 Mojave Solar Project[англ.] Барстоу, Калифорния параболоцилиндрический
концентратор		 Строительство завершено в декабре 2014 года[19][20][21]
280 Solana Generating Station[англ.] Аризона параболоцилиндрический
концентратор		 Строительство завершено в октябре 2013 года[22][23]
250 Genesis Solar Energy Project[англ.] Блайт, Калифорния параболоцилиндрический
концентратор		 В эксплуатации с 24 апреля 2014 года[24][25]
200 Solaben Solar Power Station[26] Логросан, Испания параболоцилиндрический
концентратор		 3-я очередь закончена в июне 2012[27]
2-я очередь закончена в октябре 2012[27]
1-я и 6-я очереди закончены в сентябре 2013[28]
150 Solnova Solar Power Station[англ.] Санлукар-ла-Майор, Испания параболоцилиндрический
концентратор		 1-я и 3-я очереди завершены в мае 2010
4-я очередь завершена в августе 2010[29][30][31][32][33]
150 Andasol Solar Power Station[англ.] Гуадикс, Испания 37°1342 с. ш. 3°0406 з. д.HGЯO параболоцилиндрический
концентратор		 Заверено строительство: Andasol 1 (2008), Andasol 2 (2009), Andasol 3 (2011). Каждый имеет тепловой резервуар рассчитанный на 7,5 часов работы.[34][35]
150 Extresol Solar Power Station[англ.] Торре-де-Мигель-Сесмеро, Испания 38°39 с. ш. 6°44 з. д.HGЯO параболоцилиндрический
концентратор		 Строительство завершено: Extresol 1 и 2 (2010), Extresol 3 (2012). Каждый имеет тепловое хранилище рассчитанное на 7,5 часов работы[27][36][37]
110 Crescent Dunes Най, Невада 38°14 с. ш. 117°22 з. д.HGЯO башенный в эксплуатации с сентября 2015[38]
100 KaXu Solar One[англ.] ЮАР 28°5340 ю. ш. 19°3553 в. д.HGЯO параболоцилиндрический
концентратор		 с хранилищем на 2,5 часа[39]
Мощность МВт Название Страна Местоположение Координаты Тип Примечание


Крупнейшие фотоэлектростанции на Земле

[уточнить]
Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире
Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
2245 Джодхпур, Индия Крупнейшая в мире солнечная электростанция
1170 Абу-Даби, ОАЭ[41][42] 3 200 000 солнечных модулей
550 Калифорния, США 9 000 000 солнечных модулей
550 пустыня Мохаве, Калифорния, США
300 Калифорния, США >1 700 000 солнечных модулей
290[43] Агуа-Калиенте, Аризона, США 5 200 000 солнечных модулей 626 219
250 Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, США
213 Чаранка, Гуджарат, Индия Комплекс из 17 отдельных электростанций,
самая крупная из которых имеет мощность 25 МВт.
206 округ Империал, Калифорния, США >3 000 000 солнечных модулей
Самая мощная станция в мире, использующая технологию
ориентации модулей по Солнцу.
200 Голмуд, Китай 317 200
200 округ Империал, Калифорния, США
170 округ Империал, Калифорния, США
166 Шипкау, Германия
150 округ Кларк, Невада, США
150 округ Марикопа, Аризона, США 800 000 солнечных модулей 413 611
145 Нойхарденберг, Германия 600 000 солнечных модулей
143 округ Керн, Калифорния, США
139 округ Империал, Калифорния, США 2 300 000 солнечных модулей
130 округ Империал, Калифорния, США 2 000 000 солнечных модулей
125 округ Марикопа, Аризона, США > 600 000 солнечных модулей
105,56 Перово, Крым[44] 455 532 солнечных модулей 132 500 [45]
100 Пустыня Атакама, Чили > 310 000 солнечных модулей
97 Сарния, Канада >1 000 000 солнечных модулей 120 000
84,7 Эберсвальде, Германия 317 880 солнечных модулей 82 000
84,2 Монтальто-ди-Кастро, Италия
82,65 Охотниково, Крым[44] 355 902 солнечных модулей 100 000[46]
80,7 Финстервальде, Германия
75 Самарская СЭС, Самарская область
73 Лопбури, Таиланд 540 000 солнечных модулей 105 512
69,7 Николаевка, Крым[44] 290 048 солнечных модулей
55 Речица, Белоруссия[47][48] почти 218 тысяч солнечных модулей
54,8 Килия, Украина 227 744 солнечных модулей
49,97 СЭС «Бурное» с Нурлыкент, Казахстан 192 192 солнечных модулей 74000
46,4 Амарележа, Португалия >262 000 солнечных модулей
43 Долиновка, Украина 182 380 солнечных модулей 54 399
43 Староказачье, Украина 185 952 солнечных модулей
40 Орска СЭС, Оренбургская область
34 Арнедо, Испания 172 000 солнечных модулей 49 936
33 Кюрбан, Франция 145 000 солнечных модулей 43 500
31,55 Митяево, Крым[44] 134 288 солнечных модулей 40 000 [49]
18,48 Соболи, Белоруссия 84 164 солнечных модулей
11 Серпа, Португалия 52 000 солнечных модулей
10,1 Ирлява, Украина 11 000
10 Ралевка, Украина 10 000 солнечных модулей 8 820
9,8 Лазурное, Украина 40 000 солнечных модулей 10 934
7,5 Родниково, Крым[44] 30 704 солнечных модулей 9 683
1 Батагай, Якутия[50][51] 3 360 солнечных модулей

крупнейшая СЭС за полярным кругом[50]

Пиковая мощность, МВт Местонахождение Описание МВт·ч / год
Рост пиковых мощностей фотовольтаических станций
Год(a) Название станции Страна Мощность
МВт
1982 Lugo США 1
1985 Carrisa Plain США 5,6
2005 Bavaria Solarpark (Mhlhausen) Германия 6,3
2006 Erlasee Solar Park Германия 11,4
2008 Olmedilla Photovoltaic Park Испания 60
2010 Sarnia Photovoltaic Power Plant Канада 97
2011 Huanghe Hydropower Golmud Solar Park Китай 200
2012 Agua Caliente Solar Project США 290
2014 Topaz Solar Farm США 550
2020 Bhadla Solar Park[англ.] Индия 2245
(a) по году окончательного ввода в эксплуатацию


Влияние на окружающую среду

По некоторым сведениям, птицы регулярно погибают в воздухе над СЭС башенного типа, если они оказываются слишком близко к зоне концентрации солнечного света вокруг башни[52], к примеру, на СЭС Айвонпа, в Калифорнии, в среднем одно насекомое или птица погибает каждые 2 минуты[53].

См. также

Примечания
  1. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_annex-iii.pdf#page=7
  2. Photovoltaic Module (solar cell)  (недоступная ссылка) — www.electricaldeck.com
  3. Установлен новый рекорд эффективности. Дата обращения: 24 апреля 2010. Архивировано из оригинала 23 ноября 2008 года.
  4. Михаил Берёзкин. Укрощение Солнца // Наука и жизнь : журнал. — 2013. — № 12. — С. 19—25. — ISSN 0028-1263. Архивировано 9 ноября 2016 года.
  5. Saudi Power Developer Gives Spanish Firms Work in Morocco. Дата обращения: 1 октября 2017. Архивировано 25 октября 2014 года.
  6. King Mohammed VI of Morocco will inaugurate the first phase of solar plant «Noor I,» on Sunday in Ouarzazate, according to Minister Delegate in Charge of Environment Hakima El Haite. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 28 декабря 2015 года.
  7. Large Solar Energy Projects, California Government. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 11 мая 2008 года.
  8. PG&E and BrightSource Sign Contracts for Over 1,300 MW of Solar Thermal. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 24 июля 2014 года.
  9. World’s Largest Solar Thermal Power Project at Ivanpah Achieves Commercial Operation. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 16 сентября 2014 года.
  10. Solar Electric Generating Station I. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 11 июня 2013 года.
  11. Solar Electric Generating Station II. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 22 июня 2013 года.
  12. Solar Electric Generating Station III. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 22 июня 2013 года.
  13. Solar Electric Generating Station IV. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 21 июня 2013 года.
  14. Solar Electric Generating Station V. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 11 июня 2013 года.
  15. Solar Electric Generating Station VI. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 21 июня 2013 года.
  16. Solar Electric Generating Station VII. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 5 декабря 2012 года.
  17. Solar Electric Generating Station VIII. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 11 июня 2013 года.
  18. Solar Electric Generating Station IX. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 11 июня 2011 года.
  19. csp-world.com Abengoa’s Mojave 250 MW CSP plant enters commercial operation Архивная копия от 2 апреля 2016 на Wayback Machine, 2 December 2014
  20. Abengoa: Plants under construction — United States Архивировано 19 июня 2013 года.
  21. CSP World: Abengoa closes $1.2 billion financing for the Mojave Solar Project and starts construction. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из оригинала 10 декабря 2014 года.
  22. Abengoa Solar: Abengoa’s Solana, the US’s first large-scale solar plant with thermal energy storage system, begins commercial operation. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из оригинала 16 декабря 2014 года.
  23. SolarServer: Concentrating solar power: Solana CSP plant begins commercial operation Архивировано 16 октября 2013 года.
  24. CSP World Архивировано 4 апреля 2014 года.
  25. Another Huge Solar Plant Goes Online in California’s Desert Архивировано 15 мая 2016 года., Chris Clarke, REWIRE, May 5, 2014
  26. Abengoa Solar begins construction on Extremadura’s second solar concentrating solar power plant. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 4 декабря 2009 года.
  27. 1 2 3 Mapa de proyectos en Espaa Архивировано 27 октября 2014 года.
  28. CSP World: Abengoa closes financing and begin operation of Solaben 1 & 6 CSP plants in Spain. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из оригинала 16 октября 2013 года.
  29. Abengoa Rakes in $426M for 4 Solar Power Plants. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 2 января 2009 года.
  30. Abengoa Begins Operation of 50MW Concentrating Solar Power Plant. SustainableBusiness.com News (6 мая 2010). Дата обращения: 7 мая 2010. Архивировано 9 мая 2010 года.
  31. Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 1 Архивировано 7 июля 2011 года.
  32. Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 3 Архивировано 15 июня 2010 года.
  33. Abengoa Solar Reaches Total of 193 Megawatts Operating (недоступная ссылка)
  34. Andasol 1 has started test run. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 года.
  35. The Construction of the Andasol Power Plants. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано из оригинала 27 мая 2011 года.
  36. Solar Thermal Power Generation — A Spanish Success Story Архивировано 18 марта 2009 года.
  37. ACS Launches the Operation Phase of its Third Dispatchable 50 MW Thermal Power Plant in Spain, Extresol-1 Архивировано 20 июля 2011 года.
  38. Tonopah Solar Energy. Дата обращения: 4 марта 2016. Архивировано 6 июня 2010 года.
  39. Abengoa Solar :: Our plants :: Operating facilities :: South Africa. Abengoa Solar. Дата обращения: 5 мая 2015. Архивировано 6 апреля 2015 года.
  40. Yearly electricity data. ember-climate.org (6 декабря 2023). Дата обращения: 23 декабря 2023. Архивировано 23 декабря 2023 года.
  41. Крупнейшая в мире солнечная электростанция запущена в ОАЭ // 1.07.2019 / Архивная копия от 21 июля 2019 на Wayback Machine
  42. Солнечная электростанция Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума в южной пустыне Дубая: основана в 2013 году и должна достичь своей пятой и последней фазы в ближайшие пару лет, парк солнечных батарей занимает площадь 44 м, самая высокая в мире башня концентрированной солнечной энергии высотой около 260 метров [1] Архивная копия от 20 марта 2023 на Wayback Machine [2] Архивная копия от 9 октября 2023 на Wayback Machine
  43. Источник. Дата обращения: 31 января 2014. Архивировано 14 декабря 2013 года.
  44. 1 2 3 4 5 Этот объект расположен на территории Крымского полуострова, большая часть которого является объектом территориальных разногласий между Россией, контролирующей спорную территорию, и Украиной, в пределах признанных большинством государств — членов ООН границ которой спорная территория находится. Согласно федеративному устройству России, на спорной территории Крыма располагаются субъекты Российской Федерации — Республика Крым и город федерального значения Севастополь. Согласно административному делению Украины, на спорной территории Крыма располагаются регионы Украины — Автономная Республика Крым и город со специальным статусом Севастополь.
  45. Крымская солнечная электростанция «Перово» стала крупнейшей в мире. Дата обращения: 10 января 2012. Архивировано из оригинала 9 января 2012 года.
  46. В Крыму завершено строительство солнечной электростанции «Охотниково» мощностью 80МВт Архивировано 23 января 2012 года.
  47. Самая большая в Беларуси солнечная электростанция открыта возле Речицы. Белорусское телеграфное агентство. 13 октября 2017. Архивировано 13 октября 2017. Дата обращения: 14 октября 2017.
  48. Самая мощная солнечная станция в Беларуси появится под Речицей. naviny.by. 22 декабря 2016. Дата обращения: 21 октября 2017.{{cite news}}: Википедия:Обслуживание CS1 (url-status) (ссылка)
  49. Activ Solar завершила строительство 31,55 МВт солнечной электростанции "Митяево". Дата обращения: 14 мая 2012. Архивировано 7 апреля 2014 года.
  50. 1 2 В поселке Батагай в Якутии открыта крупнейшая за полярным кругом в мире Солнечная электростанция. Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия) (23 июня 2015). Дата обращения: 5 сентября 2016. Архивировано 21 сентября 2016 года.
  51. В поселке Батагай в Якутии открыта крупнейшая за полярным кругом в мире Солнечная электростанция (фотогалерея). Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия). Дата обращения: 5 сентября 2016. Архивировано 21 сентября 2016 года.
  52. Сергей Васильев. За несколько часов солнечная электростанция испарила больше сотни птиц, случайно пролетавших над её зеркалами. naked-science.ru (25 февраля 2015). Дата обращения: 8 ноября 2016. Архивировано 12 мая 2016 года.
  53. SOLAR: Bird deaths at Calif. power plant a PR nightmare for industry Архивная копия от 27 февраля 2015 на Wayback Machine // E&E Publishing, LLC


Литература

Книги
  • Р.Б. Ахмедов, И.В. Баум, В.А. Пожарнов, В.М. Чаховский. Солнечные электрические станции. — М.: ВИНИТИ, 1986. — Т. 1. — 120 с. — 500 экз.
  • В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 276 с. — 800 экз. — ISBN 978–5–383–00270-4.


Статьи в журналах
Downgrade Counter