Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [61]
Основным достоинством паровой аэростатной установки является то, что запаса водяного пара, находящегося во внутренней полости аэростата, достаточно для бесперебойной работы паровой турбины в темное время суток.
Из-за подачи водяного пара на турбину и охлаждения за счет теплообмена с окружающим воздухом за ночь подъемная сила аэростата уменьшится на 10–20 %, что не влияет на положении аэростата. В дневное время в результате нагрева солнечным излучением происходит генерация пара не только для работы паровой турбины, но и для восполнения запаса водяного пара во внутренней полости аэростата.
Мощность турбогенератора можно совершенно безболезненно изменять в течение суток в соответствии с нуждами потребителя.
При атмосферном давлении плотность наружного воздуха равна 1,3 кг/м>3, а плотность водяного пара внутри баллона равна 0,6 кг/м>3. Таким образом, подъемная сила одного кубического метра баллона составляет 0,7 кг/м>3.
В настоящее время разработана серия солнечных аэростатных электростанций типа СА среднесуточной номинальной мощностью 300–450 кВт, 1200–1800 кВт и 2700–4000 кВт (мощность меняется в зависимости от времени года). Рассмотрим СА-200.
Технические характеристики электростанции СА-200:
♦ внутренний диаметр баллона, м… 200;
♦ среднесуточная номинальная мощность при 8-часовом суточном солнечном освещении, кВт… 1200;
♦ среднесуточная номинальная мощность при 12—часовом суточном солнечном освещении, кВт…1800;
♦ масса баллона, т…120;
♦ подъемная сила баллона, т… 280;
♦ температура пара на входе в турбину, °С… 120;
♦ термический КПД электростанции… 0,13.
Прозрачная оболочка выполнена из полиэстровой пленки (рис. 3.26). Полиэстровая пленка отличается высокой прозрачностью, прочностью, долговечностью и не мутнеет в течение всего срока эксплуатации установки. Для поглощающего слоя используется селективное покрытие, коэффициент поглощения которого в солнечном спектре составляет 0,95, а коэффициент собственного излучения при рабочей температуре покрытия 0,03.
Рис. 3.26.Солнечная аэростатная электростанция СА-200
>а — конструкция; б — внешний вид
Поглощающее покрытие представляет собой систему каналов и клапанов, по которой с помощью газодувки мощностью 50 кВт прокачивается водяной пар.
Работа системы клапанов организована таким образом, что пар движется только по каналам, освещенным солнцем.
Внутренняя часть баллона изолирована от атмосферного воздуха многослойной пленочной теплоизоляцией толщиной 1 метр.
Многослойная пленочная теплоизоляция при малой массе обладает высокой теплоизолирующей способностью. Потери тепла за счет теплообмена с атмосферным воздухом составляют не более 10 % за сутки. Таким образом, многослойная оболочка баллона является термическим полупроводником, который «закачивает» тепловую энергию внутрь баллона.
Пленочные конструкции раскреплены к каркасу из капроновых канатов. Конструкция рассчитана на ураганный ветер скоростью до 50 м/с. Солнечные аэростатные электростанции серии СА предназначены для размещения в районах с количеством солнечных дней в году не менее трехсот. Это район Средиземного моря, Северная Африка, Ближний и Средний Восток, Средняя Азия, район Каспийского моря, Забайкалье, Монголия, Западный Китай, Австралия и другие подобные регионы.
Однако наиболее перспективным представляется морское базирование подобных электростанций. В этом случае открывается возможность полного энергообеспечения многих стран исключительно за счет солнечной энергии.
Неплохие перспективы в этом случае открываются и для России. Использование в Каспийском и Черном морях площади 20 000 квадратных километров для размещения солнечных электростанций позволит полностью покрыть потребности европейской части России в электроэнергии.
Глава 4
ИСПОЛЬЗУЕМ ЭНЕРГИЮ РЕК
4.1. Большие и малые гидроэлектростанции
Гидроэнергия — энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды.
До середины XIX века для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидротурбины.
До конца XIX века энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например:
♦ для размола зерна на водяных мельницах;
♦ для приведения в действие кузнечных мехов и молота.
Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье (в виде водяной турбины). Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся.
Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.
Сейчас практически вся механическая энергия, создаваемая гидротурбинами, преобразуется в электроэнергию.
Альтернативной энергетике последнее время уделяется пристальное внимание во всем мире. Заинтересованность в использовании возобновляемых источников энергии — ветра, солнца, морского прилива и речной воды, — легко объяснима: нет нужды закупать дорогостоящее топливо, имеется возможность использовать небольшие станции для обеспечения электроэнергией труднодоступных районов. Последнее обстоятельство особенно важно для стран, в которых имеются малонаселенные районы или горные массивы, где прокладка электросетей экономически нецелесообразна.
