Солнечный коллектор
Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.
Обычно применяются для нужд горячего водоснабжения и отопления помещений.
Типы солнечных коллекторов
Плоские
Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием (обычно чёрный никель или напыление оксида титана) для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурат). Трубки, по которым распространяется теплоноситель, изготавливаются из сшитого полиэтилена либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней закрываются силиконовым герметиком.
Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре.
Вакуумные
Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.
Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии.
Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь, превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.
Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.
Устройство бытового коллектора
Теплоноситель (вода, воздух, масло или антифриз) нагревается, циркулируя через коллектор, а затем передает тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.
В простом варианте циркуляция воды происходит естественно из-за разности температур в коллекторе. Такое решение позволяет повысить эффективность солнечной установки, поскольку КПД солнечного коллектора снижается с ростом температуры теплоносителя.
Бывают и солнечные водонагревательные установки аккумуляционного типа, в которых отсутствует отдельный бак-аккумулятор, а нагретая вода сохраняется непосредственно в солнечном коллекторе. В этом случае установка представляет собой близкий к прямоугольной форме бак.
Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов
| Вакуумные трубчатые | Плоские высокоселективные |
|---|---|
| Преимущества | Преимущества |
| Низкие теплопотери | Способность очищаться от снега и инея |
| Работоспособность в холодное время года до −30С | Высокая производительность летом |
| Способность генерировать высокие температуры | Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата |
| Длительный период работы в течение суток | Возможность установки под любым углом |
| Удобство монтажа | Меньшая начальная стоимость |
| Низкая парусность | |
| Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата | |
| Недостатки | Недостатки |
| Неспособность к самоочистке от снега | Высокие теплопотери |
| Относительно высокая начальная стоимость проекта | Низкая работоспособность в холодное время года |
| Рабочий угол наклона не менее 20° | Сложность монтажа, связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора |
| Высокая парусность |
Солнечные коллекторы-концентраторы
Повышение эксплуатационных температур до 120—250 °C возможно путём введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Для получения более высоких эксплуатационных температур требуются устройства слежения за солнцем.
Солнечные воздушные коллекторы
Солнечные воздушные коллекторы — это приборы, работающие на энергии Солнца и нагревающие воздух. Солнечные воздушные коллекторы чаще всего используются для отопления помещений, сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора.
В некоторых солнечных воздухонагревателях к поглощающей пластине присоединены вентиляторы, которые улучшают теплопередачу. Недостаток этой конструкции в том, что она расходует энергию на работу вентиляторов, таким образом увеличивая затраты на эксплуатацию системы. В холодном климате воздух направляется в промежуток между пластиной-поглотителем и утеплённой задней стенкой коллектора: таким образом избегают потерь тепла сквозь остекление. Однако, если воздух нагревается не более, чем на 17 °С выше температуры наружного воздуха, теплоноситель может циркулировать по обе стороны от пластины-поглотителя без больших потерь эффективности.
Основными достоинствами воздушных коллекторов являются их простота и надёжность. При надлежащем уходе качественный коллектор может прослужить 10-30 лет, а управление им весьма несложно. Теплообменник не требуется, так как воздух не замерзает.
Применение
Попытки использования солнечной энергии для обогрева предпринимались уже в античности — в связи с ростом городов и возросшими потребностями в топливе для отопления домов в условиях сокращения лесов и усиливавшегося дефицита дров. Римский писатель Плиний Младший упоминал, что его вилла была построена так, что «собирала и увеличивала тепло солнца» за счёт продуманного расположения окон. Археологические раскопки древнегреческого города Олинфа подтвердили, что город был построен по единому плану и дома были расположены таким образом, чтобы зимой собирать как можно больше тепла от солнца, а летом не перегреваться.
Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется тёплая и горячая вода (30—90 °C), проходят в пищевой и текстильной промышленности, которые таким образом имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов.
В Европе в 2000 году общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире — 71,341 млн м².
Солнечные коллекторы — концентраторы могут производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга.
Солнечные коллекторы могут использоваться в установках для опреснения морской воды. По оценкам Германского аэрокосмического центра (DLR) к 2030 году себестоимость опреснённой воды снизится до 40 евроцентов за кубический метр воды
В России
По исследованиям ОИВТ РАН в тёплый период (с марта—апреля по сентябрь) на большей части территории России средняя дневная сумма солнечного излучения составляет 4,0-5,0 кВтч/м² (на юге Испании — 5,5-6,0 кВтч/м², на юге Германии — до 5 кВтч/м²). Это позволяет нагревать для бытовых целей около 100 л воды с помощью солнечного коллектора площадью 2 м² с вероятностью до 80 %, то есть практически ежедневно. По среднегодовому поступлению солнечной радиации лидерами являются Забайкалье, Приморье и Юг Сибири. За ними идут юг европейской части (приблизительно до 50º с. ш.) и значительная часть Сибири.
Использование солнечных коллекторов в России составляет 0,2 м²/1000 чел.. В Германии эксплуатируется 140 м²/1000 чел., в Австрии 450 м²/1000 чел., на Кипре около 800 м²/1000 чел..
В летнем периоде, большинство районов России вплоть до 65º с. ш. характеризуются высокими значениями среднедневной радиации. В зимнее время количество поступающей солнечной энергии снижается в зависимости от широтного расположения установки в несколько раз.
Для всесезонного применения установки должны иметь большую поверхность, два контура с антифризом, дополнительные теплообменники. В таком случае применяется вакуумированные коллекторы или плоские коллекторы с высокоселективным покрытием, поскольку разность температур между нагреваемым теплоносителем и наружным воздухом больше. Однако такая конструкция выше по стоимости.
Сооружение коллекторов в настоящее время осуществляется, в основном, в Краснодарском крае, Бурятии, в Приморском и Хабаровском краях.
Солнечные башни
Впервые идея создания солнечной электростанции промышленного типа была выдвинута советским инженером Н. В. Линицким в 1930-х гг. Тогда же им была предложена схема солнечной станции с центральным приёмником на башне. В ней система улавливания солнечных лучей состояла из поля гелиостатов — плоских отражателей, управляемых по двум координатам. Каждый гелиостат отражает лучи солнца на поверхность центрального приёмника, который для устранения влияния взаимного затенения поднят над полем гелиостатов. По своим размерам и параметрам приёмник аналогичен паровому котлу обычного типа.
Экономические оценки показали целесообразность использования на таких станциях крупных турбогенераторов мощностью 100 МВт. Для них типичными параметрами являются температура 500 °C и давление 15 МПа. С учётом потерь для обеспечения таких параметров требовалась концентрация порядка 1000. Такая концентрация достигалась с помощью управления гелиостатами по двум координатам. Станции должны были иметь тепловые аккумуляторы для обеспечения работы тепловой машины при отсутствии солнечного излучения.
В США с 1982 г. было построено несколько станций башенного типа мощностью от 10 до 100 МВт. Подробный экономический анализ систем этого типа показал, что с учётом всех затрат на сооружение 1 кВт установленной мощности стоит примерно $1150. Один кВт·ч электроэнергии стоил около $0,15.
Параболоцилиндрические концентраторы
Параболоцилиндрические концентраторы имеют форму параболы, протянутую вдоль прямой.
В 1913 году Франк Шуман построил в Египте водоперекачивающую станцию из параболоцилиндрических концентраторов. Станция состояла из пяти концентраторов каждый 62 метра в длину. Отражающие поверхности были изготовлены из обычных зеркал. Станция вырабатывала водяной пар, с помощью которого перекачивала около 22 500 литров воды в минуту.
Параболоцилиндрический зеркальный концентратор фокусирует солнечное излучение в линию и может обеспечить его стократную концентрацию. В фокусе параболы размещается трубка с теплоносителем (масло), или фотоэлектрический элемент. Масло нагревается в трубке до температуры 300—390 °C. В августе 2010 года специалисты испытали установку компании SkyFuel. Во время испытаний была продемонстрирована термальная эффективность параболоцилиндрических концентраторов 73 % при температуре нагрева теплоносителя 350 °C.
Параболоцилиндрические зеркала изготовляют длиной до 50 метров. Зеркала ориентируют по оси север—юг, и располагают рядами через несколько метров. Теплоноситель поступает в тепловой аккумулятор для дальнейшей выработки электроэнергии паротурбинным генератором.
С 1984 года по 1991 год в Калифорнии было построено девять электростанций из параболоцилиндрических концентраторов общей мощностью 354 МВт. Стоимость электроэнергии составляла около $0,12 за кВт·ч.
Германская компания Solar Millennium AG строит во Внутренней Монголии (Китай) солнечную электростанцию. Общая мощность электростанции увеличится до 1000 МВт к 2020 году. Мощность первой очереди составит 50 МВт.
В июне 2006 года в Испании была построена первая солнечная электростанция мощностью 50 МВт. В Испании к 2010 году может быть построено 500 МВт электростанций с параболоцилиндрическими концентраторами.
Всемирный банк финансирует строительство подобных электростанций в Мексике, Марокко, Алжире, Египте и Иране.
Концентрация солнечного излучения позволяет сократить размеры фотоэлектрического элемента. Но при этом снижается его КПД, и требуется некая система охлаждения.
Параболические концентраторы
Параболические концентраторы имеют форму параболоида вращения. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92 % падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплён двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стирлинга используется, как правило, водород, или гелий.
В феврале 2008 года Национальная лаборатория Sandia достигла эффективности 31,25 % в установке, состоящей из параболического концентратора и двигателя Стирлинга.
В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9—25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22—24 %, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий, и т. д. без использования кремния «солнечной чистоты». В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» чистотой 98 %. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечной чистоты», или «солнечной градации» с чистотой 99,9999 %.
В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—0,12 за кВт·ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—0,05 к 2015 — 2020 году.
Компания Stirling Solar Energy разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров — до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит в южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. До 2010 года будет 20 тысяч параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.
Линзы Френеля
Линзы Френеля используются для концентрации солнечного излучения на поверхности фотоэлектрического элемента или на трубке с теплоносителем. Применяются как кольцевые, так и поясные линзы. В английском языке употребляется термин LFR — linear Fresnel reflector.
Этот раздел нужно дополнить. |
Распространение
В 2010 году во всём мире работало 1170 МВт солнечных термальных электростанций. Из них в Испании 582 МВт и в США 507 МВт. Планируется строительство 17,54 ГВт солнечных термальных электростанций. Из них в США 8670 МВт, в Испании 4460 МВт, в Китае 2500 МВт. В 2011 году насчитывалось 23 производителя и поставщика плоских коллекторов из 12 стран; 88 производителей и поставщиков вакуумных коллекторов из 21 страны.
См. также
- Солнечный водонагреватель
- Солнечная батарея
- Гелиоконцентратор
- Солнечная архитектура
Примечания
- Екатерина Зубкова. Дорогой коллектор для бесплатной энергии. Energyland.info (19 июля 2012). Дата обращения: 1 августа 2012. Архивировано 6 августа 2012 года.
- журнал «Наука и жизнь», № 12, 1979. стр.135
- German Aerospace Centre (DLR), 2007, «Aqua-CSP:Concentrating Solar Power for Seawater Desalination». Дата обращения: 11 июня 2010. Архивировано 12 марта 2007 года.
- В.А. Бутузов. Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности. журнал Энергосовет № 5 (18) (2011). Дата обращения: 1 ноября 2012. Архивировано 20 апреля 2015 года.
- The other kind of solar power. Дата обращения: 30 июня 2009. Архивировано 26 июня 2009 года.
- SkyFuel’s Parabolic Troughs Are 73 % Efficient 31 Август 2010. Дата обращения: 10 сентября 2010. Архивировано 2 мая 2014 года.
- «Установлен новый рекорд эффективности Архивная копия от 23 ноября 2008 на Wayback Machine»
- Кремний для солнечной энергетики и электроники. Дата обращения: 18 марта 2008. Архивировано из оригинала 29 июля 2009 года.
- Ucilia Wang The Rise of Concentrating Solar Thermal Power 6 Июнь 2011 г. Дата обращения: 20 июня 2011. Архивировано 2 мая 2014 года.
- Solar thermal industry: worldwide 2011 (англ.). Дата обращения: 1 ноября 2012. Архивировано 5 ноября 2012 года.
Литература
- А. И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988
- Гелиотехника. Академия Наук Узбекской АССР, 1966
- Солнечный душ // Наука и жизнь, издательство Правда. 1986 № 1, стр 131
- Г. В. Казаков Принципы совершенствования гелиоархитектуры. Свит, 1990
Ссылки
- Solar heat worldwide. Markets and Contribution to the energy supply 2011. Updated 2013 / Solar Heating and Cooling Programme, International Energy Agency (англ.)
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Солнечный коллектор, Что такое Солнечный коллектор? Что означает Солнечный коллектор?
Ne sleduet putat s solnechnoj batarej Solnechnyj kollektor ustrojstvo dlya sbora teplovoj energii Solnca gelioustanovka perenosimoj vidimym svetom i blizhnim infrakrasnym izlucheniem V otlichie ot solnechnyh batarej proizvodyashih elektrichestvo solnechnyj kollektor proizvodit nagrev materiala teplonositelya Obychno primenyayutsya dlya nuzhd goryachego vodosnabzheniya i otopleniya pomeshenij Tipy solnechnyh kollektorovPloskie Ploskij solnechnyj kollektor Ploskij kollektor sostoit iz elementa pogloshayushego solnechnoe izluchenie absorber prozrachnogo pokrytiya i termoizoliruyushego sloya Absorber svyazan s teploprovodyashej sistemoj On pokryvaetsya chyornoj kraskoj libo specialnym selektivnym pokrytiem obychno chyornyj nikel ili napylenie oksida titana dlya povysheniya effektivnosti Prozrachnyj element obychno vypolnyaetsya iz zakalyonnogo stekla s ponizhennym soderzhaniem metallov libo osobogo riflyonogo polikarbonata Zadnyaya chast paneli pokryta teploizolyacionnym materialom naprimer poliizocianurat Trubki po kotorym rasprostranyaetsya teplonositel izgotavlivayutsya iz sshitogo polietilena libo medi Sama panel yavlyaetsya vozduhonepronicaemoj dlya chego otverstiya v nej zakryvayutsya silikonovym germetikom Chem bolshe padayushej energii peredayotsya teplonositelyu protekayushemu v kollektore tem vyshe ego effektivnost Povysit eyo mozhno primenyaya specialnye opticheskie pokrytiya ne izluchayushie teplo v infrakrasnom spektre Vakuumnye Vakuumnyj solnechnyj kollektor Vozmozhno povyshenie temperatur teplonositelya vplot do 250 300 C v rezhime ogranicheniya otbora tepla Dobitsya etogo mozhno za schyot umensheniya teplovyh poter v rezultate ispolzovaniya mnogoslojnogo steklyannogo pokrytiya germetizacii ili sozdaniya v kollektorah vakuuma Fakticheski solnechnaya teplovaya truba imeet ustrojstvo shozhee s bytovymi termosami Tolko vneshnyaya chast truby prozrachna a na vnutrennej trubke naneseno vysokoselektivnoe pokrytie ulavlivayushee solnechnuyu energiyu Mezhdu vneshnej i vnutrennej steklyannoj trubkoj nahoditsya vakuum Imenno vakuumnaya proslojka dayot vozmozhnost sohranit okolo 95 ulavlivaemoj teplovoj energii Krome togo v vakuumnyh solnechnyh kollektorah nashli primenenie teplovye trubki vypolnyayushie rol provodnika tepla Pri obluchenii ustanovki solnechnym svetom zhidkost nahodyashayasya v nizhnej chasti trubki nagrevayas prevrashaetsya v par Pary podnimayutsya v verhnyuyu chast trubki kondensator gde kondensiruyas peredayut teplo kollektoru Ispolzovanie dannoj shemy pozvolyaet dostich bolshego KPD po sravneniyu s ploskimi kollektorami pri rabote v usloviyah nizkih temperatur i slaboj osveshennosti Sovremennye bytovye solnechnye kollektory sposobny nagrevat vodu vplot do temperatury kipeniya dazhe pri otricatelnoj okruzhayushej temperature Ustrojstvo bytovogo kollektora Osnovnaya statya Solnechnyj vodonagrevatel Teplonositel voda vozduh maslo ili antifriz nagrevaetsya cirkuliruya cherez kollektor a zatem peredaet teplovuyu energiyu v bak akkumulyator nakaplivayushij goryachuyu vodu dlya potrebitelya V prostom variante cirkulyaciya vody proishodit estestvenno iz za raznosti temperatur v kollektore Takoe reshenie pozvolyaet povysit effektivnost solnechnoj ustanovki poskolku KPD solnechnogo kollektora snizhaetsya s rostom temperatury teplonositelya Byvayut i solnechnye vodonagrevatelnye ustanovki akkumulyacionnogo tipa v kotoryh otsutstvuet otdelnyj bak akkumulyator a nagretaya voda sohranyaetsya neposredstvenno v solnechnom kollektore V etom sluchae ustanovka predstavlyaet soboj blizkij k pryamougolnoj forme bak Preimushestva i nedostatki ploskih i vakuumnyh kollektorov Vakuumnye trubchatye Ploskie vysokoselektivnyePreimushestva PreimushestvaNizkie teplopoteri Sposobnost ochishatsya ot snega i ineyaRabotosposobnost v holodnoe vremya goda do 30S Vysokaya proizvoditelnost letomSposobnost generirovat vysokie temperatury Otlichnoe sootnoshenie cena proizvoditelnost dlya yuzhnyh shirot i tyoplogo klimataDlitelnyj period raboty v techenie sutok Vozmozhnost ustanovki pod lyubym uglomUdobstvo montazha Menshaya nachalnaya stoimostNizkaya parusnostOtlichnoe sootnoshenie cena proizvoditelnost dlya umerennyh shirot i holodnogo klimataNedostatki NedostatkiNesposobnost k samoochistke ot snega Vysokie teplopoteriOtnositelno vysokaya nachalnaya stoimost proekta Nizkaya rabotosposobnost v holodnoe vremya godaRabochij ugol naklona ne menee 20 Slozhnost montazha svyazannaya s neobhodimostyu dostavki na kryshu sobrannogo kollektoraVysokaya parusnostSolnechnye kollektory koncentratory Povyshenie ekspluatacionnyh temperatur do 120 250 C vozmozhno putyom vvedeniya v solnechnye kollektory koncentratorov s pomoshyu parabolocilindricheskih otrazhatelej prolozhennyh pod pogloshayushimi elementami Dlya polucheniya bolee vysokih ekspluatacionnyh temperatur trebuyutsya ustrojstva slezheniya za solncem Solnechnye vozdushnye kollektory Osnovnaya statya Solnechnye vozdushnye kollektory eto pribory rabotayushie na energii Solnca i nagrevayushie vozduh Solnechnye vozdushnye kollektory chashe vsego ispolzuyutsya dlya otopleniya pomeshenij sushki selskohozyajstvennoj produkcii Vozduh prohodit cherez poglotitel blagodarya estestvennoj konvekcii ili pod vozdejstviem ventilyatora V nekotoryh solnechnyh vozduhonagrevatelyah k pogloshayushej plastine prisoedineny ventilyatory kotorye uluchshayut teploperedachu Nedostatok etoj konstrukcii v tom chto ona rashoduet energiyu na rabotu ventilyatorov takim obrazom uvelichivaya zatraty na ekspluataciyu sistemy V holodnom klimate vozduh napravlyaetsya v promezhutok mezhdu plastinoj poglotitelem i uteplyonnoj zadnej stenkoj kollektora takim obrazom izbegayut poter tepla skvoz osteklenie Odnako esli vozduh nagrevaetsya ne bolee chem na 17 S vyshe temperatury naruzhnogo vozduha teplonositel mozhet cirkulirovat po obe storony ot plastiny poglotitelya bez bolshih poter effektivnosti Osnovnymi dostoinstvami vozdushnyh kollektorov yavlyayutsya ih prostota i nadyozhnost Pri nadlezhashem uhode kachestvennyj kollektor mozhet prosluzhit 10 30 let a upravlenie im vesma neslozhno Teploobmennik ne trebuetsya tak kak vozduh ne zamerzaet Primeneniesolnechnye vodonagrevateli na kryshe doma v DaniiSolnechnye vodonagrevateli na kryshe v GermaniiSolnechnyj vodonagrevatel na zhilom dome Malta Popytki ispolzovaniya solnechnoj energii dlya obogreva predprinimalis uzhe v antichnosti v svyazi s rostom gorodov i vozrosshimi potrebnostyami v toplive dlya otopleniya domov v usloviyah sokrasheniya lesov i usilivavshegosya deficita drov Rimskij pisatel Plinij Mladshij upominal chto ego villa byla postroena tak chto sobirala i uvelichivala teplo solnca za schyot produmannogo raspolozheniya okon Arheologicheskie raskopki drevnegrecheskogo goroda Olinfa podtverdili chto gorod byl postroen po edinomu planu i doma byli raspolozheny takim obrazom chtoby zimoj sobirat kak mozhno bolshe tepla ot solnca a letom ne peregrevatsya Solnechnye kollektory primenyayutsya dlya otaplivaniya promyshlennyh i bytovyh pomeshenij dlya goryachego vodosnabzheniya proizvodstvennyh processov i bytovyh nuzhd Naibolshee kolichestvo proizvodstvennyh processov v kotoryh ispolzuetsya tyoplaya i goryachaya voda 30 90 C prohodyat v pishevoj i tekstilnoj promyshlennosti kotorye takim obrazom imeyut samyj vysokij potencial dlya ispolzovaniya solnechnyh kollektorov V Evrope v 2000 godu obshaya ploshad solnechnyh kollektorov sostavlyala 14 89 mln m a vo vsyom mire 71 341 mln m Solnechnye kollektory koncentratory mogut proizvodit elektroenergiyu s pomoshyu fotoelektricheskih elementov ili dvigatelya Stirlinga Solnechnye kollektory mogut ispolzovatsya v ustanovkah dlya opresneniya morskoj vody Po ocenkam Germanskogo aerokosmicheskogo centra DLR k 2030 godu sebestoimost opresnyonnoj vody snizitsya do 40 evrocentov za kubicheskij metr vody V Rossii Po issledovaniyam OIVT RAN v tyoplyj period s marta aprelya po sentyabr na bolshej chasti territorii Rossii srednyaya dnevnaya summa solnechnogo izlucheniya sostavlyaet 4 0 5 0 kVtch m na yuge Ispanii 5 5 6 0 kVtch m na yuge Germanii do 5 kVtch m Eto pozvolyaet nagrevat dlya bytovyh celej okolo 100 l vody s pomoshyu solnechnogo kollektora ploshadyu 2 m s veroyatnostyu do 80 to est prakticheski ezhednevno Po srednegodovomu postupleniyu solnechnoj radiacii liderami yavlyayutsya Zabajkale Primore i Yug Sibiri Za nimi idut yug evropejskoj chasti priblizitelno do 50º s sh i znachitelnaya chast Sibiri Ispolzovanie solnechnyh kollektorov v Rossii sostavlyaet 0 2 m 1000 chel V Germanii ekspluatiruetsya 140 m 1000 chel v Avstrii 450 m 1000 chel na Kipre okolo 800 m 1000 chel V letnem periode bolshinstvo rajonov Rossii vplot do 65º s sh harakterizuyutsya vysokimi znacheniyami srednednevnoj radiacii V zimnee vremya kolichestvo postupayushej solnechnoj energii snizhaetsya v zavisimosti ot shirotnogo raspolozheniya ustanovki v neskolko raz Dlya vsesezonnogo primeneniya ustanovki dolzhny imet bolshuyu poverhnost dva kontura s antifrizom dopolnitelnye teploobmenniki V takom sluchae primenyaetsya vakuumirovannye kollektory ili ploskie kollektory s vysokoselektivnym pokrytiem poskolku raznost temperatur mezhdu nagrevaemym teplonositelem i naruzhnym vozduhom bolshe Odnako takaya konstrukciya vyshe po stoimosti Sooruzhenie kollektorov v nastoyashee vremya osushestvlyaetsya v osnovnom v Krasnodarskom krae Buryatii v Primorskom i Habarovskom krayah Solnechnye bashniSolnechnaya bashnya Sevilya Ispaniya Postroena v 2007 g Vpervye ideya sozdaniya solnechnoj elektrostancii promyshlennogo tipa byla vydvinuta sovetskim inzhenerom N V Linickim v 1930 h gg Togda zhe im byla predlozhena shema solnechnoj stancii s centralnym priyomnikom na bashne V nej sistema ulavlivaniya solnechnyh luchej sostoyala iz polya geliostatov ploskih otrazhatelej upravlyaemyh po dvum koordinatam Kazhdyj geliostat otrazhaet luchi solnca na poverhnost centralnogo priyomnika kotoryj dlya ustraneniya vliyaniya vzaimnogo zateneniya podnyat nad polem geliostatov Po svoim razmeram i parametram priyomnik analogichen parovomu kotlu obychnogo tipa Ekonomicheskie ocenki pokazali celesoobraznost ispolzovaniya na takih stanciyah krupnyh turbogeneratorov moshnostyu 100 MVt Dlya nih tipichnymi parametrami yavlyayutsya temperatura 500 C i davlenie 15 MPa S uchyotom poter dlya obespecheniya takih parametrov trebovalas koncentraciya poryadka 1000 Takaya koncentraciya dostigalas s pomoshyu upravleniya geliostatami po dvum koordinatam Stancii dolzhny byli imet teplovye akkumulyatory dlya obespecheniya raboty teplovoj mashiny pri otsutstvii solnechnogo izlucheniya V SShA s 1982 g bylo postroeno neskolko stancij bashennogo tipa moshnostyu ot 10 do 100 MVt Podrobnyj ekonomicheskij analiz sistem etogo tipa pokazal chto s uchyotom vseh zatrat na sooruzhenie 1 kVt ustanovlennoj moshnosti stoit primerno 1150 Odin kVt ch elektroenergii stoil okolo 0 15 Parabolocilindricheskie koncentratoryParabolocilindricheskie koncentratory Parabolocilindricheskie koncentratory imeyut formu paraboly protyanutuyu vdol pryamoj V 1913 godu Frank Shuman postroil v Egipte vodoperekachivayushuyu stanciyu iz parabolocilindricheskih koncentratorov Stanciya sostoyala iz pyati koncentratorov kazhdyj 62 metra v dlinu Otrazhayushie poverhnosti byli izgotovleny iz obychnyh zerkal Stanciya vyrabatyvala vodyanoj par s pomoshyu kotorogo perekachivala okolo 22 500 litrov vody v minutu Parabolocilindricheskij zerkalnyj koncentrator fokusiruet solnechnoe izluchenie v liniyu i mozhet obespechit ego stokratnuyu koncentraciyu V fokuse paraboly razmeshaetsya trubka s teplonositelem maslo ili fotoelektricheskij element Maslo nagrevaetsya v trubke do temperatury 300 390 C V avguste 2010 goda specialisty ispytali ustanovku kompanii SkyFuel Vo vremya ispytanij byla prodemonstrirovana termalnaya effektivnost parabolocilindricheskih koncentratorov 73 pri temperature nagreva teplonositelya 350 C Parabolocilindricheskie zerkala izgotovlyayut dlinoj do 50 metrov Zerkala orientiruyut po osi sever yug i raspolagayut ryadami cherez neskolko metrov Teplonositel postupaet v teplovoj akkumulyator dlya dalnejshej vyrabotki elektroenergii paroturbinnym generatorom S 1984 goda po 1991 god v Kalifornii bylo postroeno devyat elektrostancij iz parabolocilindricheskih koncentratorov obshej moshnostyu 354 MVt Stoimost elektroenergii sostavlyala okolo 0 12 za kVt ch Germanskaya kompaniya Solar Millennium AG stroit vo Vnutrennej Mongolii Kitaj solnechnuyu elektrostanciyu Obshaya moshnost elektrostancii uvelichitsya do 1000 MVt k 2020 godu Moshnost pervoj ocheredi sostavit 50 MVt V iyune 2006 goda v Ispanii byla postroena pervaya solnechnaya elektrostanciya moshnostyu 50 MVt V Ispanii k 2010 godu mozhet byt postroeno 500 MVt elektrostancij s parabolocilindricheskimi koncentratorami Vsemirnyj bank finansiruet stroitelstvo podobnyh elektrostancij v Meksike Marokko Alzhire Egipte i Irane Koncentraciya solnechnogo izlucheniya pozvolyaet sokratit razmery fotoelektricheskogo elementa No pri etom snizhaetsya ego KPD i trebuetsya nekaya sistema ohlazhdeniya Parabolicheskie koncentratoryEksperimentalnyj kollektor NPO Astrofizika Parabolicheskie koncentratory imeyut formu paraboloida vrasheniya Parabolicheskij otrazhatel upravlyaetsya po dvum koordinatam pri slezhenii za solncem Energiya solnca fokusiruetsya na nebolshoj ploshadi Zerkala otrazhayut okolo 92 padayushego na nih solnechnogo izlucheniya V fokuse otrazhatelya na kronshtejne zakreplyon dvigatel Stirlinga ili fotoelektricheskie elementy Dvigatel Stirlinga raspolagaetsya takim obrazom chtoby oblast nagreva nahodilas v fokuse otrazhatelya V kachestve rabochego tela dvigatelya Stirlinga ispolzuetsya kak pravilo vodorod ili gelij V fevrale 2008 goda Nacionalnaya laboratoriya Sandia dostigla effektivnosti 31 25 v ustanovke sostoyashej iz parabolicheskogo koncentratora i dvigatelya Stirlinga V nastoyashee vremya stroyatsya ustanovki s parabolicheskimi koncentratorami moshnostyu 9 25 kVt Razrabatyvayutsya bytovye ustanovki moshnostyu 3 kVt KPD podobnyh sistem okolo 22 24 chto vyshe chem u fotoelektricheskih elementov Kollektory proizvodyatsya iz obychnyh materialov stal med alyuminij i t d bez ispolzovaniya kremniya solnechnoj chistoty V metallurgii ispolzuetsya tak nazyvaemyj metallurgicheskij kremnij chistotoj 98 Dlya proizvodstva fotoelektricheskih elementov ispolzuetsya kremnij solnechnoj chistoty ili solnechnoj gradacii s chistotoj 99 9999 V 2001 godu stoimost elektroenergii poluchennoj v solnechnyh kollektorah sostavlyala 0 09 0 12 za kVt ch Departament energetiki SShA prognoziruet chto stoimost elektroenergii proizvodimoj solnechnymi koncentratorami snizitsya do 0 04 0 05 k 2015 2020 godu Kompaniya Stirling Solar Energy razrabatyvaet solnechnye kollektory krupnyh razmerov do 150 kVt s dvigatelyami Stirlinga Kompaniya stroit v yuzhnoj Kalifornii krupnejshuyu v mire solnechnuyu elektrostanciyu Do 2010 goda budet 20 tysyach parabolicheskih kollektorov diametrom 11 metrov Summarnaya moshnost elektrostancii mozhet byt uvelichena do 850 MVt Linzy FrenelyaLinzy Frenelya ispolzuyutsya dlya koncentracii solnechnogo izlucheniya na poverhnosti fotoelektricheskogo elementa ili na trubke s teplonositelem Primenyayutsya kak kolcevye tak i poyasnye linzy V anglijskom yazyke upotreblyaetsya termin LFR linear Fresnel reflector Etot razdel nuzhno dopolnit Pozhalujsta uluchshite i dopolnite razdel 26 marta 2014 RasprostranenieV 2010 godu vo vsyom mire rabotalo 1170 MVt solnechnyh termalnyh elektrostancij Iz nih v Ispanii 582 MVt i v SShA 507 MVt Planiruetsya stroitelstvo 17 54 GVt solnechnyh termalnyh elektrostancij Iz nih v SShA 8670 MVt v Ispanii 4460 MVt v Kitae 2500 MVt V 2011 godu naschityvalos 23 proizvoditelya i postavshika ploskih kollektorov iz 12 stran 88 proizvoditelej i postavshikov vakuumnyh kollektorov iz 21 strany Sm takzheSolnechnyj vodonagrevatel Solnechnaya batareya Geliokoncentrator Solnechnaya arhitekturaPrimechaniyaEkaterina Zubkova Dorogoj kollektor dlya besplatnoj energii neopr Energyland info 19 iyulya 2012 Data obrasheniya 1 avgusta 2012 Arhivirovano 6 avgusta 2012 goda zhurnal Nauka i zhizn 12 1979 str 135 German Aerospace Centre DLR 2007 Aqua CSP Concentrating Solar Power for Seawater Desalination neopr Data obrasheniya 11 iyunya 2010 Arhivirovano 12 marta 2007 goda V A Butuzov Solnechnoe teplosnabzhenie v Rossii sostoyanie del i regionalnye osobennosti neopr zhurnal Energosovet 5 18 2011 Data obrasheniya 1 noyabrya 2012 Arhivirovano 20 aprelya 2015 goda The other kind of solar power neopr Data obrasheniya 30 iyunya 2009 Arhivirovano 26 iyunya 2009 goda SkyFuel s Parabolic Troughs Are 73 Efficient 31 Avgust 2010 neopr Data obrasheniya 10 sentyabrya 2010 Arhivirovano 2 maya 2014 goda Ustanovlen novyj rekord effektivnosti Arhivnaya kopiya ot 23 noyabrya 2008 na Wayback Machine Kremnij dlya solnechnoj energetiki i elektroniki neopr Data obrasheniya 18 marta 2008 Arhivirovano iz originala 29 iyulya 2009 goda Ucilia Wang The Rise of Concentrating Solar Thermal Power 6 Iyun 2011 g neopr Data obrasheniya 20 iyunya 2011 Arhivirovano 2 maya 2014 goda Solar thermal industry worldwide 2011 angl Data obrasheniya 1 noyabrya 2012 Arhivirovano 5 noyabrya 2012 goda LiteraturaA I Kapralov Rekomendacii po primeneniyu zhidkostnyh solnechnyh kollektorov VINITI 1988 Geliotehnika Akademiya Nauk Uzbekskoj ASSR 1966 Solnechnyj dush Nauka i zhizn izdatelstvo Pravda 1986 1 str 131 G V Kazakov Principy sovershenstvovaniya gelioarhitektury Svit 1990SsylkiSolar heat worldwide Markets and Contribution to the energy supply 2011 Updated 2013 Solar Heating and Cooling Programme International Energy Agency angl
