Аккумуляторы тепловой энергии гелиосистем

Необходимость аккумулирования вызывается нерегулярностью поступления солнечной энергии. Запасенное тепло используют для подпитки теплоиспользующих установок. Применяются аккумуляторы емкостного типа (теплоизолированный бак с водой) и фазового типа – здесь теплота расходуется на плавление вещества, т.е. на фазовый переход. К аккумуляторам теплоты относятся также солнечные пруды. Это – естественные водоемы, в которых растворена соль (получают насыщенный солевой раствор). Пруд (рис. 39) воспринимает падающие на его поверхность солнечные лучи 1 и работает одновременно и как коллектор, и как аккумулятор энергии.

Рис. 39. Солнечный пруд

Лучи проходят через толщу солевого раствора 2 и поглощаются дном водоема, имеющим темный цвет. От дна нагреваются прилегающий к нему слой воды 3 и трубы 4. Температура этого слоя может достигать 70–100 °С, что обеспечивает повышенную плотность. Чем дальше от дна, тем меньше температура и плотность раствора. Благодаря такому распределению плотности, перемешивания не происходит. В пресноводном же пруду перемешивание происходит – т.е. аккумулирования энергии не получается.

При глубине солнечного пруда 1–3 м на 1 м² его площади требуется 500–1000 кг поваренной соли (хлорида магния). Стоимость пруда невысока, энергоемкость – велика. При большой площади его можно использовать как аккумулятор энергии.

Ветроэнергетические установки – уже нашли довольно широкое применение в энергетике. В перспективе предполагается довести их удельный вес в энергетике до 10–30 %. Основная трудность: непостоянство ветра как по силе, так и по направлению; необходимость в связи с этим иметь аккумулирующие и регулирующие устройства.

Энергия ветра используется не только для выработки электрической энергии, но и для работы насосов, перекачивающих воду. В этом случае необходимо иметь достаточную емкость для воды, расположенную на высоте – для аккумулирования энергии.

Во многих случаях целесообразно включать ветряные генераторы на параллельную работу с основной сетью.

До недавнего времени наиболее широкое распространение имели трехлопастные ветродвигатели с горизонтальной осью. Диаметр лопастей до 90 м, мощность – до 1200 кВт. Недостатки – громоздкость, ненадежность (часты изломы лопастей).

Отказаться от башни позволяет ВЭУ, предложенная немецким инженером Вагнером (рис. 40). Аппарат состоит из двух лопастей 1 и 2; угол между ними 110°. Ось вала 3 наклонена к горизонту на угол 110/2=55°; поэтому лопасти поочередно занимают горизонтальное положение. Такие установки малогабаритны, их можно располагать на понтонах.

Оригинальный ветродвигатель изобретен французским инженером Дарье (рис. 41). Это – воздушная турбина с вертикальной осью вращения. На валу 1 турбины находится эллипсовидное алюминиевое кольцо 2, которое и является лопастью турбины. Закрепление осуществляется растяжками 3. Электрогенератор 4 находится в нижней части. Башня не нужна, стабилизатор не требуется. Недостаток: для приведения ветродвигателя в рабочий режим нужен посторонний вспомогательный двигатель.

Вопросы и задания

6.1. Принцип работы коллектора солнечной энергии.

6.2. В чем заключается принципиальные трудности сооружения и применения солнечных электрических станций?

6.3. Принцип работы солнечных прудов.

6.4. Почему целесообразно включать ветровые энергетические установки на параллельную работу с электроэнергетической системой?

Глава 8
Современная энергетика и ее взаимодействие
с окружающей средой

Потребление энергии в мире непрерывно растет, поэтому экологические проблемы становятся все более актуальными. Основные факторы воздействия электроэнергетики на окружающую среду иллюстрируются структурной схемой (рис. 42).