Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 27
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Вологодский государственный университет»
Институт машиностроения, энергетики и транспорта
(наименование института)
Кафедра «Электрооборудование»
(наименование кафедры)
Реферат
Дисциплина: «Общая энергетика»
Наименование темы: «Установки прямого преобразования солнечной энергии в электрическую энергию»
| 13.03.02. код направления подготовки/ специальности | 44.02 код выпускающей кафедры | 7 регистрационный номер по журналу | 2 код формы обучения | 2023 год |
| Преподаватель | ассист. Кокошников И.В. (уч. степень, звание, должность. (Ф.И.О) |
| Выполнил (а) студент | КокаревС.А. (Ф.И.О) |
| Группа, курс | 5Б13ЭС-22/з, курс 2 |
| Дата сдачи | |
| Дата защиты Оценка по защите | (подпись преподавателя) |
Вологда
2023 г.
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ | 3 |
| 4 |
| 7 |
| 3 НЕДОСТАТКИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ | 8 |
| 4 рАСПРОСТРАНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В РОССИИ | 9 |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ | 10 |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ | 11 |
ВВЕДЕНИЕ
Солнечная энергетика - направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
Использование тепловых электрических станций разрушает окружающую среду, а источники энергии, на которых они работают, когда-нибудь полностью себя исчерпают.
Гидроэлектростанции и АЭС также имеют собственные проблемы, связанные со сложностями строительства и дальнейшей эксплуатации.
В связи с этим, во многих странах большое внимание уделяется разработками в области альтернативных источников электроэнергии. Одним из таких вариантов является солнечная электростанция, использующая в работе практически неисчерпаемую и доступную энергию Солнца.
Солнечная электростанция - инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию.
Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.
1 КЛАССИФИКАЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Принцип работы современных солнечных электростанций (СЭС) основан на сборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал и отражении солнечных лучей на приемники, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло.
Эта тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии с помощью паровой турбины или теплового двигателя, который приводит в действие генератор.
Каждая солнечная электростанция оборудована следящей системой, обеспечивающей максимальную концентрацию солнечных лучей в течение всего светового дня.
Конструктивно типы солнечных электростанций могут быть башенными, тарельчатыми, параболическими, солнечно-вакуумными и другими. Для того чтобы понять, как они функционируют, рассмотрим их более подробно.
Солнечные электростанции башенного типа с центральным приемником:
В этих системах употребляется крутящееся поле отражателей-гелиостатов. Они фокусируют солнечный свет на центральный приемник, сооруженный на верху башни, который поглощает термическую энергию и приводит в действие турбогенератор. Управляемая компьютером двуосная система слежения устанавливает гелиостаты так, чтоб отраженные солнечные лучи были недвижны и постоянно падали на приемник.
Циркулирующая в приемнике жидкость переносит тепло к термическому аккумулятору в виде пара. Пар вращает турбину для выработки электроэнергии, или конкретно употребляется в промышленных действиях. Температуры на приемнике добиваются от 538 до 1482 C.
Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанциях мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт - всего 50 га.
Главными достоинствами башенных солнечных электростанций (СЭС) - возможность комбинирования их с тепловыми установками для создания гибридных электростанций, получающих солнечную энергию в светлое время суток и, тем самым, экономящих ресурсы ископаемого топлива. Кроме того, гибридизация и аккумулирование теплоты повышают экономическую ценность производимой электроэнергии и снижают ее среднюю стоимость, высокая стоимость, связанная в первую очередь со стоимостью дорогостоящих оптических систем (гелиостатов), высокий КПД, равный 17%.
Параболические желоба
Солнечные электростанции с параболическими концентраторами состоят из многочисленных расположенных параллельно рядов концентраторов, которые являются параболическими отражателями.
Эти отражатели концентрируют солнечное излучение вдоль теплоприёмной трубки. В данной трубке циркулирует теплоноситель на основе масла, разогреваясь до 400 °C.
Разогретая жидкость поступает на теплообменный аппарат, где вода преобразовывается в пар при температуре около 390 °C.
Этот пар поступает на парогенератор, где происходит процесс преобразования электроэнергии так же, как обычных электростанциях.
Суммарная мощность установок составила 354 МВт. Но на практике оказалось, что эффективность таких СЭС значительно ниже, чем тарельчатого и башенного типа.
Солнечные пруды
В водоем на различных уровнях вводится разное количество солей. При этом создаются слои раствора с разной концентрацией и плотностью. Нижние слои, у которых выше концентрация и плотность соли, нагреваются под действием солнечной радиации более интенсивно возникает температурный градиент.
Горячая вода (60-90°С) из нижних слоев подается в теплообменник и используется для испарения жидкости с низкой температурой кипения (фреон, пропан, аммиак).
Пары этой жидкости приводят во вращение турбину.Общий КПД 5, 07%
Фотоэлектрические электростанции
Главным элементом фотоэлектрических солнечных станций являются солнечные батареи. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Фотоэлектрические преобразователи отличаются надежностью, стабильностью, а срок их службы практически не ограничен. Они могут преобразовывать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Небольшая масса, простота обслуживания, модульный тип конструкции позволяет создавать установки любой мощности. К недостаткам солнечных батарей можно отнести высокую стоимость и низкий КПД.
2 ДОСТОИНСТВА СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
После рассмотрения различных типов установок, можно выделить общие преимущества солнечных электростанций:
-
Работают на возобновляемых источниках энергии. -
Большинство СЭС могут действовать во многих местах земного шара с доступом к солнечному свету. -
Практически не наносят время окружающей среде. В СЭС отсутствуют движущиеся механизмы и узлы, используемые в большом количестве. Исключение составляют лишь приводы, регулирующие положение установки. -
Солнечные установки сохраняют свои достоинства и параметры не менее 25 лет. После этого отдельные показатели могут снизиться, но станция все равно будет работать. -
Существенные плюсы солнечных электростанций заключаются в возможности их использования в труднодоступных местах без централизованного электроснабжения. -
При необходимости может использоваться гибридная солнечная электростанция, сочетающая в себе детали, компоненты, параметры и технические характеристики нескольких типов электроустановок.
3 НЕДОСТАТКИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Рассматривая минусы солнечных электростанций следует остановится на некоторых недостатках:
-
Сильная зависимость от погодных условий и времени суток. -
Необходимость в периодическом техническом обслуживании. Поверхности гелиопанелей должны своевременно очищаться от пыли и других загрязнений. Некоторым системам может потребоваться вентиляция или принудительное охлаждение. -
Недостатки солнечных электростанций заключаются в отрицательном влиянии на экосистему. Например, птицы, пролетающие над установкой, погибают мгновенно. -
Недостаточный КПД гелиопанелей, их сравнительно высокая стоимость, необходимость в дорогостоящем дополнительном оборудовании.
4 распространение солнечной ЭНЕРГИИ В россии
Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы.
На сегодняшний день в России ведётся строительство не менее 12 крупных СЭС общей мощностью около 240 Мвт.
В Краснодарском крае, в Ульяновской области, Свердловской и Омской областях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СЭС мощностью 0,1-10 МВт построены во многих странах с "хорошим" солнцем (США, Франция, Япония). Не так давно появились проекты более мощных СЭС (до 100 МВт). Главное препятствие на пути их широкого распространения - высокая себестоимость электроэнергии: она в 6-8 раз выше, чем на ТЭС. Но с применением более простых по конструкции, а значит, и более дешевых гелиостатов себестоимость электроэнергии, вырабатываемой СЭС, должна существенно снизиться.
Из возможных "преемников", которые могут подхватить эстафету у традиционной энергетики, наиболее привлекательно среди альтернативных источников выглядит энергия Солнца, экологически чистая уже потому, что миллиарды лет поступает на Землю и все земные процессы с ней свыклись. Поток солнечной энергии люди просто обязаны взять под свой контроль и максимально использовать, сохраняя тем самым неизмененным уникальный земной климат.
список использованных источников
-
Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов /под ред. Виссарионова В. И., М.: изд. дом МЭИ, 2008. (дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный. -
Научная статья «Малая энергетика России: проблемы и перспективы» – URL:https://obuchalka.org/20221005148132/malaya-energetika-rossii-problemi-i-perspektivi-dkov-a-f-2003.html (дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный. -
Умаров Г. Я., Ершов А. А. Солнечная энергетика. М.: «Знание»,1974. (дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный. -
Челяев В. Ф. Солнечная энергетика – энергетика будущего. «Энергия: экономика, техника, экология», № 10, 2008. (дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный. -
Андреев С.В. Солнечные электростанции. М.: «Наука», 2002. (дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный. -
Научная статья «Индивидуальные солнечные установки» – URL:https://www.studmed.ru/harchenko-nv-individualnye-solnechnye-ustanovki_48bc38be476.html(дата обращения: 08.04.2023). – Текст: электронный.