Cdtrjyty

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

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 |

Модель солнечной электростанции башенного типа в Политехническом музее (г.Москва)

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров^{[источник не указан 1123 дня]} (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового и видимого излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая воду в резервуар от турбогенератора, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.

Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров^{[источник не указан 1123 дня]}, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача — это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 C^{0[источник не указан 1123 дня]}.
Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %)^{[источник не указан 1123 дня]} и высокие мощности.

СЭС тарельчатого типа |

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приёмник расположен примерно в области концентрации отраженного солнечного света. Отражатель состоит из зеркал в форме, напоминающей тарелки (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров^{[источник не указан 1098 дней]}, а количество зеркал — нескольких десятков^{[источник не указан 1098 дней]} (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотоэлектрические модули |

Кош-Агачская СЭС

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.). 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.

СЭС, использующие параболоцилиндрические концентраторы |

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболоцилиндрическое зеркало большой^{[прояснить]} длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло^{[источник не указан 1098 дней]}). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

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 %^[1]. 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 пленка, 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 пленки с армировкой, посредине парабола пленочного концентратора из армированной металлизированной пленки, 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 счет перекачки балластной жидкости(вода для водородного цикла), точная ориентировка — гироскопами. При необходимости в одном дирижабле может находиться несколько плавающих шаровидных модулей.

Комбинированные СЭС |

Часто^{[источник не указан 1098 дней]} на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Солнечно-вакуумные электростанции |

Используют энергию воздушного потока, искусственно создаваемого путём использования разности температур воздуха в приземном слое воздуха, нагреваемого солнечными лучами в закрытом прозрачными стеклами 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^[2].

Крупнейшие солнечно-тепловые электростанции на Земле |

Крупнейшие солнечные тепловые электростанции в мире

Мощность МВт	Название	Страна	Местоположение	Координаты	Тип	Примечание
392	СТЭС Айвонпа		Сан-Бернардино, Калифорния	35°34′ с. ш. 115°28′ з. д.HGЯOL	башенный	Введена в эксплуатацию 13 февраля 2014[3][4][5]
354	Solar Energy Generating Systems[en]		Пустыня Мохаве, Калифорния	35°01′54″ с. ш. 117°20′53″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	СЭС состоит из 9-ти очередей[6][7][8][9][10][11][12][13][14]
280	Mojave Solar Project[en]		Барстоу, Калифорния	35°00′40″ с. ш. 117°19′30″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	Строительство завершено в декабре 2014 года[15][16][17]
280	Solana Generating Station[en]		Аризона	32°55′ с. ш. 112°58′ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	Строительство завершено в октябре 2013 года[18][19]
250	Genesis Solar Energy Project[en]		Блайт, Калифорния	33°38′37″ с. ш. 114°59′16″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	В эксплуатации с 24 апреля 2014 года[20][21]
200	Solaben Solar Power Station[22]		Логросан, Испания	39°13′29″ с. ш. 5°23′26″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	3-я очередь закончена в июне 2012[23] 2-ая очередь закончена в октябре 2012[23] 1-ая и 6-ая очереди закончены в сентябре 2013[24]
160	СЭС Уарзазат		Марокко	30°59′40″ с. ш. 6°51′48″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	с тремя хранилищами[25][26] 1-ая очередь закончена в 2016 году
150	Solnova Solar Power Station[en]		Санлукар-ла-Майор, Испания	37°25′00″ с. ш. 06°17′20″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	1-ая и 3-я очереди завершены в мае 2010 4-ая очередь завершена в августе 2010[27][28][29][30][31]
150	Andasol Solar Power Station[en]		Гуадикс, Испания	37°13′42″ с. ш. 3°04′06″ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	Заверено строительство: Andasol 1 (2008), Andasol 2 (2009), Andasol 3 (2011). Каждый имеет тепловой резервуар рассчитанный на 7,5 часов работы.[32][33]
150	Extresol Solar Power Station[en]		Торре-де-Мигель-Сесмеро, Испания	38°39′ с. ш. 6°44′ з. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	Строительство завершено: Extresol 1 и 2 (2010), Extresol 3 (2012). Каждый имеет тепловое хранилище рассчитанное на 7,5 часов работы[23][34][35]
110	Crescent Dunes		Най, Невада	38°14′ с. ш. 117°22′ з. д.HGЯOL	башенный	в эксплуатации с сентября 2015[36]
100	KaXu Solar One[en]		ЮАР	28°53′40″ ю. ш. 19°35′53″ в. д.HGЯOL	параболоцилиндрический концентратор	с хранилищем на 2,5 часа[37]
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
550	Калифорния, США	9 000 000 солнечных модулей
550	пустыня Мохаве, Калифорния, США
300	Калифорния, США	>1 700 000 солнечных модулей
290[38]	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 в течение дня.
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[39]	455 532 солнечных модулей	132 500 [40]
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[39]	355 902 солнечных модулей	100 000[41]
80,7	Финстервальде, Германия
73	Лопбури, Таиланд	540 000 солнечных модулей	105 512
69,7	Николаевка, Крым[39]	290 048 солнечных модулей
55	Речица, Белоруссия[42][43]	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
34	Арнедо, Испания	172 000 солнечных модулей	49 936
33	Кюрбан, Франция	145 000 солнечных модулей	43 500
31,55	Митяево, Крым[39]	134 288 солнечных модулей	40 000 [44]
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[39]	30 704 солнечных модулей	9 683
1	Батагай, Якутия[45][46]	3 360 солнечных модулей крупнейшая СЭС за полярным кругом[45]
Пиковая мощность, МВт	Местонахождение	Описание	МВт·ч / год

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^[47], к примеру, на СЭС Айвонпа, в Калифорнии, в среднем одна птица погибает каждые 2 минуты^[48].

Примечания |

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

• Михаил Берёзкин. Укрощение Солнца (рус.) // Наука и жизнь : журнал. — 2013. — № 12. — С. 19—25. — ISSN 0028-1263.


• Алексей Михайлов. Солнце вместо нефти (рус.) // Профиль : журнал. — М., 2016. — 30 мая (№ 19 (953)). — С. 18-24. — ISSN 1726-0639.

Для улучшения этой статьи желательно: Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. Викифицировать статью.