ПО ЗАВЕТАМ АРХИМЕДА
А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Солнечные тепловые электростанции (СТЭС) – далекое наследие древнегреческого ученого и испытателя? Разбиралась главный эксперт департамента устойчивого развития АЦ ТЭК Мария #Смирнова.
Сначала - немного исторического экскурса:
III век до н.э. Осада Сиракуз: Считается, что Архимед с помощью бронзовых щитов защитников города сконцентрировал солнечный свет на кораблях римского флота и совершил поджог кораблей, что вынудило противника отступить
Средневековье: торможение просвещения, гонения на деятелей науки и обвинения ученых в запретной "ворожбе". Эксперименты проводить опасно, а теоретические выкладки говорят лишь о том, что подвиг Архимеда – миф
XVIII век: Естествоиспытатель и математик Жорж-Луи Бюффон посягает на достижения Архимеда и заказывает устройство, состоящее из 168 плоских зеркал общей площадью 5,82 кв. м, с помощью которого впоследствии поджигает дерево на расстоянии 50 м. Так идея использования тепловой энергии света перепрыгнула из античности сразу в эпоху Просвещения
Сегодня зеркала используются в качестве концентраторов, в том числе и для сбора тепловой солнечной энергии.
Итак, в солнечной энергетике сегодня наиболее распространены концентраторы трех видов:
1. Гелиостаты (КПД – до 20%; стоимость энергии – $0,15/кВт*ч).
Плоские зеркала, обращенные на единый приемник, находящийся на возвышении – вершине "солнечной башни". Сам приемник чаще всего состоит из соли высокой температуры плавления, в результате чего теплоотдача идет непрерывно и размеренно в процессе обратного застывания
2. Параболические концентраторы (КПД – 22-24% (31,5% – лабораторный максимум); стоимость энергии – $0,09—0,12/кВт*ч).
Зеркальная поверхность параболической формы концентрирует пучок света в точке, в которой может быть расположен двигатель Стирлинга или Брайтона по преобразованию тепловой энергии в электрическую
3. Параболоцентрические концентраторы (КПД – до 55% (оптическая эффективность) + потери преобразования тепловой энергии; стоимость энергии – $0,12/кВт*ч).
Вогнутое зеркало с линией фокуса (вместо точки, как в предыдущих случаях), в которой расположена трубка с теплоносителем. Концентраторы объединены в линию; трубки – в замкнутый контур, что позволяет жидкости постоянно циркулировать, перемещая тепло к паровой турбине (к примеру) для полезного использования.
Однако технология получения энергии из солнечного тепла уступает по популярности солнечным панелям, работающим на фотовольтаническом эффекте:
• Фотопанели монокристалические (КПД ~ 25,4%; стоимость энергии – $0,035/кВт*ч)
• Фотопанели поликристалические (КПД ~ 24,4%; стоимость энергии – $0,06/кВт*ч)
• Фотопанели тандемные пировскитные (КПД ~ 33,5%; стоимость энергии – $0,049/кВт*ч)
Во-первых, фотопанели не требуют хрупкого дополнительного оборудования в виде линз и зеркал. Во-вторых, они могут работать и в менее благоприятных погодных условиях – в холодном климате или в условиях рассеянного света (высокой облачности).
Ну и, в-третьих, не зря эта статья началась с дани памяти Архимеда. Историческая справка и пища для размышлений о том, что может произойти, если в результате ошибки настроек в фокусе технологий 21 века окажется что-то иное, а не запланированный тугоплавкий теплоприемник.
Тем не менее из-за доступности сырья элементов системы, экологичности утилизации материалов, достаточно высокого КПД системы и отсутствия проблем перегрева проекты солнечной генерации на основе тепла все еще реализуются. Так, буквально неделю назад в ЮАР была введена в строй солнечная ТЭС мощностью 100 МВт.
Хотя стоит отметить, что конкретно этот проект был реализован, скорее, по инерции. Начатый в 2014 г. во времена меньшей доступности кремниевых фотоэлектрических панелей и несколько раз сменивший владельцев, он все-таки был завершен 10 лет спустя.
#стэс #юар #архимед #а_знаете_ли_вы
А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Солнечные тепловые электростанции (СТЭС) – далекое наследие древнегреческого ученого и испытателя? Разбиралась главный эксперт департамента устойчивого развития АЦ ТЭК Мария #Смирнова.
Сначала - немного исторического экскурса:
III век до н.э. Осада Сиракуз: Считается, что Архимед с помощью бронзовых щитов защитников города сконцентрировал солнечный свет на кораблях римского флота и совершил поджог кораблей, что вынудило противника отступить
Средневековье: торможение просвещения, гонения на деятелей науки и обвинения ученых в запретной "ворожбе". Эксперименты проводить опасно, а теоретические выкладки говорят лишь о том, что подвиг Архимеда – миф
XVIII век: Естествоиспытатель и математик Жорж-Луи Бюффон посягает на достижения Архимеда и заказывает устройство, состоящее из 168 плоских зеркал общей площадью 5,82 кв. м, с помощью которого впоследствии поджигает дерево на расстоянии 50 м. Так идея использования тепловой энергии света перепрыгнула из античности сразу в эпоху Просвещения
Сегодня зеркала используются в качестве концентраторов, в том числе и для сбора тепловой солнечной энергии.
Итак, в солнечной энергетике сегодня наиболее распространены концентраторы трех видов:
1. Гелиостаты (КПД – до 20%; стоимость энергии – $0,15/кВт*ч).
Плоские зеркала, обращенные на единый приемник, находящийся на возвышении – вершине "солнечной башни". Сам приемник чаще всего состоит из соли высокой температуры плавления, в результате чего теплоотдача идет непрерывно и размеренно в процессе обратного застывания
2. Параболические концентраторы (КПД – 22-24% (31,5% – лабораторный максимум); стоимость энергии – $0,09—0,12/кВт*ч).
Зеркальная поверхность параболической формы концентрирует пучок света в точке, в которой может быть расположен двигатель Стирлинга или Брайтона по преобразованию тепловой энергии в электрическую
3. Параболоцентрические концентраторы (КПД – до 55% (оптическая эффективность) + потери преобразования тепловой энергии; стоимость энергии – $0,12/кВт*ч).
Вогнутое зеркало с линией фокуса (вместо точки, как в предыдущих случаях), в которой расположена трубка с теплоносителем. Концентраторы объединены в линию; трубки – в замкнутый контур, что позволяет жидкости постоянно циркулировать, перемещая тепло к паровой турбине (к примеру) для полезного использования.
Однако технология получения энергии из солнечного тепла уступает по популярности солнечным панелям, работающим на фотовольтаническом эффекте:
• Фотопанели монокристалические (КПД ~ 25,4%; стоимость энергии – $0,035/кВт*ч)
• Фотопанели поликристалические (КПД ~ 24,4%; стоимость энергии – $0,06/кВт*ч)
• Фотопанели тандемные пировскитные (КПД ~ 33,5%; стоимость энергии – $0,049/кВт*ч)
Во-первых, фотопанели не требуют хрупкого дополнительного оборудования в виде линз и зеркал. Во-вторых, они могут работать и в менее благоприятных погодных условиях – в холодном климате или в условиях рассеянного света (высокой облачности).
Ну и, в-третьих, не зря эта статья началась с дани памяти Архимеда. Историческая справка и пища для размышлений о том, что может произойти, если в результате ошибки настроек в фокусе технологий 21 века окажется что-то иное, а не запланированный тугоплавкий теплоприемник.
Тем не менее из-за доступности сырья элементов системы, экологичности утилизации материалов, достаточно высокого КПД системы и отсутствия проблем перегрева проекты солнечной генерации на основе тепла все еще реализуются. Так, буквально неделю назад в ЮАР была введена в строй солнечная ТЭС мощностью 100 МВт.
Хотя стоит отметить, что конкретно этот проект был реализован, скорее, по инерции. Начатый в 2014 г. во времена меньшей доступности кремниевых фотоэлектрических панелей и несколько раз сменивший владельцев, он все-таки был завершен 10 лет спустя.
#стэс #юар #архимед #а_знаете_ли_вы
