РОЛЬ МИРОВОЙ ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ
Данатарова Махри Силапбердиевна (преподователь),
Ширлиева Огулгозель Сапаровна (преподователь),
Нурсахедов Мердан Какамырадович (преподователь),
Язбердиев Арслан (студент АДиГД-2)
Государственный энергетический институт Туркменистана
Солнечная энергетика делится на 3 направления: солнечные водонагревательные установки; солнечная электростанция; фотоэлектрические преобразователи. Установка солнечного водонагревателя обычно представляет собой плоский солнечный коллектор, в котором вода нагревается воздухом или другими теплоносителями. Данная конструкция характеризуется размером обогреваемой площади. Общая площадь солнечных коллекторов в мире достигает 50-60 миллионов м2, что соответствует 5-7 миллионам кубических метров в год. Солнечные электростанции (СЭС) преобразуют энергию солнечного излучения в электричество двумя способами:
1.Солнечные электростанции преобразуют солнечную энергию непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического генератора.
2.Термодинамические солнечные электростанции – преобразуют солнечную энергию в тепло, а затем в электричество; Мощность термодинамических солнечных электростанций (фотоэлектрических) выше мощности солнечных электростанций.
Термодинамические солнечные электростанции. В термодинамических солнечных электростанциях используются теплообменные элементы со светопоглощающим покрытием. Он может поглощать до 97% солнечного света. Эти элементы могут нагреваться до 2000 С и более даже при помощи обычного солнечного света. С их помощью в обычных паровых котлах вода преобразуется в пар, что позволяет получить эффективный термодинамический (цикловой) цикл в паровой турбине. КПД солнечной паротурбинной установки ПТК может достигать 20%. На основе этого эффекта был разработан проект солнечной электростанции. Его источник энергии наполнен водяным паром. Внешняя часть цилиндра пропускает солнечные лучи, а внутренняя покрыта светопоглощающим покрытием, позволяющим нагревать основание цилиндра до 150-1800 С. Уловленный пар будет иметь температуру 130-1500 С и давление, равное атмосферному. Пар производится путем впрыскивания воды в цилиндр с перегретым паром.
Пар в цилиндре перекачивается по гибкому паровому трубопроводу в паровую турбину и преобразуется в воду в конденсаторе на выходе из турбины. Из него вода подается в цилиндр с помощью насоса. Такая электростанция может работать ночью из-за пара, который накапливается за день. В течение дня мощность турбогенератора можно регулировать в соответствии с потребностями. Основная проблема – способ размещения солнечных батарей на электростанциях. Такие электростанции могут располагаться на суше, на море или в горах. Каждое выполненная работа имеет свои плюсы и минусы. Здесь надо учитывать длину паропровода, расположение турбогенератора и то, что цилиндры не мешают движению самолета. Есть и другие способы улавливания солнечной энергии, и если все проблемы удастся решить, спрос на такую продукцию может стать практически безграничным. С помощью новых разработок можно будет обеспечить энергией труднодоступные районы, снизить расход топлива в крупных городах, защитить окружающую среду от чрезмерного загрязнения выбросами вредных веществ. Схема и элементы конструкции, работающей на солнечной энергии (основной элемент – солнечный коллектор).
Рис. 1. Схема и элементы Солнечной системы
1-Солнечный коллектор; 2-Емкость Солнечной системы; 3-всасыватель;4- дополнительный источник тепла; 5- место доставки холодной воды; 6- потребитель.
Считается, что источник энергии солнечного света меняется со временем. Чтобы компенсировать его недостаток, в солнечную систему добавляются тепловые аккумуляторы. Для хранения тепла могут использоваться твердые и жидкие теплоносители [1].
Также возможно использовать состояние фазового перехода некоторых веществ. Выбор теплоносителя в системе хранения обычно зависит от характера использования солнечной энергии. Теплая вода используется для нагрева воды для хранения. Если воздух в коллекторе нагрет, то тепло удобно хранить в солнечных аккумуляторах. Преимуществом этих способов накопления является простота реализации, а недостатком – малость аккумуляторной коробки и, соответственно, размеров конструкции. Солнечные панели являются основным компонентом фотоэлектрических солнечных электростанций. Они состоят из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов и могут преобразовывать солнечную энергию непосредственно в электричество. Фотоэлектрические преобразователи надежны, стабильны и имеют практически неограниченный срок службы. Они могут отражать как прямой, так и рассеянный солнечный свет. Малый вес, простота обслуживания, модульная конструкция позволяют создавать любые силовые установки. К недостаткам солнечных панелей относятся высокие излучатели и низкая эффективность ПТК. Солнечные батареи здесь используются для питания маломощных автономных потребителей, питания радионавигации и маломощной электроники, а также для привода экспериментальных электромобилей и самолетов. Мы надеемся, что в будущем можно будет воспользоваться его важными методами для отопления и подачи электроэнергии в жилые дома. Сочетание теплового насоса и солнечной системы имеет следующие преимущества: тепловые насосы можно использовать для коллекторов с низкой энергетической производительностью, недостаточной для отопления в пасмурную погоду. Отвод тепла от первого контура коллектора осуществляется за счет охлаждения теплоносителя, что повышает эффективность работы коллекторов.Радиатор – это конструкция, позволяющая «поглощать» (преобразовывать) тепловую энергию от низкопотенциального источника тепла. Низкопотенциальный источник тепла – это низкотемпературный источник тепла. Например, в качестве низкопотенциального источника можно использовать любой источник с температурой, близкой к 0℃, и с помощью теплоотвода эта энергия преобразуется для обогрева дома зимой. Низкопотенциальное тепло земли или почвы относится к теплу из-под земли, вод горячих источников и окружающего воздуха. Согласно второму закону термодинамики, тепло не может самопроизвольно передаваться от менее нагретого тела к более нагретому телу. Однако радиатор не нарушает этот закон: необходимо совершить некоторую работу для передачи тепла от менее нагретого тела к более нагретому телу. Например, механическая работа компрессора передается радиаторам, работающим от компрессора. Процесс, происходящий в радиаторе, аналогичен обратному термодинамическому явлению в холодильнике. В зависимости от предполагаемой функции (горячее водоснабжение или отопление) существуют различные классы тепловых насосов: компрессионный тепловой насос и абсорбционный тепловой насос.
Компрессионный тепловой насос состоит из следующих основных компонентов, соединенных последовательно трансмиссионными трубами: испарителя, компрессора, конденсатора и дросселя. В замкнутом контуре циркулирует рабочее тело, оно (хладагент) вызывает «поток» тепловой энергии. Хладагент имеет низкую температуру кипения и, следовательно, его реформация также происходит при низкой температуре. При выборе хладагента необходимо соблюдать следующие требования: температура риформинга хладагента должна быть ниже температуры низкопотенциального источника, он должен быть экологически безопасным и безвредным.
Рис. 2. Принципиальная схема компрессорного радиатора
ЛИТЕРАТУРА
1.М. Данатарова, М. Сарыев, Ш. Аллакулыев. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики.–А.: Издательство,,Ylym”2020.
