Гелиостанция

Гелиостанция – это такая электростанция, которая вырабатывает электроэнергию путем преобразования энергии солнца. Под солнечной энергией понимается совокупность всех видов энергий, излучаемых солнцем (тепло, свет др.).

Принцип работы гелиостанции:

Данные электростанции основаны на принципе концентрирования солнечной энергии с определенной площади в одной точке, где она преобразуется в тепловую энергию, а далее тепловая энергия традиционными способами преобразуется в электрическую.

Для лучшего понимания принципа действия гелиостанций рассмотрим некоторые их типы.

Башенная гелиостанция

В центре солнечной электростанции сооружена башня. Высота её может варьироваться от 18 до 24 метров в зависимости от мощности. На вершине башни расположена емкость с теплоносителем – обычно используют воду, как самый дешевый и распространенный теплоноситель. Для лучшего поглощения энергии солнца резервуар с теплоносителем окрашивают в черный цвет. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются зеркала, направляющие солнечную энергию на емкость с теплоносителем. В зависимости от положения солнца на небе приходится постоянно подстраивать зеркала, чтобы отраженный от них солнечный свет всегда попадал на верхушку башни и нагревал воду. Температура в резервуаре может достигает 700 градусов. Перегретый пар, отводимый от резервуара крутит турбины используемые на обычных теплоэлектростанциях. На гелиостанциях такого типа можно достигнуть достаточно большого КПД – примерно 20%.

Рис. 1 Башенная гелиостанция

Рис. 2 Гелиостанция Оделлио во Франции вырабатывает энергию из солнечных лучей

Гелиостанции основанные на этом принципе могут быть и тарельчатыми, с параболическими концентраторами. Отличия их в конструкции. Станция состоит из отдельных модулей – зеркальных тарелок или концентраторов. Такие станции могут состоять как из одного модуля, так и из нескольких десятков, работающих как единое целое.

Рис 3. Тарельчатая гелиостанция

Рис 4 Гелиостанция использующая параболические концентраторы

Еще одна гелиостанция с отличным принципом действия  от вышеуказанных строится в Австралии. Проектная мощность 200 МВт.

В центре станции располагается вертикальная труба, выполненная из железобетона, внутри которой установлен турбогенератор. Вокруг трубы находится гелиоколлектор, представляющий из себя своего рода «теплицы», радиально расходящиеся во все стороны от центральной установки. Такая компоновка позволяет улавливать ветер, дующий с любой стороны, и направлять его внутрь трубы. Гелиоколлектор изготовлен из светопроницаемого материала, внутри которого под действием солнечных лучей нагревается воздух. Разогретый в «теплицах» воздух направляется к центру станции – в вертикальную трубу. Из-за разницы температур в трубе возникает тяга, и поднимающийся вверх по трубе разогретый воздух вращает лопатки турбины. Далее выработка электроэнергии происходит классическим способом. Механическая энергия от вращающейся турбины передается на генератор, который в свою очередь преобразует механическую энергию в электрическую.

В настоящее время уже стала обычной гелиостанция на солнечных батареях. Однако надо признать, что данный тип гелиостанций использует солнечную энергею не в полной мере.

Рис. 5 Гелиостанция на солнечных батареях

Достоинства гелиостанций:

Гелиостанции являются автономными и не требуют для своей работы других источников энергии, кроме солнечной.

Солнечная энергия является возобновляемым, а точнее практически неисчерпаемым ресурсом.

Отсутствуют побочные продукты производства, а следовательно загрязнение ими окружающей среды.

Недостатки гелиостанций

Возможность использования только в широтах с большим количеством солнечных дней.

Громоздкость конструкции – чтобы получить достаточную мощность необходима большая площаль сбора солнечной энергии.

Сложность управления и содержания – серкала и фотоэлементы необходимо направлять на солнце и в течении дня корректировать их положение, очищать от загрязнений.

Возможно использование только в дневное время.