Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ НАЛИЧИЯ ИЛИ ОТСУТСТВИЯ ПАРООБРАЗОВАНИЯ В ПРИЕМНИКАХ СЭС С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НА КОНСТРУКЦИЮ АККУМУЛЯТОРОВ ТЕПЛА'

ВЛИЯНИЕ НАЛИЧИЯ ИЛИ ОТСУТСТВИЯ ПАРООБРАЗОВАНИЯ В ПРИЕМНИКАХ СЭС С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НА КОНСТРУКЦИЮ АККУМУЛЯТОРОВ ТЕПЛА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
20
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОНЦЕНТРИРУЮЩИЕ СОЛНЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ / ПРИЕМНИК СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ / SOLAR RECEIVER / БАШЕННЫЕ И ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ / TOWER SOLAR PLANT OR PLANTS WITH PARABOLIC TROUGHS / НАЛИЧИЕ ИЛИ ОТСУТСТВИЕ ПАРООБРАЗОВАНИЯ / OCCURRENCE OR ABSENCE OF STEAM GENERATION / КОНСТРУКЦИЯ АККУМУЛЯТОРА / CONSTRUCTION OF THE BATTERY / SOLAR POWER PLANT WITH CONCENTRATORS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кабаков Владимир Исаакович, Ерошенко Владимир Михайлович

Рассматривается прогресс в развитии и совершенствовании некоторых солнечных энергоустановок с использованием концентрирующих систем и тепловых аккумуляторов, предложенных, в частности, в ЭНИН. Описаны как сами системы, так и принципы действия аккумуляторов тепла в зависимости от наличия или отсутствия парообразования в приемниках солнечной энергии. Рассмотрены такие различные по конструкции СЭС, содержащие аккумуляторы тепла, как башенные СЭС и СЭС с параболоцилиндрическими концентраторами, причем как предложенные или разрабатываемые, так и уже действующие.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of steam generation occurrence or absence in solar receivers of CPS on the design of heat accumulators

The progress in development and improvement of some solar power plants using the concentrators and heat accumulators, which were suggested, in particular, in ENIN, is under consideration. Both the systems and the principles of heat accumulators action depending on occurrence of absence of steam generation in solar energy receivers are described. The operation of such different in constructions CPS’s as tower solar plant or plants with parabolic troughs containing the heat accumulators and operating currently in the world are discussed.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ НАЛИЧИЯ ИЛИ ОТСУТСТВИЯ ПАРООБРАЗОВАНИЯ В ПРИЕМНИКАХ СЭС С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НА КОНСТРУКЦИЮ АККУМУЛЯТОРОВ ТЕПЛА»

Статья поступила в редакцию 24.02.12. Ред. рег. № 1250

The article has entered in publishing office 24.02.12. Ed. reg. No. 1250

УДК 631.171, 662.997.93

ВЛИЯНИЕ НАЛИЧИЯ ИЛИ ОТСУТСТВИЯ ПАРООБРАЗОВАНИЯ В ПРИЕМНИКАХ СЭС С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НА КОНСТРУКЦИЮ АККУМУЛЯТОРОВ ТЕПЛА

В.И. Кабаков, В.М. Ерошенко

Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского (ЭНИН) 119991 Москва, Ленинский пр., д. 19 Тел.: 7 (495) 770-34-18, факс: 7 (495) 770-31-03, e-mail: vikab@eninnet.ru

Заключение совета рецензентов: 11.03.12 Заключение совета экспертов: 15.03.12 Принято к публикации: 20.03.12

Рассматривается прогресс в развитии и совершенствовании некоторых солнечных энергоустановок с использованием концентрирующих систем и тепловых аккумуляторов, предложенных, в частности, в ЭНИН. Описаны как сами системы, так и принципы действия аккумуляторов тепла в зависимости от наличия или отсутствия парообразования в приемниках солнечной энергии. Рассмотрены такие различные по конструкции СЭС, содержащие аккумуляторы тепла, как башенные СЭС и СЭС с параболоцилиндрическими концентраторами, причем как предложенные или разрабатываемые, так и уже действующие.

Ключевые слова: концентрирующие солнечные установки, приемник солнечной энергии, башенные и параболоцилиндриче-ские установки, наличие или отсутствие парообразования, конструкция аккумулятора.

INFLUENCE OF STEAM GENERATION OCCURENCE OR ABSENCE IN SOLAR RECEIVERS OF CPS ON THE DESIGN OF HEAT ACCUMULATORS

V.I. Kabakov, V.M. Yeroshenko

Krzhizhanovsky Power Engineering Institute (ENIN) 19 Leninsky ave., 119991, Moscow, Russia Tel.: 7 (495) 770-34-18, fax: 7 (495) 770-31-03, e-mail: vikab@eninnet.ru

Referred: 11.03.12 Expertise: 15.03.12 Accepted: 20.03.12

The progress in development and improvement of some solar power plants using the concentrators and heat accumulators, which were suggested, in particular, in ENIN, is under consideration. Both the systems and the principles of heat accumulators action depending on occurrence of absence of steam generation in solar energy receivers are described. The operation of such different in constructions CPS's as tower solar plant or plants with parabolic troughs containing the heat accumulators and operating currently in the world are discussed.

Keywords: solar power plant with concentrators, solar receiver, tower solar plant or plants with parabolic troughs, occurrence or absence of steam generation, construction of the battery.

Статья является продолжением статьи [1] в данном номере журнала, посвященной общим вопросам использования аккумуляторов в СЭС с концентраторами. В [1] описаны схемы и результаты изучения некоторых солнечных энергоустановок с использованием концентрирующих систем и аккумуляторов, предложенных, в частности, в ЭНИН и позволяющих облегчить и организовать запуск установок и повысить время их функционирования. Упор в данной статье сделан на прогрессе в совершенствовании таких систем с тепловыми аккумуляторами (ТА),

наблюдаемом в последнее время в мире. Описаны как некоторые системы, так и принципы действия ТА в зависимости от наличия парообразования в приемниках солнечной энергии. Если в [1] рассматривались аккумуляторы горячей воды (АГВ) и электрохимические аккумуляторы, то здесь присутствуют только ТА. В пароводяных аккумуляторах (ПВА) используется скрытая теплота парообразования, в других ТА используются фазовые переходы (АФП), а вернее - теплота плавления таких теплоаккумули-рующих материалов, как соли, эвтектика солей и

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03 (107) 2012 я © Научно-технический центр «TATA», 2012 ^ J

биметаллические соединения [2]. В [2] показано, что системы с АГВ и ПВА более эффективны, чем системы с АФП, поскольку обеспечивают более эффективный и стабильный процесс теплообмена во время зарядки и разрядки ТА, что особенно эффективно для комбинированных солнечно-топливных электростанций (ТСЭС). Пока проблему создают лишь материал, конструкция и теплоизоляция дорогих корпусов ТА.

В целом же ТА обеспечивают регулирование мощности ТСЭС и обеспечивают значительную экономию органического топлива. Режим разряда ТА определяется нагрузкой в энергосистеме и позволяет в достаточно широких пределах осуществлять регулирование мощности в рамках суточного и недельного графиков. При этом режим ТСЭС можно согласовывать с графиком нагрузки энергосистемы.

Далее рассматриваются различные по конструкции СЭС: башенные СЭС и СЭС с параболоцилинд-рическими концентраторами. Причем рассмотрены как предложенные и разрабатываемые, так и уже действующие в мире установки с ТА. Такая казавшаяся неправдоподобной цель, как достижение на таких солнечных установках непрерывной выработ-

ки энергии при переменной и порой просто отсутствующей во времени солнечной радиации, теперь становится реальной и вполне осуществимой.

Солнечные башенные СЭС с аккумуляторами тепла

Рассмотрение начинаем со схемы, типичной для новых башенных СЭС. Впервые идея о башенной СЭС была предложена в ЭНИН более полувека назад. Схема современной станции существенно отличается от той СЭС-5, которая сооружалась под научным руководством ЭНИН в Крыму, а также от тех зарубежных башенных СЭС, которые сооружались за рубежом вслед за ЭНИНовской установкой и в принципе повторяли ее схему с некоторыми изменениями, касающимися, например, конструкции приемника солнечного излучения, являвшегося в случае СЭС-5 и последовавших за нею американских, японских и испанских башенных СЭС парогенератором установки [3, 4]. Схема солнечной башенной станции по названной авторами за рубежом новой технологии показана на рис. 1.

Рис. 1. СЭС в шт. Невада с использованием центрального приемника, располагаемого на башне, расплавов солей и баков-аккумуляторов: 1 - поле гелиостатов; 2 - гелиостаты; 3 - система с расплавом солей; 4 - энергоблок; 5 - система

аккумулирования тепла; 6 - башня; 7 - приемник; 8 - генератор; 9 - генератор с паровой турбиной; 10 - конденсатор; 11 - пар; 12 - пар вторичного перегрева; 13 - солевой расплав; 14 - перегреватель; 15 - промежуточный перегреватель; 16 - бак для конденсата; 17 - парогенератор; 18 - теплообменник; 19 - холодный расплав; 20 - контур с расплавом солей Fig. 1. SPR in St. Nevada using the central receiver located at a tower, salted melts and accumulators' tanks: 1 - heliostats' field; 2 - heliostats; 3 - system with salted melts; 4 - power unit; 5 - system with heat accumulation; 6 - tower; 7 - concentrated solar energy receiver; 8 - generator; 9 - generator with steam turbine; 10 - condenser; 11 - steam; 12 - steam of reheat; 13 - salted melt; 14 - superheater; 15 - reheater; 16 - tank for condensate; 17 - steam generator; 18 - heat exchanger;

19 - cold melt; 20 - loop with salted melt

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03 (107) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

Основное отличие состоит в том, что в качестве теплоносителя для теплосъема в полостном приемнике солнечной энергии используется теперь не вода, а расплав солей (селитра натрия - 60% и селитра калия - 40%). Парогенератор не находится теперь на башне, а станция оборудована аккумуляторами тепла. Сооружение станции начнется в конце 2013 г. в Топопахе, шт. Невада. Разработчики и изготовители заверяют, что эта башенная СЭС, несмотря на высокую стоимость выполнения системы аккумулирования тепла, будет иметь самую низкую для таких СЭС стоимость 1 кВт-ч и сможет конкурировать с фотоэлектрическими установками [5].

Аналогичная установка, только мощностью 10 МВт, уже работала в конце 90-х годов в Калифорнии. Использовалась та же технология с концентраторами и расплавом солей К и №. Именно эта технология постепенно стала превалирующей для КСЭС (СЭС с концентраторами). За это время стоимость 1 кВт-ч удалось существенно понизить, и она продолжает снижаться. Одной из главных причин является использование в башенных и других КСЭС аккумулирования тепла, что отличает их от других видов использования солнечной энергии, например, от фотоэлектрических СЭС. Преимуществом башенных СЭС является также система сбора солнечной тепло-

вой энергии в центральном приемнике. Комбинация двух этих моментов дает общепризнанный экономический эффект башенной СЭС с расплавом солей, который все шире используется в мире в качестве теплоносителя. Сами аккумуляторы являются неотъемлемой частью системы, в которой устраняются недостатки от использования, например, терминола, использовавшегося в установках ЛУЗ (известной израильско-американской фирмы, которая в настоящее время полностью куплена и принадлежит немецкой фирме «Сименс»), для которого верхняя температура в цикле была ниже, чем в новых установках. Можно согласиться с общепринятым мнением, что только создание низкозатратной высокотемпературной системы аккумулирования сможет сделать КСЭС конкурентоспособными при производстве электроэнергии.

Предполагается, что в проектируемой башенной СЭС с аккумуляторами на расплаве солей в Абен-гоне (шт. Аризона) аккумуляторы тепла будут подсоединены непосредственно к энергоустановке (см. рис. 1). Величину потерь тепла при транспортировке расплава солей к системе аккумулирования можно будет определить только при реальной работе таких СЭС.

Рис. 2. Первая коммерческая испанская башенная электростанция Gemasolar с использованием новой технологии (расплав солей и аккумулирование тепла): 1 - гелиостаты; 2 - бак 1; 3 - башня с приемником; 4 - бак 2; 5 - парогенератор; 6 - турбина; 7 - генератор электрической энергии; 8 трансформатор Fig. 2. The first commercial tower plant Gemasolar using the new technology (salted melt and heat accumulation): 1 - heliostats; 2 - tank 1; 3 - tower with receiver; 4 - tank 2; 5 - steam generator; 6 - turbine; 7 - electricity generator; 8 - transformer

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03 (107) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012

Еще раз подчеркнем, что аккумуляторы позволяют таким СЭС работать даже в периоды облачности и когда солнечные лучи вообще не попадают на гелиостаты. Операторы таких СЭС запасают избыточное тепло в баках-аккумуляторах и расходуют его для производства электроэнергии в это, а также в ночное время. Отметим также, что в башенных СЭС благодаря высокой рабочей температуре на выходе приемника (до 560 °С), каждый килограмм расплава солей содержит в 3 раза больше тепла, чем в установках с ПЦК. Отсутствие в башенных СЭС соединительных труб, мобильной системы трубопроводов, шарнирных соединений труб и термического масла, свойственных системам с ПЦК, исключает возможность возникновения пожаров и загрязнения почвы в результате утечек, а поскольку жидкости концентрируются на меньших площадях, это приводит к меньшим потерям тепла и расходам на обслуживание. К тому же одна и та же жидкость используется в приемнике солнечной энергии и в аккумуляторе, что исключает необходимость иметь теплообменник. А поскольку расплав солей достигает высоких температур, это позволяет оператору оптимизировать термодинамический КПД парового цикла. Низкое давление пара солей (смесь селитр натрия и калия) позволяет иметь тонкостенные трубы, а сами нитратные соли относительно недороги, не воспламеняются и не токсичны.

Напомним, что мы предложили использовать для тех же целей теплоноситель с красителем [6].

Весной 2011 г. состоялся ввод в действие такой башенной СЭС фирмы «Оетазо1аг» в Испании [7] (рис. 2). Она содержит 2650 гелиостатов и концентрирует лучи с площади 300000 м2. Расплав солей, нагнетаемый к «горячему пятну» приемника, опускается затем в баки, где хранится при 565 °С. Если уровень расплава солей в баке приближается к установленному минимуму, операторы начинают прокачивать расплав к парогенератору с требуемым расходом, чтобы обеспечить паром паровую турбину, связанную с электрогенератором. В случае, когда солнечная энергия собрана в аккумуляторе тепла при полном его заполнении, установка по существу перестает быть солнечной, а работает с надежностью и управляемостью обычной ТЭС.

На станции ОетаБо1аг высокотемпературный приемник, работающий на расплаве солей, располагается на башне высотой 140 м, общая отражающая поверхность гелиостатов 304750 м2, а их число 2650. Общая площадь размещения гелиостатов 195 га; тепловая мощность солнечного приемника 120 МВттепл, что обеспечивает 15 часов непрерывной работы турбины. Мощность турбоустановки 19,9 МВтэл; годовая выработка электроэнергии 110 ГВт-ч; коэффициент использования мощности 75%; по оценкам авторов проекта, экономия от снижения выбросов СО2 составляет 30000 т/год.

К недостатку расплава солей относится высокая температура его замерзания. Рекомендуемый нами

теплоноситель с красителем [6] имеет более низкую температуру замерзания при его низкой стоимости, низкой коррозионной и хорошей тепловой устойчивости. Важно, что когда центральный приемник башенной СЭС не используется, оставшийся в системе расплав солей дренируется в баки-аккумуляторы, что позволяет оператору избегать трудностей при его использовании в качестве рабочей жидкости.

Установки с непосредственным парообразованием в приемниках параболоцилиндрических концентраторов при наличии аккумуляторов тепла

Переходим теперь к КСЭС с параболоцилиндри-ческими концентраторами. Рассмотрим два подхода: один из них - это установка ЭНИН по патенту [8], второй - реализуемый на опытной установке в Кар-бонерах (Испания), в которой используются аккумуляторы тепла с фазовыми переходами.

Первый из подходов отличается тем, что солнечная установка (рис. 3), предложенная нами в ЭНИН, в дополнение к полям с ПЦК 1 и 2 имеет еще поле ПЦК, на приемниках которых установлены охлаждаемые водой фотомодули 18, а приемники выполняют в схеме роль экономайзера. Установка имеет еще аккумулятор-сепаратор пара и горячей воды 7. Как и другие описанные выше аккумуляторы, он предназначен для сглаживания в потребности пара и горячей воды при колебаниях солнечной радиации. Нами было также предложено использовать в этой установке газотурбинную установку 27, отходящие газы после которой подавались бы в котел 6.

Недавно введенная в строй установка в Марокко [9] также имеет солнечную и газотурбинную части. Но наша установка предложена в 1995 г., а установка в Марокко запущена в 2010 г. Несмотря на такой сдвиг во времени, подходы к решению проблемы во многом совпадают. Гибридная установка в Марокко имеет мощность 470 МВт, причем общая мощность, обеспечиваемая ПЦК, составляет 20 МВт, а отражающая поверхность ПЦК - 180000 м2. Остальные 450 МВт вырабатываются двумя газовыми турбинами, каждая по 150 МВт, и паровой турбиной (150 МВт).

Солнечные части в двух установках (показанной на рис. 3 и установки в Марокко) являются различными.

Возвращаясь к установке на рис. 3, отметим, что нами был проведен большой объем работ по разработке солнечной части схемы и по отдельным ее узлам. Теоретически были определены условия оптимальной формы приемника с точки зрения равномерности потока солнечного излучения от ПЦК на фотоэлектрических модулях при их размещении на поверхности приемников ПЦК. Были также изучены гидродинамика и теплообмен в приемниках и даны рекомендации по оптимальному охлаждению фотоэлементов, устанавливаемых на приемнике, особенно в последней по потоку их части. Эти наши работы указаны в [1]. Были проведены также иссле-

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03 (107) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

дования по системе соединительных трубопроводов и конструкции вакуумированного приемника. Отметим, что принцип действия аккумулятора в схеме на рис. 3 иной, чем у аккумуляторов в установках, представленных далее. Тем не менее, основная функция аккумуляторов в солнечных установках -продлить работу солнечной установки в периоды низкой или отсутствующей солнечной радиации. К рассматриваемым в данной статье солнечным установкам с парообразованием в приемниках ПЦК относится и наша водоподъемная установка [10-12], схема которой включает аккумуляторы и которая рассмотрена в [1].

Переходим теперь к солнечным установкам с непосредственным парообразованием в приемниках ПЦК, содержащих аккумуляторы с фазовыми переходами. Тепловые аккумуляторы, в том числе с фазовыми переходами, активно разрабатывались в ЭНИН в

80-90-е годы применительно к атомным электростанциям [2]. Недавно солнечная установка с таким тепловым аккумулятором была создана немецко-испанским консорциумом, включающим фирмы DLR и Endesa [13]. Опытная установка расположена в Карбонарах (Испания). Целью работ на установке, проведенных весной и летом 2011 г., были испытания всей системы и ее отдельных элементов, т.е. выполнялась работа, аналогичная нашей. Основным вопросом, как и у нас, являлись гибкие соединения труб в системе приемников ПЦК, которые необходимы для обеспечения вращения ПЦК при слежении за солнцем, а также соединения труб приемника с системой аккумулирования тепла. В данном случае эта система основана на скрытой теплоте фазового перехода соли (натриевой селитры) и работает при температуре 305 °С. Соль поглощает энергию при переходе из своего твердого состояния в жидкое.

Рис. 3. Схема модульной комбинированной солнечной электростанции с парообразованием в приемниках основного поля ПЦК: 1 и 2 - поля с ПЦК; 3 - ПЦК; 4 - приемники; 5 - сепаратор; 6 - котел; 7 - аккумулятор; 8 - паровая турбина; 9 - конденсатор; 10, 13, 23 - насосы; 11, 14 - демпферы; 12 - разделитель газов; 15 - генератор; 16, 17 - теплообменники; 18 - фотомодули; 19 - вспомогательные поля с ПЦК; 20 - инвертор; 21 - приемник; 22 - сборник конденсата; 23 - компрессор; 25 - обогреватель; 26 - камера сгорания; 27 - газовая турбина; 28 - генератор; 29-49 - регулирующие клапаны Fig. 3. Schematic diagram of modular solar power plant with steam generation in the receivers of PTC main field: 1 and 2 - main PTC fields; 3 - PTC; 4 - receivers; 5 - separator; 6 - boiler; 7 - accumulator; 8 - steam turbine; 9 - condenser; 10, 13, 23 - pumps; 11, 14 - dampers; 12 - gas separator; 15 - generator; 16, 17 - heat exchangers; 18 - PV-modules; 19 - auxiliary PTC field; 20 - inverter; 21 - receivers; 22 - collection of condensate; 23 - compressor; 25 - heater; 26 - combustion chamber; 27 - gas turbine; 28 - generator; 29-49 - control valves

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03 (107) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012

Преимуществом такой системы является ее способность аккумулировать большие количества энергии в малом объеме и с минимальным изменением температуры. Энергия в системе очень эффективно передается и поглощается путем фазового перехода при постоянной температуре. На пилотной установке в Карбонарах проведены испытания новой комбинированной системы аккумулирования в режиме ее нормальной работы и при известных условиях. Такая система необходима для успешного функционирования установок с непосредственным парообразованием в приемниках ПЦК. Важно, что в обоих рассмотренных в данном разделе вариантах аккумулирования при непосредственном парообразовании в приемниках ПЦК существует возможность поддержания более высокой температуры пара, чем в случае использования синтетического масла (ЛУЗ) или расплава солей. Кроме того, их замена водой исключает экологический риск их попадания в окружающую среду при аварии, а также упрощает схему установки. Требуется также меньше финансовых вложений и затрат на эксплуатацию и обслуживание. Кроме повышения температуры и КПД, преимуществом является то, что в установке используется более дешевая и невозгораемая теплопередающая жидкость, и это также относится к другим аналогичным схемам, в том числе к показанной на рис. 3.

Однако для случая использования скрытой теплоты фазового перехода несколько усложняется регулирование процесса, возникает более высокое рабочее давление для соединений между трубами приемников ПЦК и с трубой, ведущей к аккумулятору, а также усложняется система аккумуляторов. К дополнительным преимуществам такой системы можно отнести более низкую температуру замерзания воды по сравнению с температурой замерзания соли или термического масла (термасола - теплоносителя в установках фирмы ЛУЗ), что требует дополнительных усилий по обеспечению соответствующей защиты против замерзания. Вода к тому же является наиболее термически устойчивой и дешевой по сравнению с другими теплоносителями. Она также существенно дешевле и имеет меньшую коррозионную активность, чем указанные соли. В конструкции аккумулятора следует учитывать то, что тепло передается при постоянной температуре, когда вода испаряется. Использование двух баков-аккумуляторов с расплавом соли может оказаться неэкономичным из-за очень низкой разности температур в части с испарением.

Для испарения в приемнике целесообразнее использовать комбинацию аккумуляторов сухого тепла для предварительного нагрева и перегрева и аккумулятора с использованием скрытой теплоты фазового перехода для испарения. Для аккумулирования сухого тепла можно применять те же подходы, что и при использовании других теплопе-редающих жидкостей. Это могут быть такие же

технологии, что используются для расплава солей, или технологии с использованием бетона. В системе аккумулирования в Карбонарах используется 14 тонн нитрата натрия (натриевой селитры) со скрытой теплотой фазового перехода 700 кВт-ч. Тепло для получения перегретого пара обеспечивается системой аккумулирования, использующей бетон. Первые испытания такой системы летом 2011 г. показали, что она нуждается в существенном совершенствовании. И тем не менее, это были первые натурные испытания такой системы при действительных рабочих условиях. В какой-то степени повторяются многие этапы выполнения работ на нашей солнечной установке-водоподъемнике в Фергане [11, 12], доведенной до рабочего состояния и эксплуатировавшейся несколько лет. Внимание к системе в Карбонарах уделено здесь потому, что в ней, в частности, развиваются некоторые идеи, воплощенные или заложенные в наших установках (в водоподъемнике и в показанной на рис. 3), а также используются процессы испарения и фазовых переходов. Только роли этих процессов разнятся: в наших инжекторах пароводяная смесь имеет низкое паросодержание, а фазовый переход (конденсация) завершается в скачке давления при резком его увеличении, а в рассмотренных в данной статье установках эти процессы происходят при существенно отличных условиях.

Заключение

За несколько последних лет, т. е. за достаточно короткий срок в мире достигнут значительный прогресс в создании башенных и параболоцилиндриче-ских СЭС с усовершенствованной технологией. Следует отметить, что перспективными оказались некоторые методы и подходы к оптимизации таких СЭС, предложенные и разработанные в ЭНИН.

Новые высокотемпературные теплоносители и использование тепловых аккумуляторов позволили существенно расширить или увеличить время работы таких СЭС. Работы с различными аккумуляторами тепла показывают, что еще есть резервы или возможности для выбора лучшего из них. Положительные моменты установок с непосредственной генерацией пара в приемниках концентраторов, связанные с более высокой верхней температурой цикла, подтверждают целесообразность продолжения работ в этом направлении.

Список литературы

1. Кабаков В.И., Ерошенко В.М. Разработка и использование различных аккумуляторов в солнечных установках с концентраторами // Альтернативная энергетика и экология - ШАБЕ. 2012. № 3. С. 39-44.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03 (107) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

2. Воронков М.Е., Чаховский В.М. Системы аккумулирования тепла для АЭС с блоками ВВЭР-1000 + УК-1000-60/1500-ЭИ // Эксплуатация и ремонт оборудования АЭС. 1982. № 3.

3. Дубовенко А.В., Амциславский Л.З., Виндберг О.А., Баум И.В. Крымская солнечная электростанция СЭС-5. Опыт по конструированию и работе // Труды 6-го межд. симп. по солнечным концентрирующим системам. CIEMAT, 1992. C. 1472-1481.

4. Baum I.V. Experimental 5 MW solar thermal power plant in Crimea // Sun at Work in Europe (translated by V.I. Kabakov), 1997. Vol. 12, No. 2. P. 11-12.

5. Standich R. US thermal storage: bosting CSP price performance // CSP's Strategic Planning Meeting: CSP Today, USA, 2012, 4 p.

6. Патент РФ №2023216. Солнечный тепловой коллектор / Кабаков В.И., Томилова Л.Г., Подгаец-кий В.М., Каплан А.Г., Бялко Н.Г., Лукьянец Е.А. // Открытия. Изобретения. 1994. № 21. С. 135.

7. Burgaletta J.I., Arlas S. The first tower thermosolar commercial plant Gemasolar with molten salt storage. 5th Conf. on Solar Concentrating Systems "A real CSP experience", 2001, 29 p.

8. Патент РФ №2032082 (С1). Солнечная модульная энергетическая установка / Волков Э.П., Кабаков В.И., Колтун М.М., Циклаури Г.В., Рзаев А.И., Кохо-ва И.И., Филатов Л.Л., Додонов Л.Д. // Открытия. Изобретения. 1995. № 9. С. 188.

9. News. CSP hybrid plant opened in Morocco // Renewable Energy Focus.com, 23 June, www.renewable energyfocuscom/view/10463/csp-hybrid-plant, 2010, P. 1.

10. Patent of Australia. Solar water lifting plant / Kabakov V.I., Aladiev I.T., Kokhova I.I., Malevsky Yu. // Published 15.08.1985.

11. Аладьев И.Т., Кабаков В.И., Кохова И.И., Тарнижевский Б.В. Солнечная водоподъемная установка с аккумулированием тепла / Аккумулирование энергии и пути повышения эффективности работы ЭС и экономии энергии. Ч.2. Аккумулирование энергии, тепловые процессы и теплоаккумулирующие материалы. ЭНИН. М., 1986.

12. Кабаков В. И. Энергетические установки на солнечной энергии // Электрические станции. 2010. № 9. С. 70-76.

13. Williams A. Direct steam generation for parabolic troughs: what does Endera-DRL in store? http://social.csptoday.com/industry insight, 27 May 2011, P. 1-3.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03 (107) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.