Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Гелиоэнергетика

Солнечная энергия (Et) достигает Земли в виде направленного Eb и рассеянного (диффузного) Ed лучистых потоков (рисунок 4.6).

а) б) в) г)

 

Рисунок 4.6 – Прямое и рассеянное солнечное излучение (а) и регистрация прямого солнечного потока солнечного излучения (б–г)

Отношение интенсивности направленного потока Eb к полной интенсивности излучения Et = Eb + Ed меняется от 0,9 до нуля в пасмурный день с плотной облачностью.

Различают два направления потока излучения: нормальное Eb* и на горизонтальную площадку Ebh (рисунок 4.6). В реальном случае приемная площадка может располагаться произвольно. Это в равной мере относится как к прямому, так и к рассеянному излучению. Действительный поток на горизонтальную площадку и на приемную площадку

 

,

(4.6)

где , - углы между направлением потока излучения и нормалью к площадке.

Суммарный годовой поток радиации на горизонтальную площадку зависит от широты местности и числа часов солнечного сияния (для среднеевропейской части России составляет от 1750 до 1850 ч. в год в зависимости от региона), рассеянный поток приблизительно в два раза меньше суммарного. Поток солнечной энергии используется для горячего водоснабжения, отопления, получения электрической энергии. (В Швеции солнечная энергетика имеет достижения и поддерживается государством.)

Горячее водоснабжение – в этих системах используются плоские солнечные коллекторы, представляющие собой теплообменный аппарат с каналами, через которые проходит теплоноситель. Часть солнечной радиации поглощается поверхностью теплообмена и передается теплоносителю.

Простейшим накопителем энергии в форме теплоты является емкость, заполненная водой. Если емкость не изолирована и открыта – эффективность аккумулирования теплоты наименьшая, если закрыта и установлена на изолирующей площадке – эффективность будет выше.

Качество изоляции и расположение коллектора по отношению к горизонту влияют на температуру теплоносителя. Неизолированный коллектор позволяет нагреть воду до 50 °C. Изолированный коллектор имеет многослойное остекление, пропускающее солнечные лучи, и позволяет нагреть воду до 90 °C. Если использовать вакуумные трубки – до 150 °C.

Плоский коллектор поглощает прямое и рассеянное солнечное излучение. В связи с тем, что потоки солнечных лучей носят нерегулярный характер, для надежного теплоснабжения следует использовать двухконтурные схемы с резервным источником теплоты в виде электронагревателя. Оптимальный угол расположения коллектора к горизонту превышает широту местности от 10 до 15 °.

Солнечное отопление делится на активное и пассивное. Активное солнечное отопление основано на применении инженерных систем, которые, как и системы горячего водоснабжения, включают контур циркуляции жидкого теплоносителя или воздуха. На практике жидкостные системы солнечного отопления встречаются чаще, чем воздушные, однако они требуют наличия отопительных приборов и дополнительных мер для защиты от замерзания и коррозии.

Пассивные системы солнечного отопления используют ориентированные в южном направлении остекленные элементы строительных конструкций больших площадей для накопления и переноса теплоты потребителю (2-х, 3-хслойные окна). В течение отопительного сезона трехслойные окна могут обеспечить такие же тепловые поступления, как и тепловые потери. Другой подход включает строительство зданий с теплоаккумулирующей стеной, расположенной за остеклением (используется для вновь строящихся зданий).

Преобразование потока солнечной энергии в электричество осуществляется двумя способами: термомеханическим и фотоэлектрическим.

Термохимический способ основан на передаче теплоты теплоносителю с генерацией пара и дальнейшим ее преобразованием по традиционной схеме в механическую и электрическую. Для создания больших плотностей потоков солнечной радиации и соответственно тепловой энергии используются солнечные концентраторы параболического или сферического типа, которые сфокусированы на поверхность теплоприемника (рисунок 4.7). В отличие от плоских коллекторов (здесь коллектором является канал, по которому течет теплоноситель) данные конструкции поглощают только прямое солнечное излучение и снабжаются системами, следящими за Солнцем.

1 – Солнце (солнечные лучи); 2 – теплоприемник; 3 – концентратор;

4 – следящее устройство; 5 – вакуумная труба; 6 – селективное покрытие.

Рисунок 4.7 – Схемы солнечных коллекторов с концентраторами. Сечение параболического концентратора (а) и его общий вид (б), концентратор с вакуумной трубой (в).

 

Недостатком рассмотренных конструкций солнечных электростанций является периодический характер их работы. Они работают тогда, когда светит Солнце. Более перспективными являются гибридные солнечно-топливные электростанции с распределенными теплоприемниками.

В основе фотоэлектрического способа прямого преобразования лежит явление фотоэффекта. Базовыми элементами данной технологии являются устройства, называемые соответственно фотоэлементами или солнечными элементами. Некоторые из них представляют собой кремниевые полупроводниковые фотодиоды, где происходит разделение положительных и отрицательных носителей заряда при поглощении электромагнитного излучения. В настоящее время стоимость электроэнергии, получаемой с помощью фотоэлектрических установок, превышает стоимость энергии, получаемой на традиционных установках. Однако она постепенно снижается. Перспективными могут быть следующие фотоэлектрические установки:

– солнечные батареи и пиковой мощностью 3 кВт, сооружаемые на крышах зданий для электроснабжения автономных объектов;

– установки мощностью от 100 до 500 кВт, устанавливаемые на открытых пространствах;

– комбинированные установки мощностью от 4 до 400 кВт с аккумуляторами, работающими параллельно с дизельным или газовым генератором.




Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 21 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

1 | 2 | 3 | <== 4 ==> | 5 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав