ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Комбинированные солнечные прудовые установки для приморских районов из "Потоки энергии и эксергии " На широте 45° зимой довольно остро стоит проблема теплоснабжения — отопления жилья, обогрева теплиц, горячего водоснабжения и пр. В этих условиях наличие солнечных прудов с температурой около 50° С создает благоприятные возможности применения крупных теплонасосных станций взамен других источников тепла, главным образом котельных на органическом топливе. [c.117] Летом отключены компрессор и детандер, а зимой — насос и турбина. В летнем режиме солнечный пруд дает теплоту для горячего водоснабжения непосредственно и теплоту для нагрева фреона до 80—90° С и подачи в турбину. В отличие от схемы прудовой солнечной электростанции, где в качестве циркуляционной воды использовалась холодная вода верхней части пруда, для больших мош,ностей представляется необходимым иное решение. Конденсация требует обилия холодной воды, которую можно летом получить только с глубины моря, поэтому рассматриваемая схема фактически привязана к прибрежной зоне достаточно глубокого моря, например Черного, где на глубине 50 м и ниже круглый год температура 6—7° С. Получение электроэнергии от Солнца позволяет рассчитывать летом на экономию топлива за счет снижения мош,ности или отключения ТЭС на органическом топливе. [c.119] Но и зимой, несмотря на потребление электроэнергии из энергосистемы, рассматриваемая схема дает экономию топлива за счет вытеснения котельных на органическом топливе. Оценка экономии топлива при температуре источника низкопотенциального тепла 10° С составила около 30%. В рассматриваемой схеме при зимней температуре рассола из пруда 30—50° С экономия в сравнении с котельными будет существенно выше. [c.119] Максимальный масштаб получаем, принимая возможность использования 50% плош ади залива Сиваш. Полная площадь 2560 км , следовательно, возможная площадь пруда 1250 км и максимальная электрическая мощность 8 1250-10 = 10-10 Вт = 10 ГВт. [c.120] Разумеется, при реализации проекта возможно наращивать мощность постепенно, начиная с небольших южных участков залива. [c.120] Сопоставление цифр с полученными при испытании энергоустановки вблизи Мертвого моря показывает, что наши оценки реалистичны, а принятый эксергетический КПД 0,5 существенно ниже, чем достигнутый в эксперименте — 0,6. Сезонность выдачи электроэнергии в летнеосеннее полугодие не лишает эту схему интереса, поскольку гидроэлектрические станции фактически также сезон-ны — зимой воды гораздо меньше, чем летом. Если для приближенной оценки принять, что летняя выработка компенсирует зимнее потребление электроэнергии по расходу топлива, в итоге окажется, что все теплоснабжение региона осуществлено без затрат топлива — только за счет солнечной энергии. [c.120] Наличие действующих тепловых электростанций, которые должны работать только в базовом постоянном режиме, не противоречит применению рассматриваемой схемы, поскольку и прямой и обратный циклы весьма манев-ренны. Температура их невысока, и отсутствуют массивные детали, требующие длительного прогрева. [c.120] С экологической точки зрения система прудовой солнечной—теплонасосной станций (СЭС—ТНС) представляется одним из наилучших способов энергоснабжения, ибо полностью исключает горение органического топлива летом, снижает его до минимума зимой. Она свободна от риска аварий, поскольку температура и давление рабочего тела не превышают 100° С и 30 ат. [c.121] Как показали подробные расчеты шведских и финских авторов, солнечный пруд с тепловым насосом способен эффективно аккумулировать и выдавать тепло при минимальной температуре 20° С даже на 60-й параллели при замерзании его поверхности зимой (или покрытии ее слоем полистирола). [c.121] В отличие от обычной солнечной электростанции с гелиостатами, где концентрация энергии достигается оптическими методами, солнечный пруд обеспечивает гидродинамическую концентрацию энергии. При средней плотности притока солнечной теплоты в отводимый нагретый рассол 75 Вт/м плотность потока используемой энтальпии (произведение плотности рассола — 1500 кг/м , его скорости в трубе — 1 м/с, теплоемкости — 2,3 кДж/кг °С и перепада температуры 10° С) составляет 3,5 10 Вт/м . Отсюда видно, что гидродинамическая концентрация повышает плотность потока энергии более чем на пять порядков, т. е. в сотни тысяч раз. [c.121] Но мы уже знаем, что способность к совершению работы характеризуется не потоком энергии, а потоком эксергии, и поэтому следует обратить внимание на концентрацию эксергии солнечным прудом. [c.121] Иными словами, при отводе горячего рассола мы получаем гидродинамическую концентрацию потока эксергии в сто тысяч раз. Плотность потока эксергии в горячем рассоле много выше, чем при передаче энергии от горячих газов в хвостовых частях котельного агрегата, и выше, чем в океанских тепловых электростанциях. Поэтому солнечный пруд и представляется эффективным возобновляемым источником энергии благодаря высокой концентрации эксергии и ему уделяется так много внимания в этой книге. [c.122] Критическим сечением для потока энергии остаются теплообменники, в которых удельный тепловой поток составляет около 10 Вт/м . [c.122] Следует отметить, что во многих проектах рекомендуется применять не фреон, а изобутан — легкодоступную фракцию нефти или природного газа. Тогда возможно использование контактного теплообменника, в котором струи горячего рассола непосредственно контактируют с жидким изобутаном и испаряют его. [c.122] Вернуться к основной статье