Электроэнергия является наиболее удобной формой энергоносителя. Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно как с помощью электромагнитных генераторов и солнечных тепловых машин, так и с использованием таких явлений, как термоионная эмиссия, термоэлектричество, фотоэлектрический эффект. В настоящее время в стране практически реализовано три вида солнечных электрических установок с использованием двигателя Стирлинга, термодинамического цикла Ренкина, фотоэлектрических преобразователей.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
В Физико-техническом институте АН УзССР и в НПО «Солнце» разработаны солнечные энергоустановки на основе двигателя Стирлинга, имеющие выходную мощность 0,5— 5 кВт. Они имеют зеркальный параболический концентратор, приемник гелиоэнергии, рассчитанный на высокие температуры. Снабжены специальной двухкоординатной системой слежения за положением Солнца. Отличаются большой массой и сложной кинематической схемой с преобразованием возвратно-поступательного движения во вращательное, обладают существенной инерционностью в начале работы из-за необходимости нагрева рабочего тела до требуемых параметров.
Автономная солнечная энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга АСЭУ-0,5.
Разработана Центральным проектно-конструкторским и технологическим бюро научного приборостроения АН УзССР. Предназначена для последовательного преобразования солнечной энергии, концентрируемой в теплоприемнике, в механическую, а затем с помощью электромагнитного генератора в электрическую.
Техническая характеристика установки на основе двигателя Стирлинга
Электрическая мощность, Вт 500—800
Напряжение постоянного тока, В 24—28
Мощность теплового потока, концентрируемого в теплоприемнике, кВт 7,0—8,5
Площадь отражающей поверхности, м2 18
Масса, кг 3200
Солнечная энергетическая установка на основе термодинамического цикла Ренкина.
Разработана НПО «Солнце». Имеет небольшую мощность. Использует лучистую энергию Солнца для привода насоса, перекачивающего воду из источника в баки или оросительные каналы, а также обеспечивает электроэнергией автономных потребителей с установленной мощностью не более 3 кВт. Работает по термодинамическому циклу Ренкина при температуре источника теплоты плюс 65—90° С. Состоит из плоских солнечных коллекторов 1 (рис. 11), теплообменника 2, турбогенератора 3, двух питательных насосов 6, основного электронасоса 5 и системы трубопроводов.
Источником теплоты является нагреваемая Солнцем вода, циркулирующая по замкнутому контуру через ряд неподвижных солнечных коллекторов общей площадью 115 м2.
Поднятая насосом вода охлаждает конденсатор 4. Рабочее тело во втором контуре (трифтортрихлорэтан или перхлорэтилен) при контакте с источником теплоты испаряется и создает давление 0,3—0,4 МПа. Пары рабочего тела расширяются в замкнутом турбогенераторе и конденсируются при охлаждении поднятой водой. Затем с помощью питательного насоса конденсат вновь подается в испаритель. Электрогенератор приводится во вращение турбиной и питает электронасосы подач воды и конденсата в коллектор. Контур с рабочим телом герметически замкнут. Для аккумулирования энергии часть теплового потока от источника теплоты отводится к резервуару горячей воды.
Общая производительность установки — 65 м3 воды в сутки.
Подобные сооружения экономически целесообразно строить для объектов, удаленных более 30 км от источников пресной воды и линий электропередачи, в районах, где поступление солнечной энергии в период пастбищного сезона составляет более 5 кВт-ч/м2.
Рис. 11. Схема солнечной энергетической установки на основе термодинамического цикла Ренкина для подъема воды и автономного электроснабжения:
1 - солнечный коллектор; 2 - теплообменник; 3 - турбогенератор; 4 - конденсатор; 5 - основной электронасос; 6 - питательные насосы
