В настоящее время уже технически решена возможность создания крупномасштабных солнечных энергетических установок для выработки тепловой и электрической энергии в общую энергетическую систему.
В Энергетическом институте АН СССР, начиная с 1953 г, велись исследования по созданию схемы солнечной тепловой станции (СТС) производительностью 8,5 мкал тепла, или 13 т пара в час. Соответственно годовая производительность 24000 г пара и 2000000 кВт-час, электроэнергии.
Местом постройки СТС выбрана Араратская долина, площадка возле озера Айгерлыч, в 30 км от Еревана, где она будет работать не менее 1800 часов в году. Аналогичные проекты разрабатываются и за рубежом. К 1985 г. в Японии вступит в строй электростанция на солнечной энергии мощностью 10 тыс. кВт, а к 1990 г. будет сооружена станция мощностью 2 млн. кВт [1 67].
Для энергетики Казахстана такие проекты также могут иметь определенное значение. Однако поскольку часть небольших и рассредоточенных населенных пунктов республики пока не может быть охвачена Единой энергетической системой, то для нее могут иметь важное значение автономные энергетические станции, имеющие мощность, ограничивающейся потребностью таких объектов.
В зоне возможного использования солнечной энергии (районы Казахстана южнее 50° с.ш.) около 40 совхозов не будут включены к централизованным источникам электроснабжения. Это в основном хозяйства овцеводческого направления, имеющие в среднем до 400 га сельхозугодий. Электроснабжение данных совхозов намечено от дизельных электростанций мощностью от 200 до 600 кВт.
Так как характерным режимом потребителей электроэнергии совхозов является преобладание зимнего вечернего максимума (в основном за счет коммунально-бытовой нагрузки), солнечная энергетическая станция (СЭС) для выработки электроэнергии для коммунально-бытового и производственного секторов совхозов (освещение, силовая моторная нагрузка) может работать только совместно с дизельной электростанцией. При этом она не может быть использована в токовой нагрузке.
Ориентировочные технико-экономические исследования, проведенные Всесоюзным государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом "Сельэнергопроект" (Казахское отделение), показали, что в условиях Казахстана наибольшее распространение найдут СЭС с диапазоном мощностей от 400 до 4 500 кВт с преобладающей мощностью порядка 600-700 кВт. При этом стоимость их должна находиться в следующих пределах для соответствующих схем: 1) силовая с диапазоном мощностей от 1000 до 10000 кВт в пределах 650-2100 тыс. руб.; 2) тепловая (котельная, опреснение воды) теплопроизводительностью от 2 до 10 т пара в час в пределах 1 50-1 400 тыс. руб.; 3) комбинированная с диапазоном мощностей от 200 до 2000 кВт и теплопроизводительностью от 2 до 10 т пара/час в пределах 240- 1680 тыс. руб.
К потребителям, которых бы удовлетворял режим работы СЭС , можно отнести оросительные и обводнительные насосные установки, теплицы и парники, сушильные агрегаты, холодильные установки, отопление и горячее водоснабжение, кормоприготовление, опреснение воды, производство овощей и фруктов.
Режимы работы этих потребителей, следующие: насосные станции орошения работают с апреля по октябрь-ноябрь, при этом максимум нагрузки приходится на июнь-июль. Продолжительность работы насосных агрегатов составляет 1 0-1 5 часов в сутки. Аналогичен режим работы и установок для обводнения, но здесь при наличии резервных емкостей число часов работы агрегатов можно уменьшить. Теплицы работают круглосуточно, парники - весной. Для этих потребителей необходимо аккумулирование горячей воды для отопления, так как перерыв в энергоснабжении допускается не более 1 часа. Годовая потребность в тепле определяется площадью. Очень широкое применение могут иметь солнечные теплосиловые станции для приготовления сенной и витаминной муки. Здесь сушильные агрегаты работают с мая по октябрь, всего 180 дней. При этом процесс сушки может производиться в зависимости от режима работы энергетической установки. Единичная мощность сушильных агрегатов составляет 200 кВт и выше.
Основным потребителем холода могут быть пункты по заготовке и переработке продуктов животноводства и рыбы. Для уменьшения потерь продукции и сокращения нерациональных перевозок намечается до 1975 г. строительство овцехладобоен. Из-за недостаточного количества морозильных установок в настоящее время не может быть увеличен улов рыбы в таких крупных бассейнах, как озера Балхаш, Алакуль. Требуется детальное изучение этих потребителей как по размещению, так и по режимам работы.
В период наименьшей длительности солнечного сияния (январь, декабрь) среднемесячный расход тепла по одному хозяйству составляет 600-800 Мкал, из которого 80% аккумулируемое.
Согласно данным института им. Г.М. Кржижановского, солнечная установка с поверхностью зеркал 1 80000 м2 сможет обеспечить потребность в тепле и горячей воде для коммунально-бытовых и производственных нужд, но при этом необходимо аккумулирующее устройство не только на самой станции, но и у потребителей. От солнечной теплосиловой установки можно осуществить централизованное теплоснабжение потребителей в радиусе до 50 км.
Потребители, подключенные к существующим теплосетям и с сосредоточенной тепловой нагрузкой (теплицы, парники, мастерские) будут получать тепло непосредственно от солнечной станции. Теплоснабжение удаленных потребителей и потребителей с небольшой тепловой нагрузкой (одноэтажный жилой сектор, животноводческие постройки) проводится по схеме: СЭС - электрическая сеть - аккумулирующий электрический водонагреватель или парообразователь. При существующей же схеме теплоснабжение, комроприготовление можно осуществлять централизованно в течение 1 -2 час. (запарка кормов), т.е. в период работы СЭС.
При наличии соответствующей запасной емкости работа
СЭС не будет влиять на водопотребление потребителей.
Исходя из структуры вышеуказанных потребителей в Казахской ССР "Казгипроводхоз" наметил места установки СЭС, предварительно определив назначение последних (табл. 5). В соответствии с этим предусматривается в дальнейшем детальная проработка технико-экономического обоснования целесообразности сооружения СЭС. Данный перечень определен таким образом, чтобы иметь соответствующие показатели по разным типам солнечных энергетических станций для определения их эффективности.
Солнечные энергетические станции или ТЭЦ могут работать и в составе единой энергосистемы, особенно для летнего теплоснабжения районов Южного Казахстана, тем более, что научно-технический совет Министерства энергетики и электрификации СССР рассмотрел и утвердил схему перспективного развития объединенной энергосистемы Средней Азии, в состав которой входят энергосистемы Узбекской, Таджикской, Киргизской, Туркменской и южной части Казахской ССР.
Таблицa 5
В решении научно-технического совета Министерства энергетики и электрификации СССР об электрификации быта в городах и сельской местности предусматриваются специальные меры, направленные на электрификацию низкотемпературных процессов (отопление и горячее водоснабжение). В этом решении признается перспективным использование электроаккумулирующих систем теплоснабжения в пределах, определяемых возможностью догрузки тепловых электростанций в ночные часы, для выравнивания ночного провала нагрузки энергосистем.
Таким образом, солнечная энергия может быть использована и в солнечных силовых установках большой мощности, работающих на общую энергетическую сеть.
