RU2701650C1 - Водно-солнечная электростанция - Google Patents
Водно-солнечная электростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701650C1 RU2701650C1 RU2018131568A RU2018131568A RU2701650C1 RU 2701650 C1 RU2701650 C1 RU 2701650C1 RU 2018131568 A RU2018131568 A RU 2018131568A RU 2018131568 A RU2018131568 A RU 2018131568A RU 2701650 C1 RU2701650 C1 RU 2701650C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- heat
- channel
- solar
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию. Водно-солнечная электростанция, использующая в качестве теплового агента нагреваемую солнечным излучением воду, включает теплообменник, паровую турбину и электрогенератор. Тепловой канал имеет узкую плоскую щель, обращенную к Солнцу, покрытую стеклом, причем длина L теплового канала составляет 100 м, ширина d - 1 м, высота h - 0,01 м. В тепловом канале вода движется с постоянной скоростью. Перед этим каналом расположен питающий бассейн. Скорость движения воды в щелевом канале регулируется уровнем воды в питающем бассейне. Вода в щелевом канале нагревается солнечным излучением через стекло, которое, в свою очередь, предотвращает испарение воды и тепловые потери, так как стекло является хорошим теплоизолятором. На площади 1 км2 можно разместить водно-солнечную электростанцию с мощностью электрогенератора 215 мВт. При любом планируемом уровне мощности электростанции капиталовложения окупаются менее чем за 1 год. 1 ил.
Description
Изобретение относится к средствам преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию.
Известны устройства, использующие различные комбинации фотоэлементов для преобразования солнечного излучения в электроэнергию (патент РФ №2230395, приоритет с 11.10.2002, патент США US 8033110, приоритет с 16.03.2008, патент США US 8716889, приоритет с 14.03.2011). Основным недостатком данных устройств является высокий уровень капитальных затрат и, следовательно, долгий срок окупаемости проектов.
Известно устройство, использующее для перевода солнечной энергии в электроэнергию с помощью диодных структур с р-n переходами (патент РФ №2612670, приоритет с 11.12.2015). Также, в этом устройстве требуются значительные капитальные затраты для изготовления и наладки необходимого количества коммутаторов.
Также известно устройство, использующее солнечную энергию для нагрева воздушного потока, создаваемого компрессором и подаваемого затем в байпас и тепло-аккумулятор (патент США US 4167856, приоритет с 27.11.1975). Недостатком данного устройства является низкий КПД перевода солнечной энергии в электроэнергию.
Наиболее близким к предложенному изобретению является устройство, в котором солнечное излучение с помощью регулируемых зеркал концентрируется в области теплоносителя (воды), затем нагретая вода в теплообменнике превращается в пар, поступает в паровую турбину, соединенную с электрогенератором (заявки РСТ/ЕР 2012/058970 компании Alstom Technology Ltd и US 20140075939 компании General Electric Technology GmbH, приоритет 20.05.2011, описание практически идентично).
Недостатком этого устройства является необходимость строительства специального высотного сооружения, на котором располагаются регулируемые зеркала. Это сооружение достаточно дорогостоящее. Также вода в толще нагревается лишь в поверхностном слое, толщиной около 1 см, и имеются потери за счет испарения горячей воды с незакрытой поверхности.
Задачей изобретения является создание технологического процесса переработки энергии солнечного излучения в электроэнергию, в котором тепловой агент - вода, полностью поглощает свет и нагревается до необходимой температуры в непрерывном режиме в течение светового дня.
Техническим результатом изобретения является водно-солнечная электростанция, основные узлы которой - теплообменник, паровая турбина и электрогенератор стандартны и выпускаются промышленностью в широком ассортименте технических параметров, а вода, используемая в качестве теплоносителя, полностью поглощает солнечное излучение, при этом минимизированы потери тепла на испарение теплоносителя.
Указанный результат достигается тем, что генерирующий тепловую энергию канал имеет плоскую щель, накрытой стеклом, в которой вода движется с постоянной скоростью. Перед этим каналом расположен питающий бассейн. Скорость движения воды в щелевом канале регулируется уровнем воды в питающем бассейне. Вода в щелевом канале нагревается солнечным излучением через стекло, которое, в свою очередь, предотвращает испарение воды и тепловые потери, так как стекло является хорошим теплоизолятором. Требуемая температура воды, перед подачей в теплообменник, регулируется длиной щелевого канала, а количество подаваемой в теплообменник горячей воды - произведением площади поперечного сечения канала на скорость воды в нем. Желательная температура воды на выходе из теплового канала - около 90°С, чтобы кипящая вода не уменьшала светопропускание стекла.
Сущность изобретения поясняется схемой работы водно-солнечной электростанции. На схеме 1 - питающий бассейн, который может заполнятся как пресной, так и морской водой, очищенной от крупных минеральных или биологических примесей, 2 - тепловой канал, снабженный плоской щелью, покрытой стеклом 3 (может быть использовано обычное оконное стекло). Подача воды из питающего бассейна в тепловой канал происходит при открытии заслонки 4. Из теплового канала нагретая вода попадает в теплообменник 5. В контуре паровой турбины 6, пресная очищенная вода в блоке водоподготовки 7, переводится в пар, а через вал паровой турбины и редуктор 7 приводит во вращение вал электрогенератора 9.
Оценим работу водно-солнечной электростанции при следующих параметрах:
L=100 м, длина теплового канала;
d=1 м, ширина теплового канала;
h=0,01 м, высота теплового канала;
χ=0,88, коэффициент светопропускания оконного стекла толщиной 4 мм, покрывающего тепловой канал;
ΔT=60°С, разность температуры воды на выходе из теплового канала и на входе в тепловой канал;
При этих параметрах, с учетом работы теплового оборудования по циклу Ренкина и с учетом всех тепловых потерь, мощность электрогенератора составит 39 кВт.
На площади 1 км2 можно разместить водно-солнечную электростанцию с 5500 каналами, соответствующими тепловым оборудованием и генератором. Электрическая мощность такой электростанции составит 215 мВт.
Вышеописанная водно-солнечная электростанция по уровню удельных капитальных затрат (в пересчете на единицу мощности электрогенератора) наиболее экономически выгодная из всех известных к настоящему времени технических решений по преобразованию энергии солнечного излучения в товарную электроэнергию. При любом планируемом уровне мощности электростанции, капиталовложения окупаются менее, чем за год.
Целесообразно размещать водно-солнечные электростанции на территориях с большим количеством ясных дней в году. В России - это Чуйская степь Алтайского Края, Краснодарский Край, Волгоградская и Астраханская области. За границей - Казахстан, Узбекистан, Туркменистан, Саудовская Аравия. Наиболее выгодно располагать такие станции на территории пустыни Сахара.
Claims (1)
- Водно-солнечная электростанция, использующая в качестве теплового агента нагреваемую солнечным излучением воду, включающая теплообменник, паровую турбину и электрогенератор, отличающаяся тем, что тепловой канал имеет узкую плоскую щель, обращенную к Солнцу, покрытую стеклом, причем длина L теплового канала составляет 100 м, ширина d - 1 м, высота h - 0,01 м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131568A RU2701650C1 (ru) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Водно-солнечная электростанция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131568A RU2701650C1 (ru) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Водно-солнечная электростанция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701650C1 true RU2701650C1 (ru) | 2019-09-30 |
Family
ID=68170893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018131568A RU2701650C1 (ru) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Водно-солнечная электростанция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701650C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167856A (en) * | 1975-11-27 | 1979-09-18 | Messerschmitt-Bolkow Blohm Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Solar-thermal power plant |
RU2111422C1 (ru) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Солнечная комбинированная электростанция |
RU2501958C2 (ru) * | 2008-02-25 | 2013-12-20 | Сенер Групо Де Инхенерия, С.А. | Способ выработки энергии посредством осуществления термодинамических циклов с водяным паром высокого давления и умеренной температуры |
RU2586034C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
-
2018
- 2018-09-04 RU RU2018131568A patent/RU2701650C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167856A (en) * | 1975-11-27 | 1979-09-18 | Messerschmitt-Bolkow Blohm Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Solar-thermal power plant |
RU2111422C1 (ru) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Солнечная комбинированная электростанция |
RU2501958C2 (ru) * | 2008-02-25 | 2013-12-20 | Сенер Групо Де Инхенерия, С.А. | Способ выработки энергии посредством осуществления термодинамических циклов с водяным паром высокого давления и умеренной температуры |
RU2586034C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" | Солнечная энергетическая установка |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2009312347B2 (en) | Solar thermal power plant and dual-purpose pipe for use therewith | |
EP1830061A2 (en) | Generator of electric current using ascendant hot air | |
US20060179840A1 (en) | Solar dish concentrator with a molten salt receiver incorporating thermal energy storage | |
US20140224295A1 (en) | Effective and scalable solar energy collection and storage | |
US8413442B2 (en) | System for sustaining and storing green solar energy | |
EP2507846B1 (en) | Energy generation system | |
EP2376845B1 (en) | Solar furnace | |
RU2701650C1 (ru) | Водно-солнечная электростанция | |
CN105257488A (zh) | 太阳能风能发电装置 | |
EP2439462B1 (en) | Superheated steam solar receiver | |
JPS57146067A (en) | Solar heat-utilizing power plant | |
JPS5661542A (en) | Apparatus for overall utilization of solar heat | |
CN207333115U (zh) | 太阳能槽式集热装置与低温斯特林发电机组联合发电系统 | |
Murodv et al. | Combined thermophoto electric installation for increasing the efficiency of a solar power installation | |
FR2423730A1 (fr) | Procede et appareil pour concentrer et capter l'energie solaire | |
Shanmugan | Experimental analysis of a single slope single basin solar still with hot water provision | |
RU165883U1 (ru) | Тепловая электрическая станция | |
CZ26672U1 (cs) | Zařízení integrace fotovoltaického panelu a tepelného čerpadla | |
JPS5525750A (en) | Solar energy equipment | |
Bindu et al. | Applications of Parabolic Trough Concentrating Technology: A Review | |
Nasir et al. | Performance enhancement of solar photovoltaic cooling using water sprinkler | |
US20220034521A1 (en) | Novel method of using stored solar heat for water heating | |
Jha et al. | Computational Simulation of Direct Steam Generation using Parabolic Trough Solar Collectors | |
SU937920A1 (ru) | Гелиоустановка дл производства гор чей воды и холода | |
JPS57134656A (en) | Solar heat collector |