RU2772512C1

RU2772512C1 - Солнечная электростанция

Info

Publication number: RU2772512C1
Application number: RU2021123609A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Ефимов; Владимир Владимирович Папин; Евгений Михайлович Дьяконов; Роман Владимирович Безуглов; Александр Игоревич Янучок; Саммарраи Хайдер Салах Хамза Аль; Алексей Сергеевич Малюков
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2022-05-23

Abstract

Изобретение относится к гелиосистемам генерации электроэнергии, предназначено для преобразования солнечной энергии в электроэнергию и может быть использовано в системах электроснабжения. Солнечная электростанция включает солнечные концентраторы, соединенные через масляный насос с теплообменником, к теплообменнику через трубопровод подключена паровая турбина, соединенная с конденсатором, конденсатор соединен с теплообменником через водяной насос, паровая турбина соединена с электрогенератором, подключенным к электролизеру, который последовательно соединен с баком-накопителем водорода, водородным насосом и камерой сгорания, камера сгорания соединена через трехходовой клапан с паровой турбиной и теплообменником, причем солнечные концентраторы выполнены параболоцилиндрической формы. Технический результат заключается в максимальном использовании суточной солнечной инсоляции. 1 ил.

Description

Изобретение относится к гелиосистемам генерации электроэнергии, предназначено для преобразования солнечной энергии в электроэнергию и может быть использовано в системах электроснабжения.

Известна солнечная электростанция описанная в патенте РФ «солнечная электростанция (варианты)» №2034204, опубл. 30.04. 1995, F24J 2/10 (1995.01), F24J 2/18 (1995.01). Солнечная электростанция, содержащая неподвижный зеркальный сферический концентратор, наклоненный под углом, равным широте места, и контур выработки электроэнергии, имеющий основной и дополнительный теплообменники и турбину с электрогенератором, причем теплообменники установлены в районе квазифокуса концентратора на ферме, вращающейся вокруг центра кривизны концентратора. Контур выработки энергии выполнен воздушным и открытого типа, турбина с электрогенератором установлены в центре сферы или наверху опорной башни, или на поверхности земли у основания башни, при этом турбина соединена с теплообменником гибким или шарнирным трубопроводом, а электрогенератор соединен с турбиной карданным валом.

Недостатки:

- производство электроэнергии возможно только при наличии солнечного излучения, то есть в световой день;

- требуется использование дополнительных устройств -аккумуляторов;

- неподвижный зеркальный сферический концентратор (нельзя направлять по движению Солнца);

- техническая сложность производства.

Прототипом изобретения выбирается солнечная электростанция, описанная в патенте РФ «солнечная электростанция (варианты)» №2431086, опубл. 10.10.2011, МПК F24J 2/42 (2006.01). Солнечная электростанция содержащая параболоидные концентраторы (у нас солнечные концентраторы), двухосную систему слежения и фотоприемник в фокальной области каждого концентратора на основе скоммутированных солнечных элементов с р-n переходами, плоскости которых перпендикулярны оптической оси и параллельны плоскости миделя концентратора, теплообменник, для перекачки кремнийорганической жидкости в теплообменник установлен насос (у нас масляный насос), фотоприемник выполнен в виде плоского модуля из скоммутированных последовательно миниатюрных солнечных элементов, каждый из которых имеет форму кругового сектора с углом при вершине 3-30°, установленных осесимметрично в фокальной области с вершиной у оптической оси концентратора, фотоприемник установлен в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабжен устройством для отвода теплоты. В другом варианте в солнечной электростанции, содержащей концентраторы, двухосную систему слежения и фотоприемники в фокальной области каждого концентратора на основе скоммутированных солнечных элементов с р-n переходами, каждый фотоприемник выполнен в виде секций твердотельной матрицы из последовательно скоммутированных миниатюрных солнечных элементов с диодными структурами и двухсторонней рабочей поверхностью, плоскости р-n переходов диодных структур параллельны двум из четырех боковых граней и перпендикулярны рабочей поверхности фотоприемника, плоскости миделя и фокальной плоскости концентратора, а оптическая ось концентратора и поток солнечного излучения параллельны плоскости р-n переходов фотоприемника, фотоприемник установлен в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабжен устройством для отвода теплоты.

Недостатками данной солнечной электростанции являются:

- невозможно полезно использовать профицитную (избыточную) дневную электроэнергию, производимую от солнечных концентраторов;

- низкий КПД солнечной электростанции из-за потерь избыточной электроэнергии;

- низкая эффективность работы солнечной электростанции при высоких показателях инсоляции на землю (больше 1300 Вт/м²).

Технический результат заключается в максимальном использовании суточной солнечной инсоляции.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что солнечная электростанция, включающая солнечные концентраторы соединенные через масляный насос с теплообменником, к теплообменнику через трубопровод подключена паровая турбина, соединенная с конденсатором, конденсатор соединен с теплообменником через водяной насос, паровая турбина соединена с электрогенератором соединенный с электролизером, последовательно соединенный с баком-накопителем водорода, водородным насосом и камерой сгорания, камера сгорания соединена через трехходовой клапан с паровой турбиной и теплообменником, причем солнечные концентраторы выполнены в параболоцилиндрической форме.

На фиг. 1 представлена схема солнечной электростанции состоящей из последовательно соединенных трубопроводом солнечных концентраторов 1, которые подключены к теплообменнику 2, масляный насос 3 соединен с теплообменником 2 и солнечными концентраторами 1, к теплообменнику 2 через трубопровод подключена паровая турбина 4, которая соединена с конденсатором 5 и электрогенератором 7, циркуляцию теплоносителя (воды) между паровой турбиной 4 и конденсатором 5 осуществляет водяной насос 6. Электрогенератор 7 соединен с электролизером 8 и подсоединен к потребителю электроэнергии (на рис. не обозначено). Электролизер 8 соединен с баком-накопителем водорода 9, бак-накопитель водорода 9 соединен с камерой сгорания 11 через водородный насос 10, камера сгорания 11 соединена через трехходовой клапан 12 с паровой турбиной 4 и с теплообменником 2.

Солнечная электростанция работает следующим образом, солнечная энергия через солнечные концентраторы 1 нагревает масло в коллекторе, затем горячее масло по трубопроводу попадает в теплообменник 2, где испаряет теплоноситель (воду) и пар теплоносителя попадает в турбину 4 вращая ее ротор; циркуляцию масла в трубопроводе между теплообменником 2 и солнечными концентраторами 1 обеспечивает масляный насос 3, вращающий момент турбины 4 передается электрогенератору 7, отработанный пар после турбины 4 поступает в конденсатор 5 и сконденсированный теплоноситель (вода) перекачивается через водяной насос 6 в теплообменник 2, сгенерированная электроэнергия после электрогенератора 7 направляется в электролизер 8, производящий водород при избытке солнечной энергии, и в сеть потребления электроэнергии; образовавшийся в электролизере 8 водород далее направляется в бак-накопитель водорода 9; электролизер 8 вырабатывает водород в то время, когда днем появляется избыток электроэнергии, производимый от солнечных концентраторов, т.е. когда электроэнергией обеспечивается потребитель и появляется возможность дополнительного включения электролизера для производства водорода из конденсата паровой турбины, отбираемого после конденсатора 5. В вечернее и ночное время, когда солнечные концентраторы 1 не работают, включается схема использования водорода, который из бака-накопителя 9 водородным насосом 10 подается в камеру сгорания 11, куда также, подается кислород; пар, образовавшийся после камеры сгорания через трехходовой клапан 12 направляется в паровую турбину, которая, таким образом, продолжает производить электроэнергию в вечернее и ночное время.

Claims

Солнечная электростанция, включающая солнечные концентраторы, соединенные через масляный насос с теплообменником, отличающаяся тем, что к теплообменнику через трубопровод подключена паровая турбина, соединенная с конденсатором, конденсатор соединен с теплообменником через водяной насос, паровая турбина соединена с электрогенератором, соединенным с электролизером, последовательно соединенным с баком-накопителем водорода, водородным насосом и камерой сгорания, камера сгорания соединена через трехходовой клапан с паровой турбиной и теплообменником, причем солнечные концентраторы выполнены в параболоцилиндрической форме.