proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[23/03/2009]     На пути к «высокой энергетике»

 С.В.Коровкин, главный инженер проекта ОАО «Атомстрой», НИКИМТ

В феврале 2009 года в ProAtom была опубликована статья о новом направлении в энергетике – солнечных аэростатных электростанциях с фотоэлектрическим слоем и гравитационным аккумулированием энергии. Основным достоинством этих энергетических установок в сравнении с другими солнечными энергоустановками является постоянство генерации электроэнергии в любое время суток и при любой погоде.


Независимость генерации от времени суток достигается за счет возможности днем аккумулировать энергию при  подъеме груза на высоту нескольких километров, а ночью вырабатывать электроэнергию за счет опускания этого груза.

Независимость генерации от погодных условий достигается за счет размещения баллона аэростата с тонкопленочными солнечными элементами выше облачного слоя.

Однако на Земле имеется достаточно мест, где ясная солнечная погода стоит 340-350 дней в году. Это – Северная Африка, Ближний Восток, Центральная Азия, Забайкалье, внутренние районы Австралии, пустыни Северной и Южной Америки.

В этих районах нет необходимости понимать баллон аэростата выше облачного слоя по причине отсутствия этого слоя.

В этом случае появляется возможность значительно упростить и удешевить конструкцию аэростатной солнечной электростанции.

Аккумулирование дневной энергии и генерацию энергии ночью можно осуществлять за счет опускания и подъема самого баллона аэростата!

Так как на баллон аэростата действует вертикальная подъемная сила, то для опускания аэростата необходимо выбирать привязной канат путем закручивания его на барабан, приводимый в действие электромотором. В дневное время примерно половина электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами, тратится на вращение электромотора-редуктора и опускание баллона.

В ночное время баллон аэростата поднимается, канат раскручивает барабан и мотор-редуктор, работая в режиме электрогенератора, вырабатывает электроэнергию (Рис.1).



Рис.1. Аэростатная солнечная электростанция

1 – оболочка баллона аэростата
2 – тонкопленочные солнечные элементы
3 – канат с электрическим кабелем
4 – барабан
5 – электромотор-редуктор
6 – инвертор

При перепаде высот подъема баллона 2500 м скорость перемещения баллона составит всего 5 см/сек. При такой скорости аэродинамическое сопротивление практически отсутствует и эффективность аккумулирования электроэнергии достигает 95%.

В настоящее время стоимость тонкопленочных солнечных элементов, выпускаемых американской фирмой First Solar, составляет 1 доллар/ватт.  К 2012 году планируется снизить этот показатель до 0.7 доллар/ватт.

При определении цены под мощностью понимается электрическая мощность, генерируемая элементом при его освещении перпендикулярным к плоскости элемента световым потоком мощностью 1 кВт/м2, чему соответствует освещенность прямыми солнечными лучами при ясном небе.

Коэффициент полезного действия современных тонкопленочных солнечных элементов равен 10%.

Учитывая неравномерность освещения поверхности аэростата в течение светового дня и необходимость выработки энергии для ночного времени, площадь тонкопленочных солнечных элементов, необходимая для генерации одного киловатта электрической мощности непрерывно в течение суток составит 50 м2.

Таким образом, стоимость  солнечных батарей, необходимых для генерации одного киловатта электрической мощности непрерывно в течение суток составит 3500 долларов.

Стоимость солнечных батарей составляет половину всей стоимости аэростатной электростанции.   Полная стоимость аэростатной солнечной электростанции среднесуточной мощностью 1 кВт равна 7000 долларов.

Это значение примерно равно стоимости установленной мощности для гидроэлектростанций и других возобновляемых источников энергии. Однако сравнивать этот показатель с наземными солнечными и ветряными электростанциями некорректно, так как эти энергоустановки не обеспечивают непрерывной генерации электроэнергии и могут работать только как вспомогательные источники энергии.

На Рис.2 представлен в масштабе модельный ряд аэростатных солнечных электростанций среднесуточной электрической мощностью 1 кВт, 10 кВт и 100 кВт.



Рис.2.  Модельный ряд аэростатных солнечных электростанций



Среднесуточная электрическая мощность – 1 кВт; 10 кВт; 100 кВт

Диаметр баллона                                            - 16 м; 34 м; 72 м

Объем баллона                                               - 2000 м3; 20 000м3; 200 000 м3

Высота подъема баллона                               - 2500 м

Площадь солнечных элементов                    - 50 м2; 500 м2; 5000 м2

Материал каната                                             - нейлон

Площадь сечения каната                                - 1 см2; 10см2; 100 см2

Масса каната                                                    -250 кг; 2500 кг; 2500 кг

Подъемный газ                                                - водород

Материал оболочки                                        -  материал №1973

Площадь оболочки                                         - 900 м2; 4000 м2; 18 000 м2

Масса оболочки                                              - 200 кг; 800 кг; 3600 кг

Стоимость электростанции                            - $7000; $70 000; $700 000

Удешевление стоимости киловатта установленной мощности возможно при поточном производстве аэростатных электростанций. Еще больший экономический эффект даст развертывание производства в Китае и в странах Юго-Восточной Азии. Опыт показывает, что себестоимость продукции в этом случае снижается в несколько раз.

Аэростатные солнечные электростанции, аккумулирующие энергию путем вертикального перемещения баллона, абсолютно безопасны и могут быть размещены где угодно, в том числе непосредственно в черте города (Рис.3).



Рис.3.
Аэростатные солнечные электростанции могут быть размещены в черте города

Необходимо отметить также чрезвычайную мобильность аэростатных солнечных электростанций. Для развертывания аэростатной энергоустановки требуется всего несколько часов – срок, недостижимый для других типов энергоустановок.

После отработки основных технических решений и оптимизации конструкции на электростанциях мощностью до 100 кВт можно будет приступать к созданию АСЭС с диаметром баллона 200 м и среднесуточной мощностью 1000 кВт.

Аэростатная электростанция такой мощности позволит выйти на качественно иной уровень – на уровень крупномасштабной энергетики.

Для  аэростатной станции с диаметром баллона 200 м отпадает необходимость в периодической подпитке водородом. Потеря 10% количества водорода за счет просачивания через оболочку происходит лишь через 20 лет после начала эксплуатации. Примерно такой же промежуток времени составляет срок службы тонкопленочных батарей, оболочки баллона и каната.

Другим важнейшим достоинством аэростатной электростанции с диаметром баллона 200 метров является возможность работы баллона в диапазоне высот 3-5 километров, то есть над облачным слоем. Это расширяет область распространения аэростатных электростанций практически на все страны мира.

Для аэростатной электростанции с диаметром баллона 200 метров вместо нейлонового троса целесообразней применить трос из кевлара, прочность которого в 5 раз выше прочности нейлона. Это, однако, приведет к удорожанию киловатта установленной мощности на 1500-2000 долларов.

Хорошим решением могло бы служить применение давно разрекламированного нанотехнологами сверхпрочного и сверхлегкого троса из нанотрубок.

Аэростатные солнечные электростанции являются точкой пересечения самых современных технологий – фотоэлектроники, химии полимеров, водородных технологий и нанотехнологий.

Все эти технологии относятся к так называемым «высоким технологиям» (Hie-Tech), а потому аэростатную солнечную энергетику с полным основанием можно назвать «высокой энергетикой» ( Hie-En).

Источники:
1.Атомная стратегия, февраль 2009
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=1699
2.НГ-Энергия, 10.02.09
http://www.ng.ru/energy/2009-02-10/11_air.html
3.Нейлоновый трос
http://www.bazisenergo.ru/prodview__id_359.htm
4.Кевларовый трос
http://www.4x4ru.ru/?id=128
5.Стоимость солнечных элементов
http://www.nanonewsnet.ru/articles/2008/rost-aktivnosti-amerikankikh-kompanii-na-rynke-tonkoplenochnykh-solnechnykh-elementov
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Новая ториевая энергетика: топливо, твэлы, реактор

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.5
Ответов: 2


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 4 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: На пути к «высокой энергетике» (Всего: 0)
от Гость на 23/03/2009
То, что на производство 1кВт эл. потребуется не 50 кв.м. плёнки, а 60 - это, безусловно, мелочи. То, что трос для самой маленькой из описанных моделей будет под непрерывной нагрузкой  в 2 тонны - это тоже мелочи.

А вот то, что в процессе светогого дня система должна затрачивать призводимую энергию на принудительный спуск аэростата - это уже откровенный недосмотр автора. А это значит, что для 1кВт ночью нужно днём направтить на электропривод троса не меньше 1,1 кВт. Т.е. суммарная мощность фотопреобразователей для 1 кВт среднесуточной мощности должна быть не меньше 2,2 кВт. Т.е. площадь поверхности - не меньше 130 кв.м. Что равнозначно приросту объёма в 3,26 раза, что равносильно увеличению расчётного усилия на тросе в 3 раза. И далее, далее, далее ...

Если бы половину своих усилий Автор направлял бы в тему "Атомстрой", то давно бы Россия на GEN-IV смотрела бы, как на прошлый век.


[ Ответить на это ]


Re: На пути к «высокой энергетике» (Всего: 0)
от Гость на 24/03/2009
Среднесуточная мощность светового потока на 1 квадратный метр горизонтальной поверхности 0.25 кВт. Расчет площади батарей ведется по этому параметру. Ночью потребление электроэнергии падает примерно на 40%.
Конечно,  оптимальное размещение батарей и многие другие параметры будем определять опытным путем.



[
Ответить на это ]


Re: На пути к «высокой энергетике» (Всего: 0)
от Гость на 13/01/2012
Очень верно написано. Завтра опять зайду… С уважением,  Савин [tvanov.ru] Лев [nextov.ru] Ильич [niarium.ru]


[ Ответить на это ]


Re: На пути к «высокой энергетике» (Всего: 0)
от Гость на 15/01/2015
I advise you to visit these useful links I advise you visit this site a lot of information that benefited me and my children and my wife
الحياة [www.alhayatp.net]- الحياة الزوجية [www.alhayatp.net]- الجنس [www.alhayatp.net]- الحياة برس [www.alhayatp.net]- اخبار فلسطين [www.alhayatp.net]- اخبار [www.alhayatp.net]- الحياة  [www.alhayatp.net] برس [www.alhayatp.net] الحياة  [www.alhayatp.net] برس [www.alhayatp.net]
You will find all what you are looking for because it is very cool Then marry him within a stunning ceremony with 27 gaudilyclad bridesmaids
اخبار [www.alhayatp.net]- الاسرى [www.alhayatp.net]- صور  [www.alhayatp.net] احداث [www.alhayatp.net]- الهواتف  [www.alhayatp.net] الذكية [www.alhayatp.net]- اخبار الرياضة [www.alhayatp.net]- اخبار  [www.alhayatp.net] الاقتصاد [www.alhayatp.net]- اخبار الصحف [www.alhayatp.net]- اخبار  [www.alhayatp.net] الفنانين [www.alhayatp.net]- الحياة برس [www.alhayatp.net]- الصحف  [www.alhayatp.net] الاسرائيلية [www.alhayatp.net]- تقارير  [www.alhayatp.net] خاصة [www.alhayatp.net]- اخبار  [www.alhayatp.net] دولي وعربي [www.alhayatp.net]- مقالات [www.alhayatp.net] - [www.alhayatp.net] منوعات [www.alhayatp.net]-  فلسطين [www.alhayatp.net]- [www.alhayatp.net] غ&

Прочитать остальные комментарии...


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.10 секунды
Рейтинг@Mail.ru