Содержание
Повышение мощности и КПД солнечных электростанций при пониженном солнечном излучении | КАГАНОВ
Главная >
№ 4 (2020) > КАГАНОВ
Открытый доступ
Доступ для подписчиков
Повышение мощности и КПД солнечных электростанций при пониженном солнечном излучении
В.И. КАГАНОВ
Аннотация
Рассмотрены основные показатели, достоинства и перспективы развития солнечной электроэнергетики. Вводится показатель «коэффициент производства электроэнергии», зависящий от колебаний уровня солнечного излучения на поверхности Земли. Обсуждается проблема оснащения солнечных электростанций накопителями электроэнергии, с помощью которых осуществляется балансировка и стабилизация расходования электроэнергии, несмотря на переменчивый характер её производства. Рассмотрен способ увеличения мощности, генерируемой солнечной батареей, при пониженном солнечном излучении с помощью дополнительного источника.
В основе способа лежит активизация кремниевого полупроводникового элемента путём приложения к p-n переходу дополнительного напряжения, снижающего энергию, необходимую для удаления электрона из атома и поэтому увеличивающую кинетическую энергию вылета электрона, т.е генерируемую электрическую энергию под действием солнечного излучения. В результате проведённых экспериментальных исследований получено увеличение электрической энергиии, генерируемой солнечной батареей, в два раза при пониженном солнечном излучении. Процесс увеличения мощности сопровождается отбором и направлением в нагрузку такой же мощности от накопительного источника. С учётом данного фактора «чистое» увеличение мощности солнечной электростанции может составить 25-30 %. Рассматривается вопрос внедрения метода в действующие солнечные электростанции.
Ключевые слова
солнечная батарея; излучение; электрическая мощность; solar battery; radiation; power; efficiency
Полный текст:
Литература
крупнейших солнечных электростанций в мире.
https://rodovid.me/solar_power/10-krupneyshih-solnechnyh-elektrostanciy-v-mire.html.
Китай делает ставку на возобновляемую энергетику. https://nangs.org/news/renewables/kitay-delaet-stavku-na-vozobnovlyaemuyu-energetiku.
Анализ солнечной энергетики на примере Германии. https://aftershock.news/?q=node/506995&full.
Саудовская Аравия полностью перейдет на возобновляемую энергетику и откажется от нефти. https://econet.ru/articles/82450-saudovskaya-araviya-polnostyu-pereydet-na-vozobnovlyaemuyu-energetiku-i-otkazhetsya-ot-nefti.
Фотометрические преобразователи солнечной энергии. Под ред. Стребко Д.С. — М.: Прага , 2013.
Пархоменко Ю.Н., Полтсон А.П. Физика и технология приборов фототехники. — М.: МИСИ, 2014.
Каганов В.И. Радиопередающие устройства. — М.: Академия, 2002.
Накопители энергии — институт энергетики. https://energy.hse.ru/accenergy
Rauschenbach H.S. Principles and technology of photovoltaic energy conversion. Educational Publishing, Inc.
, New York, 1980.
Гурвич Ю.Я. Внешний фотоэффект. — М.: Знание, 1983.
Арсеньева-Гейль А.Н. Внешний фотоэффект с полупроводников и диэлектриков. — М.: ГИТТЛ, 1957.
DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2020.25.95.011
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
98 — 2021 НТФ «Энергопрогресс»
Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: [email protected], [email protected]
Наши партнеры
Выставки:
широкий ассортимент, доставка по России
Дизельные электростанции
«КАМА-Энергетика» производит и поставляет более 130 базовых моделей дизельных электростанций собственной разработки мощностью 20–2000 кВт на базе двигателей КАМАЗ, ТМЗ, ММЗ, ЯМЗ, VOLVO, IVECO, DOOSAN, CUMMINS. С их помощью можно обеспечить себя и свое предприятие стабильной подачей электроэнергии в любых условиях.
Дизельные электростанции «КАМА-КАМАЗ»
«КАМА-KAMAZ» — собственная разработка компании, не имеющая аналогов в стране и за рубежом. Уникальность энергоустановки заключается в том, что по качеству сборки и уровню производительности она является полным аналогом импортной продукции, но более привлекательная по цене альтернатива зарубежным дизельгенераторам.
Дизельные электростанции «KAMA-VOLVO»
Дизельные электростанции «КАМА-VOLVO» отличаются высокотехнологичностью, надёжностью, низкой стоимостью эксплуатации и полным соответствием всем международным стандартам по экологичности и уровню шума.
Дизельные электростанции «KAMA-IVECO»
Дизельные электростанции серии «КАМА-IVECO» разработаны с учетом эксплуатации в самых экстремальных режимах работы, приспособлены к работе в суровых климатических условиях, обладают увеличенным моторесурсом, соответствуют мировым нормам по уровню выбросов вредных веществ, экономичности эксплуатации и низкому уровню шума.
Дизельные электростанции «КАМА-ТМЗ»
Дизельные электростанции серии «КАМА-ТМЗ» разработаны для использования в тяжелых условиях эксплуатации, максимально приспособлены для работы в суровых условиях Крайнего Севера, неприхотливы, экономичны и требуют элементарного технического обслуживания.
Дизельные электростанции «КАМА-ММЗ»
Дизельные электростанции серии «КАМА-ММЗ» являются эффективным, высоконадежным, экономичным, простым в техническом обслуживании и ремонте оборудованием, предназначенным для эксплуатации в суровых климатических условиях при абсолютной неприхотливости к качеству топлива.
Дизельные электростанции «KAMA-CUMMINS»
Дизельные электростанции «КАМА-CUMMINS» обладают наилучшими показателями расхода топлива, низкими показателями уровня шума и выбросов, длительным эксплуатационным ресурсом. Безупречные эксплуатационные качества обеспечивают экономичность и долговечность оборудования даже в суровых условиях эксплуатации, в любых сферах применения.
Дизельные электростанции «КАМА-ЯМЗ»
Дизельные электростанции серии «КАМА-ЯМЗ» зарекомендовали себя как надежные, долговечные и ремонтопригодные агрегаты. Их отличает высокие показатели производительности, неприхотливость к условиям эксплуатации в российских условиях, простота и удобство обслуживания.
Дизельные электростанции «KAMA-DOOSAN»
Дизельные электростанции серии «КАМА-DOOSAN» отвечают мировым стандартам качества и экологическим требованиям, они надёжны даже в самых жестких режимах эксплуатации, экономичны в обслуживании и обладают великолепными эксплуатационными характеристиками.
Дизельные электростанции «КАМА-MOTEURS BAUDOUIN»
Побить рекорд эффективности электростанции
Компании GE и EDF представили в Бушене новаторское решение: коэффициент полезного действия 62,22% для электростанции с комбинированным циклом никогда не достигался раньше… до сих пор.
Компания GE в партнерстве с EDF только что вошла в историю и установила титул Книги рекордов Гиннеса™ за приведение в действие самой эффективной в мире электростанции с комбинированным циклом (достигнуто 28 апреля 2016 г.) в Бушене, Франция. Завод в Бушене, который официально начал работу 17 июня, также является первой в мире парогазовой установкой, оснащенной турбиной GE HA.
Это последнее достижение завершает 45-летнее партнерство между GE и EDF. С 1970-х годов GE поставила EDF около 120 турбин внутреннего сгорания для своей глобальной сети тепловых электростанций. «Вводя в эксплуатацию эту тепловую электростанцию нового поколения, EDF демонстрирует свое намерение применять наилучшие доступные технологии на рынке, чтобы сделать свои французские тепловые электростанции более энергоэффективными, поддерживая переход к энергетике». сказал Жан-Бернар Леви, генеральный директор EDF.
Вы знали?
Обычно требуется 10 лет разработки, чтобы повысить уровень эффективности электростанции на 1%.
Помимо того, что газовая турбина HA обеспечивает мощность Bouchain с рекордным уровнем эффективности, она обеспечивает повышенную гибкость и способна достигать полной мощности менее чем за 30 минут. Это позволяет партнерам быстро реагировать на колебания спроса в сети, при необходимости интегрируя возобновляемые источники энергии, поддерживая соглашение COP21 и его цель по сокращению выбросов парниковых газов.
На самом деле, выбросы CO2 Bouchain примерно на 55 % меньше, чем у стандартной тепловой электростанции.
Рекомендуемое видео
Прорыв: начало новой эры производства электроэнергии
GE и EDF официально начали эксплуатацию первой в истории электростанции с комбинированным циклом, оснащенной газовой турбиной GE HA, в Бушене, Франция, положив начало новой эре технология производства электроэнергии и цифровая интеграция. Эта электростанция также представляет собой самую эффективную газовую электростанцию в мире с КПД 62,22%!
Но как достигается рекордный процент КПД электростанции? С помощью возможностей цифровой электростанции GE, которые помогли разблокировать электроэнергию в Бушене, которая ранее была недоступна. Возможности, в том числе цифровая система управления, используют данные в режиме реального времени для улучшения результатов предприятия при стабильной и эффективной работе, а также предоставляют ценные прогнозные данные для повышения надежности и оптимизации.
Цифры говорят сами за себя. Завод в Бушене мощностью более 605 МВт будет генерировать эквивалентную мощность, необходимую для снабжения 680 000 домов. Кроме того, компрессор HA может похвастаться воздушным потоком, который может надуть дирижабль Goodyear за 10 секунд, а кончик последней лопасти 9HA.01 развивает скорость 1200 миль/ч/1931 км/ч, что в 1,5 раза превышает скорость звука.
Хотите узнать о Бушене еще больше? Ознакомьтесь с отчетами GE и узнайте больше о науке и стратегии, лежащих в основе этого нового мирового рекорда.
Come HELE или High Water
Ввиду того, что низкий уровень выбросов углерода является приоритетом в производстве энергии, крайне важно разработать более эффективную технологию использования угля с низким уровнем выбросов. Несмотря на быстрый прогресс в области возобновляемых источников энергии и накопления энергии, ископаемые виды топлива будут по-прежнему играть важную роль в глобальном энергетическом балансе. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что в 2040 году уголь будет генерировать больше электроэнергии, чем все новые возобновляемые технологии (за исключением гидроэнергетики) вместе взятые.
Согласно прогнозу IEA World Energy Outlook, опубликованному в конце 2016 года, к 2040 году будет построено 730 гигаватт (ГВт) новых угольных электростанций с более высокой эффективностью и низким уровнем выбросов (HELE), большая часть которых будет построена в развивающихся странах.
HELE
Цифры Всемирной угольной ассоциации, активно выступающей за HELE, показывают, что средний КПД угольных электростанций во всем мире сегодня составляет 33 процента. Современные современные заводы могут достигать показателей 45 процентов, в то время как стандартные показатели составляют около 40 процентов. Повышение эффективности угольных электростанций всего на 1 процент снижает выбросы CO2 на 2–3 процента.
Эти технологии составляют разнообразную группу, улучшающую скорость сгорания и снижающую выбросы. Методы включают сверхкритическую и ультракритическую технологию, интегрированный комбинированный цикл газификации (IGCC) и сжигание в псевдоожиженном слое. Уменьшая объем производимого CO2, технологии HELE являются важным шагом на пути к улавливанию и секвестрации углерода (CCS), что станет ключевой технологией для достижения глобальных целей в области изменения климата.
Новые системы сжигания пылевидного угля, использующие сверхкритическую и ультрасверхкритическую технологию, работают при все более высоких температурах и давлениях, достигают более высокой эффективности, чем традиционные установки, и обеспечивают значительное сокращение выбросов CO2. Технология сверхкритического парового цикла используется уже некоторое время. Германия и Япония разрабатывают ультрасверхкритические блоки следующего поколения, потенциально способные работать с эффективностью до 50 процентов.
ИГЦК
Комбинированный цикл комплексной газификации (IGCC) представляет собой технологию, в которой используется газификатор высокого давления для преобразования угля или другого углеродсодержащего топлива в сжатый газ. Синтез-газ (синтез-газ), смесь окиси углерода, двуокиси углерода и водорода, можно использовать для привода турбины с комбинированным циклом — более чистого способа сжигания угля. Технология вызывает интерес в ряде стран, включая США, Китай и Германию.
В США завод IGCC компании Mississippi Power в округе Кемпер может работать на синтетическом газе (производимом из лигнита, добываемого на месте), или на природном газе. Завод мощностью 582 МВт предназначен для улавливания 65 процентов выбросов углерода и его транспортировки по трубопроводу для использования в целях повышения нефтеотдачи. Одной из крупнейших запланированных электростанций IGCC является китайская IGCC Dongguan Taiyangzhou мощностью 800 МВт.
FBC
Еще одним более эффективным методом с низким уровнем выбросов является сжигание в кипящем слое (FBC). FBC развился в результате усилий по поиску процесса сжигания, способного контролировать выбросы загрязняющих веществ без внешнего контроля выбросов. Это гибкий метод производства электроэнергии с использованием горючих материалов, включая уголь, биомассу и обычные отходы. Системы FBC улучшают экологическое воздействие угольной электроэнергии, сокращая выбросы SOx и NOx на 90 процентов.
В псевдоожиженных слоях твердое топливо приостанавливается на восходящих струях воздуха во время процесса горения.
Это приводит к более эффективным химическим реакциям и теплопередаче. Горение происходит при температурах от 1400 до 1700 градусов по Фаренгейту — ниже порога, при котором образуются газы NOx. Химические вещества, поглощающие серу, такие как известняк или доломит, используются для улавливания загрязняющих веществ внутри котла.
Существуют две основные системы FBC: атмосферные системы (FBC) и системы под давлением (PFBC). FBC в котлах может быть особенно полезен для высокозольных углей. В системах PFBC пар, образующийся за счет тепла в псевдоожиженном слое, направляется в паровую турбину, а дымовые газы используются в газовой турбине. FBC второго поколения могут включать встроенный газификатор угля для производства синтез-газа, который при добавлении к энергии, поступающей в газовую турбину, повышает эффективность.
В ожидании
Современные ультрасверхкритические (USC) угольные электростанции достигают КПД 45 процентов. Текущие исследования высокотемпературных материалов показывают, что к концу десятилетия могут быть реализованы передовые установки USC с 50-процентной эффективностью.