太陽光エネルギー。スキーム、説明

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太陽光エネルギー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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70 年代後半から 80 年代前半にかけて、出力レベル 0,5 ～ 10 MW のいわゆるタワー型のパイロット太陽光発電所 (SPP) が 10 か所、世界各国で建設されました。容量 XNUMX MW の最大の太陽光発電所 (Solar One) がカリフォルニアに建設されました。これらの太陽光発電所はすべて同じ原理に基づいて構築されています。太陽を追跡する地上に設置されたヘリオスタットミラーが、かなり高い塔の頂上に設置された受光器に太陽光線を反射します。受信機は基本的に、中程度の水蒸気を生成する太陽熱ボイラーで、水蒸気は標準的な蒸気タービンに送られます。

現在までのところ、これらの SPP はどれも、計画されていた研究プログラムが完了し、商用発電所としての運営が採算が合わないことが判明したため、現在は稼働していない。 1992年、南カリフォルニア・エジソン・カンパニーはエネルギー企業と産業企業のコンソーシアムを設立し、米国エネルギー省と協力して、ソーラー・ワンを再建するソーラー・ツー・タワー太陽光発電所プロジェクトに資金を提供した。プロジェクトによると、ソーラーツーの電力は 10 MW、つまり 1996 MW になるはずです。以前と同じままです。計画された再建の主なアイデアは、水蒸気を直接生成する既存のレシーバーを、中間冷却材（硝酸塩）を備えたレシーバーに置き換えることです。太陽光発電所の設計には、Solar Oneで使用されている砂利電池の代わりに、高温の油を冷却剤として使用する硝酸塩貯蔵タンクが含まれます。再建された太陽光発電所の稼働は100年に予定されていた。開発者らはこれをプロトタイプとして検討しており、次の段階では容量XNUMXMWの太陽光発電所の建設が可能になるとしている。この規模では、このタイプの太陽光発電所は化石燃料を使用する火力発電所と競争できると考えられます。

30 番目のプロジェクトである PHOEBUS タワー太陽光発電所は、ドイツのコンソーシアムによって実施されています。このプロジェクトには、大気を加熱する容積式レシーバーを備えた、容量 6,5 MW の実証用ハイブリッド (太陽燃料) 太陽光発電所の建設が含まれます。大気は蒸気ボイラーに導かれ、そこで水蒸気が作動します。ランキンサイクルが発生します。レシーバーからボイラーまでの空気経路には、天然ガスを燃焼させるバーナーが設置されており、その量は日中を通じて規定の出力を維持するように調整されています。計算によると、たとえば、年間日射量が 2 GJ/m160 (ロシアの一部の南部地域の典型的な値に近い) の場合、ヘリオスタットの総表面積が 2 m290,2 あるこの太陽光発電所は、176,0 GJ/m87.9 の太陽放射を受けることになります。 GW。太陽エネルギーは年間 18,8 時間あたり、燃料とともに提供されるエネルギー量は XNUMX GW になります。時間/年同時に、太陽光発電所は年間平均XNUMXGWhの電力を生成し、年間平均効率はXNUMX%となります。このような指標により、太陽光発電所の発電コストは化石燃料を使用する火力発電所と同程度になることが予想されます。

80 年代半ばから、南カリフォルニアで LUZ 社は、放物線円筒集光器 (PCC) を備えた 13,8 つの太陽光発電所を建設し、商業運転を開始しました。この発電所の発電量は、最初の太陽光発電所から後続の太陽光発電所まで 80 MW から 350 MW まで増加しました。。これらの太陽光発電所の合計容量は380MWに達しました。これらの SES では、開口部を備えた PCC が使用されており、最初の SES から次の SES への移行中に開口率が増加しました。集光器は、XNUMX つの軸に沿って太陽を追跡することにより、真空管に囲まれた管状受信器に太陽放射を集中させます。高温の冷媒流体がレシーバー内を流れ、最大 XNUMX°C まで加熱され、蒸気発生器内の水蒸気に熱が伝達されます。これらの太陽光発電所の設計では、蒸気発生器で一定量の天然ガスを燃焼させて追加のピーク電力を生成し、日射量の減少を補うこともできます。

これらの太陽光発電所は、米国に太陽光発電所を損失なく稼働させる保護法が存在していた時代に設立され、運営されていました。 80年代の終わりにこれらの法律が失効したため、LUZ社は破産し、このタイプの新しい太陽光発電所の建設は中止されました。

建設された SPP のうち 3 基 (7 基から XNUMX 基) を運営していた KJC (Kramcr Joint Company) は、これらの SPP の効率を高め、運営コストを削減し、新しい条件下でも経済的に魅力的なものにするという課題を自らに課しました。現在、このプログラムは順調に実施されています。

発展途上国では、比較的小規模な設備を使用して、文化センターを設置するために辺鄙な村の個々の家に電力を供給することについて話しています。そこでは、PMT のおかげでテレビなどを使用できます。これらの用途では、コストはかかりません。電力の社会的影響が前面に出てきます。発展途上国における太陽光発電導入プログラムは国際機関によって積極的に支援されており、世界銀行は同機関が提唱するソーラーイニシアチブに基づいてその融資に参加しています。たとえば、ケニアでは過去 5 年間で、20 戸の田舎の家が太陽光発電の助けを借りて電化されました。インドでは、000 年から 1986 年にかけて、光電子増倍管導入のための大規模なプログラムが実施されています。農村地域への PMT の設置には 1992 億 690 万ルピーが費やされました。

先進国における光電子増倍管の積極的な導入は、いくつかの要因によって説明されます。まず、PMT は、環境への有害な影響を軽減できる環境に優しい供給源と考えられています。第二に、個人住宅で光電子増倍管を使用すると、エネルギーの自立性が向上し、集中電源供給が中断された場合に所有者が保護されます。

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