energia solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80, sette centrali solari pilota (SPP) del cosiddetto tipo a torre con un livello di potenza da 0,5 a 10 MW sono state costruite in diversi paesi del mondo. La più grande centrale solare con una capacità di 10 MW (Solar One) è stata costruita in California. Tutte queste centrali solari sono costruite secondo lo stesso principio: un campo di specchi-eliostati posti a livello del suolo, inseguendo il sole, riflette i raggi del sole su un ricevitore-ricevitore installato sulla sommità di una torre piuttosto alta; Il ricevitore è essenzialmente un boiler solare, che produce vapore acqueo di parametri medi, che viene poi inviato ad una normale turbina a vapore.

Ad oggi, nessuno di questi SPP è più in funzione, poiché i programmi di ricerca previsti per essi sono stati completati e il loro funzionamento come centrali elettriche commerciali si è rivelato non redditizio. Nel 1992, la Edison Company of Southern California ha fondato un consorzio di aziende energetiche e industriali che, insieme al Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, stanno finanziando il progetto della torre Solar Two attraverso la ricostruzione della Solar One. La capacità di Solar Two secondo il progetto dovrebbe essere di 10 MW, vale a dire. rimangono gli stessi di prima. L'idea principale della ricostruzione proposta è quella di sostituire il ricevitore esistente con la produzione diretta di vapore acqueo per un ricevitore con un vettore di calore intermedio (sali di nitrato). Lo schema SPP includerà un serbatoio di stoccaggio del nitrato al posto dell'accumulatore di ghiaia utilizzato in Solar One con olio ad alta temperatura come refrigerante. L'avvio dell'impianto fotovoltaico ricostruito era previsto per il 1996. Gli sviluppatori lo considerano un prototipo, che consentirà di creare un impianto fotovoltaico con una capacità di 100 MW nella fase successiva. Si presume che con una tale scala, questo tipo di SPP sarà competitivo con le centrali termoelettriche che utilizzano combustibili fossili.

Il secondo progetto, la torre PHOEBUS SPP, è stato realizzato da un consorzio tedesco. Il progetto prevede la realizzazione di un impianto fotovoltaico ibrido (solare-combustibile) dimostrativo della potenza di 30 MW con ricevitore volumetrico, nel quale verrà riscaldata l'aria atmosferica, quindi inviata ad una caldaia a vapore, che produce vapore acqueo operante nel Ciclo di Rankine. Sul percorso dell'aria dal ricevitore alla caldaia è previsto un bruciatore per la combustione di gas naturale, la cui quantità è regolata in modo da mantenere una determinata potenza durante le ore diurne. I calcoli mostrano che, ad esempio, per un reddito annuo di radiazione solare di 6,5 GJ/m2 (vicino a quello tipico di alcune regioni meridionali della Russia), questo SPP, che ha una superficie totale di eliostati di 160 m2, riceverà 290,2 GW. h/anno di energia solare, e la quantità di energia introdotta con il combustibile sarà di 176,0 GW. h/anno. Allo stesso tempo, l'SPP genererà 87.9 GWh di elettricità all'anno con un'efficienza media annua del 18,8%. Con tali indicatori, il costo dell'elettricità generata dalle centrali solari dovrebbe essere al livello delle centrali termiche alimentate a combustibili fossili.

Dalla metà degli anni '80, nel sud della California, LUZ ha realizzato e messo in esercizio commerciale nove centrali solari con concentratori parabolici a trogolo (PCC) con capacità unitarie, aumentate dal primo SPP ai successivi da 13,8 a 80 MW. La capacità totale di queste centrali solari ha raggiunto i 350 MW. In questi SES sono stati utilizzati PCC con un'apertura, che è aumentata nel passaggio dal primo SES a quelli successivi. Seguendo il sole lungo un asse, i concentratori concentrano la radiazione solare su ricevitori tubolari racchiusi in tubi sottovuoto. All'interno del ricevitore scorre un liquido termovettore ad alta temperatura, che si riscalda fino a 380°C e poi cede calore al vapore acqueo nel generatore di vapore. Lo schema di questi SPP prevede anche la combustione di parte del gas naturale nel generatore di vapore per produrre ulteriore elettricità di punta, nonché per compensare la ridotta insolazione.

Questi SES sono stati creati e gestiti in un momento in cui esistevano leggi protettive negli Stati Uniti che consentivano a SES di operare senza perdite. La scadenza di queste leggi alla fine degli anni '80 ha portato al fallimento della società LUZ e la costruzione di nuovi SPP di questo tipo è stata interrotta.

KJC (Kramcr Junction Company), che gestiva cinque delle SPP costruite (da 3 a 7), si è posta il compito di aumentare l'efficienza di queste SPP, ridurre i loro costi operativi e renderle economicamente attraenti nelle nuove condizioni. Questo programma è attualmente in fase di implementazione con successo.

Nei paesi in via di sviluppo si parla di utilizzo di impianti relativamente piccoli per alimentare singole case in villaggi remoti per attrezzare centri culturali, dove, grazie ai fotomoltiplicatori, si possono usare televisori, ecc. In queste applicazioni non è il costo dell'elettricità che viene in primo piano, ma l'effetto sociale. I programmi di attuazione del PMT nei paesi in via di sviluppo sono attivamente sostenuti da organizzazioni internazionali, la Banca Mondiale partecipa al loro finanziamento sulla base della "Solar Initiative" da essa proposta. Ad esempio, in Kenya negli ultimi 5 anni, 20 case rurali sono state elettrificate con l'aiuto di PMT. Un vasto programma per l'introduzione della PMT è in fase di attuazione in India, dove nel 000-1986. Sono stati spesi 1992 milioni di rupie per l'installazione di PMT nelle zone rurali.

Nei paesi industrializzati, l'introduzione attiva della PMT è dovuta a diversi fattori. In primo luogo, i PMT sono considerati fonti rispettose dell'ambiente che possono ridurre gli effetti dannosi sull'ambiente. In secondo luogo, l'utilizzo di PMT nelle abitazioni private aumenta l'autonomia energetica e tutela il proprietario in caso di possibili interruzioni dell'alimentazione centralizzata.

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