Спосіб перетворення висококонцентрованого сонячного випромінювання в електроенергію на сонячній електростанції баштового типу

Спосіб перетворення енергії висококонцентрованого сонячного випромінювання в електроенергію на сонячній електростанції (СЕС) баштового типу, що включає концентрацію прямого сонячного випромінювання великою кількістю дзеркал-геліостатів у фокус, розташований на верхівці башти СЕС, з його наступним перетворенням у високопотенційне тепло у встановленому на цій башті геліоприймачі; прямого перетворення отриманого тепла в електрохімічному циклі, що включає високотемпературний електроліз водяної пари в електролізері (ЕЛ) і низькотемпературну електрохімічну генерацію в процесі реакції-рекомбінації продуктів електролізу (газів Н2 і О2); передачу тепла перегріву останніх воді з паливною коміркою (ПК) в рамках регенерації тепла в циклі, який відрізняється тим, що електрохімічну генерацію в процесі реакції-рекомбінації Н2 і О2 у ПК проводять при підвищеному тиску Рmах за рахунок гідростатичного потенціалу стовпа води внизу башти СЕС (Pmax= r gH+1атм.) і температурі циклу Tmin, близь C2 2 UA 1 3 87705 4 Н.В.Линицького,1946р.), у якому пряме сонячне температурі 1000°С і тиску 1атм.), а частина (0,43 випромінювання, що падає на поле геліостатів В, тобто 35%) видається у виді корисного ефекту (окремих дзеркал з індивідуальною орієнтацією), («роботи циклу») на зовнішнє навантаженні R(Oм). відбивається у фокус, розташований на вершині У даному способі вода, що утвориться в ПК, самовисокої башти (Η ~ 100 м), де встановлений геліопливом надходить у високотемпературний електприймач-парогенератор паротурбінної енергетичролізер (ЕЛ), встановлений у геліоприймачі сонячної установки. У геліоприймачі енергія концентроного концентратора (тому що в прототипі ПК ваного сонячного випромінювання, перевідбитого розташована над сонячним концентратором). На на нього великою кількістю дзеркал-геліостатів шляху в електролізер вода нагрівається через (встановлених на земній поверхні), - поглинається стінку металевої труби, приведеної в безпосередй у формі високопотенційного тепла при темпераній тепловий контакт зі стінками металевих труб, турі ~500°С передається воді, яка прокачується по яких продукти високотемпературного електрочерез парогенератор, випаровуючи її і перегріваюлізу: водень і кисень - подаються в зворотному чи отриману пару. Перегріта пара по паропроводу напрямку. Таким чином, тут здійснюється регенеподається на турбіну, встановлену в низу башти, рація теплоти в циклі: охолодження перегрітих де енергія пари перетвориться в механічну енерводню і кисню на виході з ЕЛ за рахунок нагріву гію обертання її ротора, і далі - перетворюється в води, що рухається в протилежному напрямку з електроенергію в генераторі, зблокованому з турПК, її наступного випару і перегріву пари, що утвобіною. Відпрацьована пара надходить у конденсарилася. тор, де конденсується, віддаючи тепло фазового Основним недоліком способу-прототипу є непереходу - охолоджуючий воді при температурі, висока ефективність перетворення, викликана близької до температури навколишнього середотим, що - і процес високотемпературного електровища. З конденсатора робоче тіло циклу (вода) лізу, і процес електрохімічної генерації в ПК, пронадходить у конденсаційний насос, що подає її по водиться при тиску нормальних умов (1атм.). Це магістралі високого тиску від низу башти до верхіпризводить до того, що лише 35% електроенергії вки - в геліоприймач, підвищуючи її тиск таким І×Uте яка генерується в ПК, йде на зовнішнє наванчином, щоб у парогенераторі мав місце робочий таження R(Oм) у формі корисного ефекту. тиск циклу. Тут конденсаціний насос додатково В основу винаходу поставлена задача підвипереборює гідростатичний потенціал ΔΡ = pgH, (ρ щення ККД способу перетворення сонячного ви- щільність води, g - прискорення вільного падіння, промінювання в електроенергію з використанням Η - висота башти), що для Η = 100 м складає 10 електрохімічного циклу, у якому - проведенням атм., і який відноситься до втрат на власні потреелектрохімічної генерації в процесі реакціїби, властиві тільки баштовій схемі СЕС. Крім того, рекомбінації Н2 і О2 у ПК при підвищеному тиску за до недоліків паротурбінної СЕС варто віднести рахунок гідростатичного потенціалу стовпа води в дуже низьке значення «максимальної» температунизу башти СЕС: Pmax= pg +1атм. і температурі ри циклу (~500°С), що обумовлено технологічними цикла Тmin, близької до температури навколишньоможливостями перетворення високопотенційної го середовища То, з видачою на клемах низькотетеплоти в рамках «циклу Ренкина», тоді як баштомпературної ПК електроенергії І×Uте і виділенням ва схема СЕС здатна забезпечити нагрів гелиоптеплового ефекту екзотермічної електродної реакриймача до декількох тисяч градусів Цельсию (у ції Q2; світі вже досягнуті температури у фокусі парабо- подачою води, синтезованої в ПК (розташолоїдних концентраторів на рівні ~ 4тис.°С). ваного в низу башти СЕС), до теплообмінника, Найбільш близьким по суті і результату, що встановленому на її верхівці; досягається, є спосіб перетворення енергії конце- нагріванням води в протиточному теплообнтрованого сонячного випромінювання в електроміннику теплом продуктів високотемпературного енергію, запропонований автором (№1 "Спосіб електролізу (водню і кисню), її випаром і наступперетворення сонячного випромінювання в електним перегрівом отриманої пари до температури роенергію", позитивне рішення Укрпатенту Тпп > Ткр; №200501456. 17.09.2006 та №2 "Автономна уста- подачою перегрітої пари на детандер і спрановка для перетворення концентрованого сонячцюванням на ньому тиску від 1атм. до рівня нижче ного випромінювання в електроенергію", позитиватмосферного: Pmin - з одержанням на валу енергії не рішення Укрпатенту №200503535, 02.10.2006, розширення, - подальшим перегрівом пари до теК.І.Луданов). мператури високотемпературного електролізу Тmax У способі-прототипі високопотенційне тепло в за рахунок високопотенційного тепла DQ1 від гегеліоприймачі сонячного концентратора витрачаліоприймача СЕС; ється на здійснення високотемпературного елект- електролітичним розкладанням пари в ЕЛ ролізу з розкладанням перегрітої водяної пари на при зниженому тиску Рmin