Солнечная энергия до сих пор применялась или для отопления домов, или для производства электрической энергии. Сегодня немецкие инженеры готовы за счет энергии солнца обеспечивать тепловой энергией технологические процессы.
Когда говорят о гелиоэнергетике, то почти всегда имеют в виду одну из двух гелиоустановок: плоские солнечные коллекторы небольших размеров, которые устанавливаются, как правило, на крышах домов, и служат для отопления и нагрева воды, или крупные промышленные солнечные электростанции на основе параболоцилиндрических концентраторов, снабжающее энергией целые регионы.
Немецкие инженеры разрабатывают гелиосистемы среднего размера, которые будут способны обеспечивать теплом отдельные предприятия промышленности.
Дело в том, что около двух третьих всей энергии, потребляемой в промышленности, тратится на производство тепла. Тепло необходимо практически для каждого этапа технологического цикла, будь это физические процессы или химические реакции. Инженеры компании Mirroxx из Фрайбурга считают, что большую часть потребности в этом тепле можно обеспечить путем использования энергии солнечного излучения.
Для этого они создали коллектор Френеля, который назвали в честь французского физика Огюстена Френеля, являющегося одним из авторов волновой теории света. Данная гелиоустановка представляет собой систему плоских отражателей шириной полметра и длиной четыре метра. Физик Кристиан Цалер, руководитель компании Mirroxx, объясняет: «Мы разместим параллельно земле рядом друг с другом множество зеркал. Каждое из них при помощи небольшого электрического двигателя может вращаться вокруг продольной оси таким образом, чтобы все зеркала вместе составляли вытянутый желоб, который будет фокусировать отраженный луч солнца на одной прямой. Эта прямая в нашем случае пролегает на высоте четырех метров над полем зеркал. Здесь располагается трубка с теплоносителем».
Другими словами, речь идет о миниатюрной модели параболоцилиндрического конденсатора, только не сплошного и цельнометаллического, а сформированного отдельными узкими и длинными отражателями. Вся конструкция частично напоминает жалюзи, лежащие на земле, где положение ламелей регулируется компьютером таким образом, чтобы отраженные лучи солнца разогревали теплоноситель, циркулирующий в трубке.
Если это вода, то ее температуру можно поднять до 200 градусов – этого достаточно для технологических процессов. Если теплоносителем является масло, то рабочая температура на выходе коллектора может достигать 400 градусов.
«При установке коллектора Френеля на крыше, у него есть определенные преимущества, - говорит Кристиан Цалер. – Благодаря тому, что отражатели узкие и располагаются параллельно крыше, данная конструкция имеет намного меньшую парусность по сравнению с параболоцилиндрическим концентратором».
Сегодня на базе параболоцилиндрических концентраторов существуют планы о построении целого ряда солнечных электростанций на севере Африки и юге Европы. Но если в Испании, не говоря про Сахару, найти под подобную электростанцию участок площадью в несколько гектаров достаточно легко, то на крышах зданий фабрик места очень мало, и уже поэтому гелиоустановки Френеля более подходят для использования в данном случае.
Но и этим их преимущества не оканчиваются, - утверждает Кристиан Цалер: «Коллекторы Френеля дают возможность получать более высокую пиковую мощность. Кроме того, они обеспечивают относительно равномерное распределение нагрузки на кровлю, что тоже очень важно. Многие параболоцилиндрические концентраторы крепятся на огромных бетонных фундаментах. Нам же они не нужны».
В солнечный жаркий день изделия фрайбургских инженеров дают до 500 ватт энергии тепла с одного квадратного метра площади. Пробные гелиоустановки, действующие в Испании, Италии и Тунисе подтверждают, что система работает надежно.
Например, в Севилье коллектор площадью в 350 метров квадратных уже более двух лет вырабатывает тепло для термохимических холодильных установок в здании университета.
«В мире существует много регионов – Индия или Северная и Южная Америка, например, - где установка таких сооружений, безусловно, себя оправдывает, - поясняет Кристиан Цалер. – И существует множество промышленных отраслей, которые нуждаются в тепловой энергии именно в данном температурном диапазоне – от 150 до 400 градусов. Это и химическая, и пищевая промышленность, и фармацевтическая, и текстильная, - этот список можно продолжать еще очень долго. Именно они в ближайшие годы станут нашими заказчиками».
Правда, в данном случае многое будет зависеть от цен на нефть и газ в мире. Ведь чем дороже потребителю обходится сжигание ископаемых углеводородов, тем скорее его инвестиции амортизируются в гелиоустановку.
Это интересно ...
Новые технологии производства солнечных модулей увеличат конкурентоспособность солнечной энергетики
Оказывается, энергия солнечных батарей может стать конкурентом традиционной энергии намного быстрее, чем ожидалось. Ей в этом помогут производители тонкослойных солнечных
Концепция маркетинга гелиотехники. О цене солнечных коллекторов
Задача освоения современных технологий по утилизации солнечной энергии является частью энергетической политики государства, поэтому она требует осуществления необходимых мероприятий также
Использование солнечной энергии в новых технологиях
Сегодня очевидна тенденция к сокращению негативного действия на окружающую среду, опасения истощения природных ресурсов, которая оживила в научном мире интерес
Развитие солнечной энергетики. Использование энергии Солнца в гелиоустановках. Часть 3
«Солнечный дом» является современным уровнем культуры жилья. Его распространение и эффективность зависят во много от простой истины – от экономного
