Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Техника
Размещена 21.04.2014. Последняя правка: 21.04.2014.

Энергетическая установка, использующая энергию излучения солнца (СЭУ) (Солнечный Стирлинг)

Сасаров Виталий Александрович

РГАТУ

Студент

Фёдорова М.А.
Научный руководитель Новиков Николай Николаевич, доцент, Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьёва


Аннотация:
Произведен анализ недостатков ТЭЦ. Солнечный Стирлинг выбран основным узлом солнечной энергетической установки. Был произведен расчет спроектированной установки, получена вырабатываемая мощность и экономия.


Abstract:
The analysis of the shortcomings of the HPS. Solar Stirling selected main hub for solar power systems. Were calculated designed units received produced power and economy.


Ключевые слова:
энергетическая установка, энергия излучения солнца, солнечный стирлинг

Keywords:
power plant, energy radiation from the sun, solar Stirling


УДК 62

В наше время человечество столкнулось с рядом экологических  и энергетических проблем, которые требуют быстрейшего решения. Вот некоторые из них: быстрый рост цен на энергетические и топливные ресурсов, постоянное увеличение загрязнения окружающей среды, все это выдвигает на первый план задачу исследования и поиска новых технологий энергопреобразования, разработки и создания новой техники на основе высокоэффективных термодинамических циклов, внедрение и использование новых видов топлива, новых рабочих тел. То есть создание таких экологически чистых энергосистем, которые обеспечивали бы удовлетворение нужд населения и промышленности при наименьших затратах материальных ресурсов. Еще совсем недавно существующие тепломеханические агрегаты удовлетворяли нынешнему уровню развития в областях техники. Необходимость создания альтернативных источников энергии возникла в результате обострения глобальных проблем, требующих скорого решения (приближающийся энергетический кризис, утоньшение озонового слоя Земли, постепенное истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, усиление парникового эффекта). 

В наши дни больше 61% используемых источников энергии приходится на ТЭС. Их главными недостатками являются: вредные выбросы загрязняющие окружающую среду, открытая бесхозяйственность сжигания нефти и газа – одних из самых ценных для химической промышленности природных продуктов, сжигание атмосферного кислорода,  наносимый добычей экологический вред, истощение мировых запасов ископаемого топлива, переработкой и транспортировкой огромных масс ископаемого горючего. Доля ТЭС, относительно легко решавших энергетическую проблему 20 в., должна постепенно уменьшаться – это главное требование экономистов, экологов, и самих энергетиков.

Ученые многих стран постоянно работают над задачей использования солнечной энергии, в частности переработки ее в электрическую, т.к. энергия солнца является экологически чистой, в то же время это самый доступный источник, работающий бесплатно и непрерывно. Эта энергия уже очень долго используется людьми через такие ресурсы как нефть, дрова, уголь, энергию ветра и рек. Энергетический поток, который высокоразвитая цивилизация непременно обязана использовать, не сжигая атмосферный кислород и не повышая температуру планеты – не изменяя наш уникальный климат. Солнце является самым сильным источником энергии для нашей планеты.

Наравне с другими путями в решении энергетических и экологических проблем одним из самых перспективных является изучение, разработка и массовое внедрение энергопреобразующих систем на основе двигателей, работающих по прямому и обратному циклам Стирлинга (двигателей Стирлинга).

Солнечная энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга характеризуется простотой обслуживания, хорошим КПД, бесшумностью и надежностью конструкции двигателя Стирлинга, эти достоинства определяют эффективность его использования в таких системах. Для разогрева двигателя вогнутые зеркала фокусируют солнечный свет на ресивере. Окружающий атмосферный воздух  охлаждает систему. Установка также включает систему слежения за солнцем, которая еще более увеличивает эффективность.

Сравнивая с двигателями Отто или Дизеля, работающими на внутреннем сгорании, двигатель Стирлинга зависит единственно от внешнего поступления тепла. Принципиального значения не имеет, что является поставщиком тепла. Именно поэтому двигатель Стирлинга является идеальным кандидатом для перевода солнечного излучения в механическую энергию:

1.)   В двигателе Стирлинга постоянное количество рабочего газа беспрерывно нагревается и охлаждается.

2.)   Через расширение при нагревании и сжатии при охлаждении, два поршня, каждый из которых прикреплен к валу, приводятся в движение рабочим газом– таким образом передается энергия.

3.)   Эффективная работа двигателя Стирлинга растет при росте температуры, поэтому он является самой идеальной комбинацией для производства энергии через солнечный коллектор.

4.)   В двигателе Стирлинга нет внутреннего сгорания, поэтому он работает практически бесшумно.

5.)   Потенциальный жизненный цикл двигателя Стирлинга является очень длительным, так как здесь нет внутреннего износа из-за горения топлива.

Одним из наиболее крупных и значимых проектов использования солнечной энергии является проект создания солнечной фермы на юге США. На территории штата Невада будет создана гелиоэнергетическая система площадью 160 кв.км на основе двигателей Стирлинга, использующих солнечную энергию. По проекту количество таких установок, компактно установленных, более 20 тысяч.
Фирма "Allison" разработала и построила космический вариант солнечной установки с двигателем Стирлинга мощностью 5 кВт и КПД 37,5 %. В качестве источника теплоты используется параболический лепестковый концентратор, создающий в приёмнике температуру порядка 900 К. В ловушке приёмника излучения устанавливается тепловой аккумулятор, который отдает тепло фазового превращения при постоянной температуре на теневых участках орбиты полета. Эта анаэробная установка работала долгое время на одном из искусственных спутников Земли типа Gemini. В России РКК "Энергия", РЦМ им. Келдыша разрабатывали солнечную энергетическую установку на основе двигателя Стирлинга мощностью 10 кВт и 36-лепесткового солнечного концентратора. В 2001 году на предприятии в Санкт-Петербурге был создан и испытан двигатель Стирлинга. [1]

В ходе расчета проведенных расчетов, были получены следующие выводы:

Данная установка для выработки электроэнергии использует солнечную энергию, что дает ей преимущество по сравнению с прочими электростанциями. Ее можно эффективно использовать в тёплых широтах с  высоким уровнем солнечного излучения. Расходы на ее изготовление будут окуплены. Однако на территории с низким уровнем солнечного излучения (W2) установка будет не столь эффективна.

Размеры установки:

Площадь зеркала: S= 32,434 м2.

Размеры двигателя: H=0,4м, R=0,14м, V=24л.

Установка вырабатывает мощность 4,8 кВт/час электричества, что позволяет работать автономно отдельному дому или коттеджу и позволяет сэкономить около 3-х тысяч рублей в месяц.

Библиографический список:

1. Двигатель Стирлинга в экономике // Солдаткин Сергей. Саранск. сайт. URL: http://pochit.ru/geografiya/1991/index.html(дата обращения 15.09.2013).
2. Термодинамическое преобразование возобновляемой энергии посредством двигателя Стирлинга (Часть 1.) // Панченко В.А. – ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии. сайт. URL: http://www.akw-mag.ru/content/view/104/35/(дата обращения 15.09.2013).
3. Двигатель Стирлинга // physicstoys.narod.ru : интернет сайт. URL: http://www.physicstoys.narod.ru/page/Solarengine.html(дата обращения 15.09.2013).
4. Осадчий Г.Б. Солнечная энергия, её производные и технологии их использования (Введение в энергетику ВИЭ). Омск: ИПК Макшеевой Е.А., 2010. 572 с.




Рецензии:

23.04.2014, 9:07 Клинков Георгий Тодоров
Рецензия: Статья имеет информативый характер.Интепретационное ниво ретроспекций не удовлетворяет.Параметры не даны в нужном технологическом плане и порядке.

1.07.2014, 18:51 Шамутдинов Айдар Харисович
Рецензия: Действительно, соглашусь с Георгием Клинковым, что статья носит только информативный характер. Где расчеты, где расчетная схема или фото? "В ходе расчета проведенных расчетов..." -это что за фраза?? Масло масляное...Библиографический список содержит четыре источника, а где на них ссылки??(имеется только одна ссылка на источник[1]). Статья требует доработки!

7.07.2014, 19:11 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Согласен с предыдущими рецензентами - к печати не рекомендовать.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх