Солнечная башня

Появление солнечных батарей (фотоэлектрических модулей) – явление однозначно значительное для мировой энергетики в целом. Со значительным подорожанием органического топлива, нефти и газа, развитие альтернативной солнечной энергетики представляется наиболее перспективным, поэтому ученые всего мира ищут способы повышения эффективности преобразования энергии солнца в тепловую и электрическую энергию.

Солнечная башня

Пожалуй одним из самых инновационных способов преобразования солнечной энергии можно назвать конструкцию электростанции – солнечная башня. Упрощенный принцип работы солнечной башни довольно прост. Солнечное тепло концентрируется на участке, непосредственно у основания башни. Этот участок покрывается хорошим теплоизолятором. Накопленный объем теплого воздуха поднимается вверх и оказывается в центральном отверстии установки. Электричество в этом случае вырабатывается благодаря естественному подъему нагретого воздуха.

Но гораздо эффективнее применение зеркал для концентрации энергии солнечного света. Солнечный свет, отраженный от большого количества зеркал установленных вокруг башни (нескольких сотен или тысяч), затем концентрируется в одной точке, имея при этом максимальную потенциальную энергию. Для этого применяются гелиостаты, т.е. зеркала со значительной площадью поверхности. Гелиостаты крепятся на опоре и управляются централизованной системой, отвечающей за изменение положения зеркал. Гелиостаты имеют постоянную ориентацию на солнце, их положение меняется в соответствии с расположением солнца. Таким образом, удается достичь максимальной эффективности выработки электричества. Если солнечная башня устанавливается в местности с высокой солнечной активностью, температура нагретого воздуха может достигать 80-100 градусов по Цельсию.

Турбины, используемые в установке, вырабатывают электроэнергию путем нагревания жидкости. Горячий воздух приводит воду в парообразное состояние, от действия пара приходит в движение турбина. В крупных установках такого типа может применяться горячая соль (смесь нитрата натрия и нитрата калия), прекрасно сохраняющая тепло нагретого воздуха. В ночное время и в периоды недостаточной солнечной активности питание производится от резервных аккумуляторов. Бесспорна высокая эффективность применения зеркал – благодаря их использованию удается обеспечить максимальную концентрацию солнечной энергии в одной точке, а от этого непосредственно зависит сам процесс выработки электричества.

Важно то, что в условиях сильного нагрева почвы за световой день возможно получение дополнительной тепловой энергии из остаточного тепла разогретой почвы. В первом варианте функционирования солнечной башни, с накоплением солнечного тепла на земле у ее подножия, подразумевает более высокую эффективность работы при сильных перепадах температур. Данный факт делает выигрышным применение солнечных башен в районах с ярко выраженным суточным ходом температур.

Понятно, что в силу сложности конструкции и высокой стоимости солнечные башни используются пока еще достаточно редко, в основном это «пилотные» проекты, спонсируемые крупными организациями или правительствами. С этим связаны два основных недостатка солнечной башни – сложность монтажа и общая дороговизна (и комплектующих, и установки, и 1 полученного ватта в связи с изначальными расходами). Но преимущества очень заманчивы: огромные мощности (до нескольких гигаватт в год), простота в эксплуатации, практически невозможность поломок. В некоторых случаях конструкция выглядит привлекательно и с точки зрения ландшафтного дизайна.