Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о вымышленном персонаже Августа Дерлета, см. Solar Pons .
Солнечные пруды-испарители в пустыне Атакама

Солнечный пруд является бассейн соленой воды , который собирает и хранит солнечной тепловой энергии. Морская вода естественным образом образует вертикальный градиент солености, также известный как « галоклин », при котором вода с низкой соленостью плавает поверх воды с высокой соленостью. Слои растворов солей увеличиваются по концентрации (и, следовательно, по плотности) с глубиной. Ниже определенной глубины раствор имеет равномерно высокую концентрацию соли.

Описание [ править ]

Когда солнечные лучи попадают на дно мелкого бассейна, они нагревают воду, прилегающую к дну. Когда вода на дне бассейна нагревается, она становится менее плотной, чем более холодная вода над ним, и начинается конвекция . Солнечные водоемы нагревают воду, препятствуя этой конвекции. В воду добавляют соль до полного насыщения нижних слоев воды . Вода с высокой соленостью на дне пруда плохо смешивается с водой с низкой соленостью над ним, поэтому, когда нижний слой воды нагревается, конвекция происходит отдельно в нижнем и верхнем слоях, с лишь незначительным смешиванием между ними. . Это значительно снижает потери тепла и позволяет воде с высокой соленостью достигать 90 ° C, сохраняя воду с низкой соленостью 30 ° C. [1]Затем эту горячую соленую воду можно откачать для использования в производстве электроэнергии через турбину или в качестве источника тепловой энергии.

Преимущества и недостатки [ править ]

  • Такой подход особенно привлекателен для сельских районов в развивающихся странах . Коллекторы очень большой площади могут быть установлены всего за счет глиняной или пластмассовой облицовки пруда.
  • Накапливающиеся кристаллы соли должны быть удалены, и они могут быть ценным побочным продуктом и требуют затрат на обслуживание.
  • Нет необходимости в отдельном коллекторе.
  • Чрезвычайно большая тепловая масса означает, что энергия вырабатывается днем ​​и ночью.
  • Относительно низкотемпературная работа означает, что преобразование солнечной энергии обычно составляет менее 2%. [2]
  • Из-за испарения для поддержания градиента солености постоянно требуется незасоленная вода.

Эффективность [ править ]

Получаемая энергия представляет собой низкопотенциальное тепло от 70 до 80 ° C по сравнению с предполагаемой температурой окружающей среды 20 ° C. Согласно второму закону термодинамики (см. Цикл Карно ), максимальная теоретическая эффективность цикла, который использует тепло из высокотемпературного резервуара при 80 ° C и имеет более низкую температуру 20 ° C, составляет 1− (273 + 20) / (273 + 80) = 17%. Для сравнения: тепловой двигатель электростанции, доставляющий высококачественное тепло при температуре 800 ° C, будет иметь максимальный теоретический предел в 73% для преобразования тепла в полезную работу (и, таким образом, будет вынужден выделять лишь 27% отработанного тепла.в резервуар с холодной температурой 20 ° C). Низкая эффективность солнечных водоемов обычно оправдывается аргументом, что «коллектор», представляющий собой просто обшитый пластиком водоем, потенциально может привести к созданию крупномасштабной системы с более низкими общими нормированными затратами энергии, чем солнечная концентрирующая система .

Развитие [ править ]

Дальнейшие исследования направлены на решение таких проблем, как разработка мембранных водоемов. В них используется тонкая проницаемая мембрана для разделения слоев, не позволяя соли проникать сквозь них.

Примеры [ править ]

Самым большим действующим прудом на солнечных батареях для производства электроэнергии был пруд Бейт-ха-Арава, построенный в Израиле и действовавший до 1988 года. Он имел площадь 210 000 м² и давал электрическую мощность 5 МВт. [3]

Индия была первой азиатской страной, основавшей солнечный пруд в Бхудже в Гуджарате. Проект был санкционирован под Национальной программой Солнечного пруда в Министерстве нетрадиционных источников энергии в 1987 году и завершен в 1993 году после длительных совместных усилий TERI, Агентство развития Гуджарата энергетики и GDDC (Гуджарат Dairy Development Corporation Ltd). Солнечный водоем успешно продемонстрировал целесообразность технологии, подавая на завод 80 000 литров горячей воды ежедневно. Он предназначен для питания около 22,000,000 кВтч [ править ] из тепловой энергии в год. Институт энергетики и ресурсовпредоставил все технические ресурсы и взялся за полное выполнение исследований, разработок и демонстраций. TERI эксплуатировала и обслуживала этот объект до 1996 года, прежде чем передать его GDDC. Солнечный пруд без особых усилий функционировал до 2000 года, когда серьезные финансовые потери привели к повреждению GDDC. Впоследствии в результате землетрясения в Бхудже молочный завод Kutch Dairy не работал. [4]

Солнечный пруд площадью 0,8 акра (3200 м 2 ), обеспечивающий питание 20% предприятий Bruce Foods Corporation в Эль-Пасо, штат Техас, является вторым по величине в США. Это также первый в США солнечный пруд с градиентом соли [5]

См. Также [ править ]

  • Преобразование тепловой энергии океана
  • Ледяной пруд
  • Сезонное хранение тепловой энергии (СТЭС)
  • Тепловое хранение
  • Охлаждение глубокой воды в озере
  • Пруд-охладитель
  • Пруд для испарения соли

Ссылки [ править ]

  1. ^ Г. Бойл. Возобновляемые источники энергии: энергия для устойчивого будущего, 2-е изд.
  2. ^ Г. Бойл. Возобновляемые источники энергии: энергия для устойчивого будущего, 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
  3. ^ C, Нильсен; А. Акбарзаде; J, Эндрюс; HRL, Бесерра; П., Голдинг (2005), История науки и техники солнечных водоемов , Труды Всемирной конференции по солнечной энергии 2005 г., Орландо, Флорида
  4. ^ Солнечный Gradient Солнечные Пруды , Teriin, архивируются с оригинала на 26 октября 2008 года , получена 28 ноября 2 009.
  5. ^ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.680.7971&rep=rep1&type=pdf

Внешние ссылки [ править ]

  • Солнечный пруд Эль-Пасо , Техасский университет.
  • Солнечный пруд Бхудж в Индии , Териин, архивировано 2 апреля 2007 г.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ).
  • "Солнечный пруд Израиля мощностью 150 кВт" , Новости Матери-Земли , май – июнь 1980 г..
  • Исследовательские пруды и реальный проект в Pyramid Salt , Pyramid Hill, Северная Виктория, AU : Королевский технологический институт Мельбурна, архивировано с оригинала 05.02.2012..