ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРАТОРНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, КОМБИНИРОВАННЫХ С ПАРОСИЛОВЫМ...
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРАТОРНЫХ СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, КОМБИНИРОВАННЫХ С ПАРОСИЛОВЫМ ЦИКЛОМ
Кукушкин С.А., Велицко В.В., Краснов А.Г.
Статья опубликована в сборнике «Содействуя экономическому развитию России. Проекты международного общественного фонда «Фонд содействия экономическому развитию им. Байбакова Н.К.» за 1996-2011 гг.», М., Нефть и газ, 2011.
Солнечная энергетика является динамично развивающимся, порядка 25-30% в год. Лидирующими сегментами, занимающие порядка 80%, рынка солнечной энер-гетики являются сегменты солнечных электростанций на основе поликристалличе-ского и монокристаллического кремния. Одним из ключевых факторов сдерживании развития этих сегментов является стоимость кремния (и наличие его на рынке), ко-торый необходим для производства рабочих поверхностей фотоэлектрического преобразователя (далее ФЭП).
Для солнечных электростанций концентраторного типа потребность в рабочих поверхностях ФЭП на два-три порядка ниже. До настоящего момента времени, ос-новным сдерживающим фактором развития солнечных электростанций концентра-торного типа является отсутствие приемлемых материалов с необходимой термо-стойкостью для ФЭП, на которых концентрируется солнечный поток (Рис 1.).
Рис. 1. Схема работы солнечных электростанций концентраторного типа.[Читать далее:]
На Рис. 2 показана прогнозная схема распределения технологий фотоэлектрических модулей.
Рис. 2.
Использование в серийных концентраторных солнечных электростанциях ФЭП на базе дорогостоящего GaAs (рабочая температура которого не превышает 200ºС) или дешевого Si (рабочая температура которого не порядка 100ºС), и медных тепло-отводов, обеспечивающих отвод тепла от ФЭП, не позволяет концентраторным сол-нечным электростанциям получить такую же распространенность, как солнечные электростанции на моно- и поликристаллическом кремнии. Также, для массового развития данного направления существенное значение имеет ограничение объемов производимых в мире пластин GaAs.
Ключевым образом изменить ситуацию в сегменте концентраторных солнеч-ных электростанций способна новая технология получения гетероструктур нано-структурированного карбида кремния на кремнии (SiC/Si). ФЭП на базе этого мате-риала имеет КПД, как минимум, в 1,5 раза выше, чем у кремния, а рабочая темпе-ратура превышает 200 ºС.
Вторым инновационным компонентом, позволяющим повысить КПД использо-вание солнечной энергии в электростанциях концентраторного типа, является паро-силовая установка утилизирующая избыточную тепловую энергию посредством па-росилового цикла с КПД на уровне 25% (на температуре 242ºС) с использованием низкокипящего теплоносителя для охлаждения ФЭП.
Турбопоршневая паросиловая установка имеет стоимость в 2-3 раза ниже, чем поршневые машины и/или турбины на аналогичные параметры пара, и низкие издержки на сервис.
Ожидаемый суммарный КПД электростанции составляет свыше 40%.
Ожидаемая установочная стоимость электростанции - до 2000 долл. США за 1 кВт.
Производство комбинированных солнечных электростанций представляет со-бой три взаимосвязанных производственных комплекса:
- производственная линия по производству SiC/Si из Si;
- производство ФЭП на базе SiC/Si (на базе стандартного производственного оборудования);
- сборочное производство.
В рамках предлагаемой концепции производства все необходимое механиче-ское производство осуществляется на аутсорсинге: производство турбопоршневой установки, теплообменного оборудования, отражателей, несущих конструкций элек-тростанции.
Предлагаемый тип станций наиболее актуален для районов с высокой инсо-ляцией, таких как, например, Ближний Восток, Испания, Марокко и т.д.
Инвестиции необходимые для организации и запуска производства - 5 млн. долл. США.
Срок организации производства - 30 мес.
Ожидаемая окупаемость - до 5 лет, с момента начала финансирования и за-купки производственного оборудования.