Одним из основных сдерживающих факторов развития солнечной энергетики является проблема выбора места для размещения солнеч­ных электростанций.

Мощность солнечного излучения на поверхности Земли при без­облачном небе составляет около 1 кВт/м2. Для получения электроэ­нергии в промышленных масштабах необходимы мощности порядка миллиона киловатт. Это значит, что для промышленной солнечной электростанции с коэффициентом полезного действия порядка 10% и с учетом неравномерности мощности солнечного излучения в течение суток необходима площадь в десятки квадратных километров (http:// www. t3000.ru).

Площадка для размещения приемников солнечного излучения должна быть ровной, пригодной для обслуживания и ремонта обо­рудования, свободной от хозяйственной деятельности человека.

Найти подходящую площадку, удовлетворяющую этим требова­ниям, чрезвычайно сложно даже в пустынях Австралии и Северной Африки, не говоря уже о густонаселенных странах Европы и Азии.

Идеальным решением этой проблемы является размещение сол­нечных электростанций на поверхности морей и океанов, площадь которых в пять раз больше, чем площадь суши. Однако, традиционные солнечные электростанции не пригодны для морского базирования.

Ситуация коренным образом изменилась после изобретения солнечных аэростатных электростанций («Энергия», №4, 2005). Принципиальная схема солнечной аэростатной электростанции при­ведена на рис. 3.25.

Принцип работы солнеч­ной аэростатной электро­станции с паровой турбиной заключается в поглощении поверхностью баллона аэро­стата солнечного излучения и нагрева за счет этого водя­ного пара, находящегося вну­три баллона. Современные селективные поглощающие материалы способны нагре­ваться от прямых некон­центрированных солнечных лучей до 200 °С и более.

Оболочка баллона выпол­нена двухслойной. Внешняя

^ Конденсатор водяного пара

оболочка является прозрач-

НОЙ И пропускает солнечное Рис 3-25- Принципиальная схема солнечной

‘ ,, аэростатной электростанции

излучение. Внутренняя обо­лочка покрыта селективным поглощающим слоем и разогревается солнечным излучением до 150—180 °С.

Слой воздуха между оболочками является теплоизолятором, уменьшающим потери тепла в атмосферу.

Температура пара внутри баллона составляет 130—150 °С. Давление внутри баллона равно атмосферному давлению.

Из баллона пар по гибкому паропроводу подается на паровую тур­бину, и после турбины конденсируется в конденсаторе. Из конден­сатора вода насосом вновь подается внутрь баллона, распыляется и испаряется при контакте с перегретым водяным паром.

Основным достоинством паровой аэростатной установки является то, что запаса водяного пара, находящегося во внутренней полости аэростата, достаточно для бесперебойной работы паровой турбины в темное время суток.

Из-за подачи водяного пара на турбину и охлаждения за счет тепло­обмена с окружающим воздухом за ночь подъемная сила аэростата уменьшится на 10—20%, что не влияет на положении аэростата. В дневное время в результате нагрева солнечным излучением происходит генерация пара не только для работы паровой турбины, но и для вос­полнения запаса водяного пара во внутренней полости аэростата.

Мощность турбогенератора можно совершенно безболезненно изменять в течение суток в соответствии с нуждами потребителя.

При атмосферном давлении плотность наружного воздуха равна 1,3 кг/м3, а плотность водяного пара внутри баллона равна 0,6 кг/м3. Таким образом, подъемная сила одного кубического метра баллона составляет 0,7 кг/м3.