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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Centrales solaires à turbine à vapeur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Dans les années 70 du XXe siècle, l'Union soviétique en Crimée et les États-Unis en Californie ont construit des centrales solaires à turbine à vapeur, dont le dispositif est schématiquement illustré à la Fig. 3.2. La chaudière 2 est installée sur la tour 3, sur laquelle est focalisé le rayonnement solaire, capté sur plusieurs hectares de la surface terrestre par des miroirs héliostatiques. Les héliostats 1 suivent le mouvement du Soleil dans le ciel. Les miroirs de chaque héliostat d'une superficie de plusieurs mètres carrés dirigent les rayons du soleil sur les parois de l'échangeur de chaleur de l'unité de chaudière, dans laquelle de la vapeur est produite avec une température pouvant atteindre 510°C. Grâce à la conduite de vapeur, la vapeur 5 est envoyée à la salle des machines, où l'électricité est produite dans un cycle de turbine à vapeur traditionnel. L'installation dispose d'un accumulateur de chaleur 4 - un conteneur d'un volume de plusieurs milliers de m3, rempli de pierre concassée, qui est chauffé par de la vapeur "chaude" pendant les heures d'intensité maximale du rayonnement solaire et dégage de la chaleur après le coucher du soleil.
La quantité totale de chaleur absorbée par le générateur de vapeur SPP est
où Le travail effectué par un kilogramme de vapeur dans une turbine à vapeur du cycle de Rankine est
efficacité thermique
où h1 - enthalpie de la vapeur vive, h - enthalpie de la vapeur évacuée dans la turbine (déterminée par le diagramme de vapeur h - s), hк - enthalpie du condensat (déterminée à partir des tableaux des propriétés thermodynamiques de l'eau et de la vapeur). La puissance théorique de la turbine à vapeur SPP sera de
où Les centrales solaires à turbine à vapeur se caractérisent par des coûts d'investissement élevés, principalement en raison du coût élevé des miroirs d'héliostat automatisés. Le coût de 1 kilowatt de capacité installée à la centrale solaire de la tour Solar-1, ainsi qu'à la centrale solaire de Crimée, est plus de 10 fois supérieur à celui des installations traditionnelles. Une autre solution technique, mise en place aux USA en 1985, s'est avérée plus économique. Au lieu de miroirs en verre coûteux - des héliostats, un film recouvert de métal est utilisé ici, étiré sur des cerceaux d'un diamètre de 1,5 mètre. En créant un vide sous le film, ils lui donnent une forme parabolique. Ces miroirs concaves concentrent le rayonnement solaire sur les tubes dans lesquels l'eau d'alimentation de la turbine à vapeur est chauffée et évaporée. Ainsi, cette SPP n'a pas besoin d'une tour avec un réservoir de générateur de vapeur. Le coût d'un kilowatt de capacité installée a été réduit de 1 fois par rapport à Solar-4, le coût d'un kilowattheure d'énergie générée s'est approché de celui caractéristique des centrales électriques au charbon. À la SPP "Almeria" (Espagne), le sodium liquide est utilisé comme fluide caloporteur dans le circuit primaire du générateur de vapeur au sommet de la tour solaire, et l'eau ordinaire est utilisée dans le circuit secondaire. Dans la version SES développée en Allemagne, les rayons du soleil chauffent l'air comprimé jusqu'à 800°C, ce qui entraîne une turbine à gaz. La chaleur de l'air évacué dans la turbine à gaz est ensuite utilisée dans le cycle de la turbine à vapeur. En conséquence, l'efficacité de l'utilisation de la chaleur du soleil augmente. Un certain nombre de centrales solaires à turbine à vapeur de différentes capacités ont été construites en France et en Italie. Des projets SES avec des turbines à gaz fermées sont en cours de développement, dans lesquels l'hélium est le fluide de travail. Paramètres du caloporteur hélium devant la turbine : température environ 600°C, pression 0,8 MPa ; l'efficacité de conception des unités est d'environ 25 %. Auteur : Labeish V.G.
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, W, (3.4)
- coefficient d'efficacité du rayonnement solaire (varie entre 0,35.0,5 et 2), n - nombre d'héliostats, F - surface du miroir d'un héliostat, m2, I - intensité du rayonnement solaire, W/mXNUMX.
kJ/kg,
(3.5)
O, (3.6)
est le rendement interne relatif de la turbine, 
- L'efficacité du générateur électrique (dans 0,92.0,96). La puissance réelle de la centrale solaire est inférieure à la puissance théorique en raison de la consommation d'énergie pour ses propres besoins (entraînement de la pompe, etc.).
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