Чтобы справиться с текущим климатическим и энергетическим кризисом, мир движется к устойчивой энергетической экономике. Концентрированные солнечные электростанции (CSP) становятся основным игроком в этой области. Заводы CSP используют линзы и зеркала, разбросанные по обширной территории, чтобы концентрировать солнечный свет на приемнике солнечных панелей, а затем преобразовывать солнечную энергию в электрическую с помощью паровых двигателей или турбин. Паровые двигатели необходимо регулярно охлаждать, чтобы поддерживать эффективность преобразования высокой мощности.
Как правило, электростанции с паровыми двигателями используют водоемкий метод влажного охлаждения для рассеивания вырабатываемого отработанного тепла. Однако, такие процессы могут привести к потере большого количества воды из-за испарения и, следовательно, требуют постоянной подачи воды. Это представляет собой серьезную проблему, поскольку большинство заводов CSP устанавливаются в жарких и засушливых регионах с ограниченными водными ресурсами.
В недавнем исследовании, впервые опубликованном 25 февраля 2022 года в журнале Energy Storage and Saving, группа исследователей под руководством профессора Ронгуй Яна из Университета науки и технологий Хуажонг, Китай, нашла способ сделать процесс охлаждения менее интенсивным. Они разработали метод охлаждения, сочетающий радиационное охлаждение с хранением в холодильнике и при одновременном использовании с влажным охлаждением существенно снижающий количество ежегодно потребляемой воды.
Отвечая на вопрос о мотивах их исследования, профессор Ян говорит: « суровые условия окружающей среды , наряду с растущим спросом на воду в других секторах, таких как сельское хозяйство, промышленность и бытовые нужды, составляют серьезную конкуренцию электростанциям за водные ресурсы. В результате мы хотел разработать метод, который сделал бы мокрое охлаждение электростанций менее водоемким и при этом сохранил бы желаемую тепловую эффективность».
Вспомогательный метод охлаждения, разработанный командой, объединил в себе лучшее из сухого и влажного охлаждения. Радиационное охлаждение с холодным хранением — это метод сухого охлаждения, в котором используются охладители, изготовленные из материала с высокой отражающей способностью солнечного света, способные направлять тепловыделение в диапазоне длин волн селективного инфракрасного излучения в глубокий космос без поглощения в окружающей среде.
Команда добавила систему радиационного охлаждения к испарительной градирне эталонной установки CSP, аналогичной проекту Mojave Solar Project в США. Чтобы проверить потенциал разработанной системы, они создали компьютерные модели для отслеживания потенциала экономии воды как в дневных, так и в дневных и ночных системах радиационного охлаждения. Команда изучила потенциал охлаждения и экономии воды в более чем 3000 мест с различными погодными условиями в стране.
Результаты показали, что ежегодное потребление воды может быть уменьшено на 40—60% в жарком юго-западном регионе США за счет применения радиационного охлаждения только в дневное время. Однако, если бы радиационные системы вместе с хладоаккумулятором работали круглосуточно, годовой потенциал экономии воды мог бы достигать 65–85 %.
Предлагаемый метод обеспечивает эффективный способ поддержания теплового КПД установок мокрого охлаждения КНС при сниженном расходе воды. Информация, полученная в ходе этого исследования, может оказаться полезной при разработке передовых систем круглосуточного охлаждения для заводов CSP. «Ожидается, что глобальное потребление воды в секторе производства электроэнергии удвоится в течение следующих четырех десятилетий. Наша конструкция дополнительной системы охлаждения может помочь справиться с растущим спросом на воду для электростанций, расположенных в регионах с нехваткой воды среди пустынь и засушливых регионов», — заключает профессор Ян.
Теги: Солнце, энергия
