CC BY
12СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
SOLAR ENERGY
Статья поступила в редакцию 16.10.09. Ред. рег. № 620 The article has entered in publishing office 16.10.09. Ed. reg. No. 620
УДК 662.287:643.334:330.130
ГЕЛИОУСТАНОВКИ МЕГАВАТТНОГО КЛАССА В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В.А. Бутузов
ОАО «Южгеотепло» г. Краснодар, ул. Рашпилевская, 315/1 Тел. (861) 2254183; e-mail: [email protected]
Заключение совета рецензентов: 26.10.09 Заключение совета экспертов: 01.11.09 Принято к публикации: 06.11.09
Обсуждается применение гелиоустановок мегаваттного класса в системах централизованного теплоснабжения (СЦТ). Представлены характеристики 4 европейских СЦТ тепловой мощностью от 33 до 740 МВт с крупными гелиоустановками (ГУ) мощностью от 0,5 до 5,6 МВт. Из 10 ГУ мегаваттного класса самая большая построена в г. Марсталь в Дании (18300 м2). Датской фирмой Arcon смонтированы крупногабаритные солнечные коллекторы (СК). Применение таких СК позволяет обеспечить самую низкую в мире удельную стоимость ГУ - 200-300 $/м2.
Ключевые слова: гелиоустановки мегаваттного класса, системы централизованного теплоснабжения, крупногабаритные солнечные коллекторы, удельная стоимость гелиоустановки.
MEGAWATT SOLAR PLANTS IN DISTRICT HEAT SUPPLY SYSTEMS
V.A. Butuzov
"Yuzhgeoteplo" 315/1 Rashpilevskaya str., Krasnodar, Russia Tel. (861) 2254183; e-mail: [email protected]
Referred: 26.10.09 Expertise: 01.11.09 Accepted: 06.11.09
We consider the use of megawatt solar plants in district heat supply systems. Performance data of four European district heat supply systems with a heat output of 33 to 740 MW with large 0.5 to 5.6 MW solar plants are presented. The largest of ten megawatt solar plants has been built in Marstal, Denmark (18,300 m2). The Danish company Arcon has installed large-size solar collectors. Due to such collectors, the solar plants have the world's lowest unit cost of 200-300 $/m2.
Одним из направлений совершенствования систем централизованного теплоснабжения является сооружение гелиоустановок большой мощности. В табл. 1 представлены технические характеристики австрийских и датских систем централизованного теплоснабжения (ЦТ) с гелиоустановками мегаваттного класса [1]. Экономическая целесообразность их применения подтверждается опытом эксплуатации системы ЦТ в г. Граце в Австрии. При стоимости тепловой энергии ЦТ с использованием органического топлива 50 евро/МВтч энергия гелиоустановок в пять раз дешевле - 10 евро/МВтч. В табл. 2
приведены технические характеристики самых больших гелиоустановок мира [2].
В десятке стран мира с развитым ЦТ первое место занимает Дания. В этой стране 60% городов имеют системы ЦТ, а в Германии - только 14% [2]. Из 460 датских систем ЦТ 10 имеют в своем составе гелиоустановки большой мощности [3], и, как видно из табл. 2, самая большая в мире гелиоустановка мощностью 12,8 МВт площадью 18300 м2 построена датской компанией Агсоп в г. Марсталь на острове Аэро (Дания) (рис. 1). Она ежегодно производит 8500 МВтч тепловой энергии и обеспечивает 35% годового городского теплопотребления.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (79) 2009
© Scientific Technical Centre «TATA», 2009
Рис. 1. Самая большая в мире гелиоустановка в г. Марсталь (Дания) площадью 18300 м2 и мощностью 12,8 МВт Fig. 1. The world's largest solar plant in Marstal, Denmark, with an area of 18,300 m2 and power of 12.8 MW
Рис. 2. Компоновка СК фирмы Arcon Fig. 2. Structure of the Arcon solar collector
Компания Arcon специализируется на изготовлении крупногабаритных солнечных коллекторов (СК). На рис. 2 представлен пример компоновки таких коллекторов до 10 СК в одном ряду.
Таблица 1
Системы централизованного теплоснабжения с гелиоустановками мегаваттного класса District heat supply systems with megawatt solar plants
Table 1
Город, страна Численность населения, чел. Установленная тепловая мощность системы ЦТ, МВт Подключенная тепловая мощность потребителей, МВт Установленная тепловая мощность гелиоустановки, МВт Площадь гелиоустановки, м2 Фирма-изготовитель солнечных коллекторов Вместимость баков-аккумуляторов гелиоустановки, м3 Протяженность тепловых сетей, км
Graz, Австрия 250000 740 510 3,5 (21*) 5000 (30000) Solid - 270
Wels, Австрия б0000 82 72 2,7 3600 - 5000 35
Linz, Австрия 15000 44,5 44,6 0,5 - Solid 400 52
Braedstrup, Дания 10000 33 - 5,6 8000 Arcon 2000 52
- проектируются
Таблица 2
Гелиоустановки мегаваттного класса
Table 2
Megawatt solar plants
Месторасположение (город, страна) Площадь гелиоустановки, м2 Изготовитель СК Объем баков-аккумуляторов, м3 Год начала эксплуатации
Marstal, Дания 18 300 Arcon4 2 100 (10 0002) 1996
Kungälv, Швеция 10 000 Arcon 1000 2007
Bradstrup, Дания 8000 к 2000 2007
Nykvam, Швеция 7500 к - 1984
Graz, Австрия 5600 Solid, SonnenKraft - 2006
Falkenberg, Швеция 5500 Arcon 1100 1989
Neckarsulm, Германия 5470 Wagner, Aquasol, Paladigma, Arcon, SonnenKraft, SET 63 3002 (20 0003) 1997
Grailsheim, Германия 5470 (85001) Wagner, Aquasol, Solig, Schüco 37 5002 (10 0003) 2003
Ulsted, Дания 5000 Arcon 1000 2006
Araskobing, Дания 4900 к 1400 1998
1 - проектируемая; 2 - сезонное аккумулирование; 3 - в водяном эквиваленте; 4 - частично установлены СК GJ Teknik A/S, Wagner&Co, вакуумные СК Thermosol и концентрирующие коллекторы американской компании JST
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (79) 2009 © Научно-технический центр «TATA», 2009
Солнечная энергетика
На рис. 3 представлен один СК типа ИТ-8Л (2x5 м). СК имеет просветленное антибликовое стекло толщиной 3,2 мм, синтетическую прозрачную политетраф-луороэтиленовую пленку между стеклом и абсорбером, теплопоглощающую панель из листотрубных горизонтальных 5-метровых плавниковых элементов (медь, алюминий) с селективным покрытием окислами никеля, теплоизоляцию минераловатную (75 мм), раму и тыльную сторону из алюминия (рис. 4).
Рис. 3. СК фирмы Arcon типа HT-SA Fig. 3. HT-SA solar collector made by Arcon
Рис. 4. Конструкция СК типа HT-SA Fig. 4. Structure of the HT-SA solar collector
С 1973 г. фирма Лгсоп выпустила 190000 м таких СК. Годовая программа производства 50000 м2 СК. Эта фирма имеет также большой опыт проектирования и строительства гелиоустановок большой мощности. На рис. 5 представлена зависимость удельных капитальных вложений при сооружении гелиоустановок от их площади. При увеличении их площади со 100 м2 до 10000 м2 стоимость снижается почти в два раза. Большие датские гелиоустановки имеют самую низкую в мире удельную стоимость 200-300 долл./м2 [4].
Рис. 5. Зависимость удельных капитальных вложений гелиоустановок от их площади Fig. 5. Unit capital investments for solar plants as a function of their area
На рис. 6 приведена принципиальная тепловая схема гелиоустановки мегаваттного класса в составе солнечных коллекторов, шкафного модуля послойного нагрева, бака-аккумулятора, модуля нагрева водопроводной воды.
Шкафный модуль послойного нагрева фирмы Arcon типа SLM120/SLM200 представлен на рис. 7. Модуль нагрева водопроводной воды той же фирмы типа FWM150/FWM225 - на рис. 8.
Рис. 6. Принципиальная тепловая схема гелиоустановки мегаваттного класса Fig. 6. Heat cycle diagram of a megawatt solar plant
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (79) 2009
© Scientific Technical Centre «TATA», 2009
Рис. 7. Модуль послойного нагрева фирмы Arcon Fig. 7. Layer-by-layer heating module made by Arcon
Рис. 8. Модуль нагрева водопроводной воды Fig. 8. Tap water heating module
С учетом изложенного можно сделать следующие выводы:
- анализ мирового опыта показал, что одним из направлений совершенствования систем ЦТ является сооружение гелиоустановок мегаваттного класса. При этом существенно снижается удельная стоимость гелиоустановок и стоимость тепловой энергии;
- для климатических условий России с развитыми ЦТ актуально использование датского опыта сооружения крупных гелиоустановок;
- опыт сооружения гелиоустановок мегаваттного класса особенно важен при модернизации систем ЦТ для олимпийских объектов Сочи.
Список литературы
3. Бутузов В. А. Централизованное солнечное теплоснабжение в Дании // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2008. № 7. С. 76-77.
2. Berner J. Megawatt arrays for more heat // Sun, Wind Energy. 2008. № 8.
3. Meyer J.P. Solar heating on a grand scale // Sun, Wind Energy. 2008. № 5.
4. Ulbjerg F. Large-scale solar heating // Hot/Cool. 2008. № 3.
— TATA —
oo
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (79) 2009 © Научно-технический центр «TATA», 2009
