Technika, 1984 (28. évfolyam, 1-12. szám)

1984-01-01 / 1. szám

(Folytatás az 1. oldalról.) gazdaságos lesz a víz, a hő- és az atom­erőművekhez viszonyítva. A nap erőművek­ a Nap hősugárzási energiáját alakítják áz elek­tromos ener­giává tükrözi, kazanok, gőzturbinák, ge­nerátorok segítségével. Franciaországban a második világháború után nagy erővel indultak meg a napenergia hasznosításá­val kapcsolatos kísérletek. Abban az idő­ben a világ még nem ismerte az olajvál­ság fogalmát és a kutatások mozgató ele­meit Franciaország űrkutatási ambíciói­ban, valamint piaci szempontokban kell keresni. Az afrikai országok részéről je­lentős érdeklődés mutatkozott a francia technológia iránt, így érthető, hogy a franciák a napsütötte trópusi országokra tekintgettek. A francia napenergia-kutatás fontos színtere ~ma a Kelet-Pireneusokban van, ahol jelentős a napsütéses órák száma. Odeillóban már 1970-ben működött egy kísérleti naperőmű, amelynek 3800 ° C-ra hevülő tégelyében eleinte fémekkel vé­geztek olvasztási kísérleteket. Ez az erő­mű ma már elektromos energiát is ter­mel minimális mennyiségben a francia hálózatnak. ■> NAPERŐMŰVEK A Thémis­­ren­­szer Odeillo közelében van Targasson, és itt működik 1982 óta a Thémis naperőmű (1. ábra) 2 MW teljesítménnyel. A Thé­­mis-tervvel 1971 óta három fontos szerv foglalkozott, a CNRS (Tudományos Kuta­tások Országos Központja), az EDF (Fran­cia Villamosművek) és­ a CNESOL (Nap­energia Kutatás Nemzeti Központja). A Thémis az első rendszer abban a fran­cia programban, amelynek célja a több MW teljesítményű áramfejlesztő naperő­művek létrehozása. A Thémis a magas hőmérsékletű — 400 ... 1000 ° C — termodinamikai rend­szerek közé tartozik. A Pireneusok déli lejtőin 201 db, egyenként 54 m 2 felületű enyhén konkáv naptükör koncentrálja a napsugarakat a napkazánhoz (3. ábra). A heliosztátokat betonoszlopokra szerel­ték, azok vízszintes és függőleges tengely körül mozognak. Napsütéses időben a heliosztátok a napjárást követik. Pályá­jukat számítógép vezérli mikroprocesszo­ros egységek segítségével. A heliosztátok mozgatását elektromotorok végzik, ezeket is központi vezérléssel működtetik. A vi­szonylag nagy felületű naptükrök érzé­kenyek a széljárásra, ezért 50 km/h-nál nagyobb szélsebességnél kikapcsolják az egész üzemet. Ilyenkor a naptükrök vízszintes helyzetbe állnak. Az erőmű fontos egysége a napkazán, amely 80 m magas torony tetején van elhelyezve. A kazán besugárzott felülete 1x4 m, falában csőrendszer van, így a kazán hőcserélő felülete 110 m 2. Ezt a ka­zánt „bombázza” a napsugarakkal mind a 201 naptükör. A napkazánban az erőmű­ből egy „hideg” csővezeték vezet felfelé, illetve egy „meleg” csővezeték lefelé. Ezek­ben kering a hőtovábbító közeg, a Themis esetében sóolvadék. A Hitec nevű sóolva­­dák összetétele: 53% kálium-nitrát (KNO 3), 40% kálium-nitrit (KNO2) és 3% nátrium-nitrát (NaNO3). A sóolvadék­nak lenn az erőműben egy hideg és egy meleg tartálya van. A hideg sóolvadék 250 ° C hőmérsékleten lép be a kazánba és 450 ° C-on távozik onnan, miután a napsugarak hatására felmelegedett, majd a levezető csövön keresztül kerül a me­leg tartályba. Innen a meleg sóolvadék az erőmű gőzfejlesztő részébe jut, ahol hőátadással vízgőzt termel. A gőz turbi­nát és generátort működtet, tehát ez a második lépcső már a hagyományos mó­don termeli az áramot. Az egész rend­szerben 500 t sóolvadék kering. A hideg sóolvadék a 250 ° C-os hőmérsékletével csak viszonylag alacsony hőmérsékletű. A második lépcsőben klasszikus kétfo­kozatú gőzturbina üzemel 430 ° C-os és 4 MPa nyomású vízgőzzel. A visszahűtés légkondenzálással történik. Többféle üzemmód A Thémis erőműhöz egy kisegítő üzem­rész tartozik, amely 11 db, egyenként 75 m2 felületű naptükörből áll. Ennek az üzemrésznek az a feladata, hogy a sóol­vadékot akkor is 200 ° C feletti üzemi hő­mérsékleten tartsa, amikor a nagyüzem nem dolgozik. Másrészt az itt termelt pluszenergia elegendő a Themishez tar­tozó irodák, raktárak fűtéséhez. A naperőmű egyébként háromféle üzemmódban működhet. A direkt mód­szernél kizárólag a napsütéses periódus­ban termeli az áramot, hőtárolás nélkül. Az ún. fordított üzemmódban a napsüté­ses periódusban az erőmű hőenergiát tá­rol, de áramot nem termel. A tárolt ener­giát éjjel dolgozza fel villamos árammá. A harmadik a vegyes üzemmód, ilyen­kor az erőmű­ villamos áramot is termel és hőenergiát is tárol. Ez utóbbit akkor dolgozza fel árammá, amikor felhős az idő vagy éjszaka van. Targassone-ban a viszonylagos kedvező klímaviszonyok ellenére a talaj közelében a napenergia sugárzási szintje 0,8 kW/ml Érthető, hogy az erőmű megfelelő teljesít­ményének eléréséhez sok naptükröt kel­lett felállítani. A Thémis maximális tel­jesítménye 2 MW. A betervezett évi telje­sítmény 3000 MWh. Ennyire számíthat a franciaországi hálózat. A naptükröket egyébként 7 hektár területen állították fel, összfelületük: 10 740 m2. Franciaországban tehát a hagyományos és az atomerőművek mellett polgárjogot kapott a naperőmű is. Sajnos egyelőre a Themis kissé drágán termeli az áramot, 1 kWh-t 7 FRF-ért állít elő. Ugyanezt egy klasszikus, 500 ... 1000 MW teljesítmé­nyű hőerőmű 0,15 ... 0,5 FRF-ért állítja elő. Természetesen azt várják, hogy a jö­vőben fokozatosan csökken a naperőmű­vekben előállított energia ára. Francia mérnökök egyébként elkészítet­ték a Thémis erőmű nagyobb teljesítmé­nyű változatának tervét is. A módosított erőműben közvetítő közegként nátrium-és kálium-nitrát, valamint­­ nitritek keveré­két alkalmazzák, amelynek olvadáspontja 146 ° C. Az első Thémis-hez képest csök­kentették az erőmű tárolókapacitását és a rendszerbe túlhevítőt iktattak be. A ké­sőbbiekben egy újfajta közvetítő közeget E Olasz és spanyol­­ berendezések is vizsgálni fognak, amelyet esetleg a to­ronyrendszerű naperőműveknél alkal­maznak. Ez a közeg nitritet nem tartal­maz, magas hőfokon stabilabb, viszont csak 225 ° C-on olvad.­­ A szicíliai Adranóban is működik egy toronyrendszerű naperőmű 1 MW telje­sítménnyel. Az Eurelios nevű erőművet a Közös Piac országai építették fel, de a berendezések jelentős részét a franciák szállították. A 182 naptükör teljes felü­lete 6200 m 2, s ezek gyűjtik össze a nap su­garait a torony tetején elhelyezett kazán­ra. Az erőmű akkor ad le 1 MW teljesít­ményt, amikor a napsugárzás 1 kW/m 2 értékű. Felhős idő esetén az erőmű még 3 percig működik a beépített hőtároló jó­voltából. A kazán átmérője 4,5 m, a kazánt 55 m magasságú torony tetején helyezték el. A fejlesztett gőz hőmérsék­lete 512 ° C. A gőznyomás 6,4 MPa, a gőz­mennyiség 4,8 t/h, a gőz a turbinában 6 MPa nyomásról expandál 6 kPa nyo­másra. Ennek az erőműnek a termikus ciklusa kissé eltér a Thémis-étől. Itt nyo­mott vizet melegít fel a napkazán és az erőmű közvetlen módon termeli meg azt a gőzmennyiséget, amely a turbinákat működteti. Ez az adranói naperőmű tehát sóolvadék nélkül továbbítja a hőt. Az erőmű alapozását az olasz Enei cég végezte, a kazánt és a gőzturbinát a szin­tén olasz Ansaldo cég gyártotta. A tükör­rendszer felét a nyugatnémet Messer­­schmitt—Bölkow—Blohm, a másik felét a francia Cethel gyártotta. Francia cégek más alkatrészeket is előállítottak az erő­mű szereléséhez. A 80-as évek elején a spanyolországi Almeria mellett két, egyenként 500 kW-os kis teljesítményű naperőmű épült fel a nemzetközi energiaügynökség, az IEA gondozásában, 9 ország részvételével. Az erőműveket már rákapcsolták a háló­zatra, működhetnek együtt vagy egymás­tól függetlenül is. Az erőművek folyékony nátriumot használnak hőtovábbító közeg­nek. Az egyik naperőmű torony rendsze­rű, mint a Thémis, a másik osztott para­bolatükrös megoldású. Ez utóbbinál a me­legítendő közeget hordozó csővezetékek, a hengeres parabolatükrök fókuszpontjai­nak vonalában helyezkedek el. Egyéb­ként mindkét naperőművel szemben azo­nos követelményeket támasztottak a ter­vezők. Ezen a vidéken a várható környe­zeti hőmérséklet egész évben —3,5­0 és +43 ° C értékek között mozog, a napsu­gárzás szintje pedig 300 ... 1100 W/m2 ér­tékek közötti. Mindkét erőműnek sértet­lenül kell kibírnia a 144 km/h szélsebes­ségi maximumot.­­ Amerikai és szovjet tervek A világ két legfejlettebb ipari hatalma rendkívül gazdag a különféle energiahor­dozókban, de ugyanakkor rendkívül sok energiát is igényelnek. Érdekes, hogy az USA a napenergia-kutatásokba mintha kissé megkésve kapcsolódott volna be. Ennek oka talán az, hogy az energetikai technológiákat manapság az Egyesült Ál­lamokban inkább a magánipar szállítja. A napenergiát hasznosító technológia fej­lesztésében viszont a magánipar napjaink­ban még nem eléggé érdekelt. A kutatá­sokban és a gyártási eljárások során is hosszúak az átfutási idők. Ennek ellenére az USA-ban is számos naperőmű áll ter­vezés és építés alatt. Megkezdte üzemét a kaliforniai Barstowban egy 10 MW-os naperőmű. Ebben az erőműben a kazánt hordozó toronyot 1818 db, napenergiát koncentráló tükör rendszere veszi körül. A napsugázás tervezett értéke 917 W/m2. A barstowi naperőmű lényegében kísér­leti, amelyet olyan egységekből építettek fel, hogy a későbbiekben továbbfejleszt­hető legyen akár 100 MW teljesítményig. Fő részei: a napkollektorok, a gőzkazán, a hőtárolók, a gőzturbina és generátor és a tükröket szabályozó rendszer. A napkazán abszorbeáló felületének át­mérője 7 m. Ebbe van beépítve 6 víz­melegítő és 18 gőzfejlesztő panel. A ka­zántápvíz nyomása 1,38 MPa, a kazánból kilépő gőz nyomása 10,5 MPa, hőmérsék­lete pedig 515 ° C. Az erőmű hőtárolója kővel és olajjal van töltve és 4 órán át a teljes teljesítmény 70%-át képes szol­gáltatni. A Szovjetunió egyes részein — elsősor­ban délen — évi 2000 ... 3000 órán át süt a nap. Az első naperőművet a Krímben állítják fel 200 MW teljesítménnyel. Eb­ben az erőműben 4 db, egyenként 50 MW teljesítményű torony kazánt alkalmaznak. A heliosztátok ezekre irányítják a napsu­garakat. Az erőműben a körfolyamat köz­vetítő közege víz, a folyamat zárt ciklusú, gőzturbinákkal, kondenzátorokkal. Egy-egy torony heliosztátjait 1,5x1,5 km-es területen állítják fel, egy-egy tü­körszerkezet felülete 5x5, illetve 7x7 m2. Az erőmű teljes tükörfelülete 600 ezer m2. Egy torony 250 m magas, a tetején van a henger alakú kazán elhelyezve. A tornyok egy-egy heliosztátmező geo­metriai közepén állnak. A keletkezett gőz közvetlenül kerül a turbinába vagy a hő­tárolóba. Szovjet energetikusok számításai sze­rint az ezredfordulón a naperőművek gazdaságosak lesznek a Volga alsó folyá­sa vidékén, a Krímben, Türkméniában, Üzbegisztánban, Dagesztánban. Szovjet szakértők véleménye szerint a jövőben célszerű volna 200 MW-nál nagyobb tel­jesítményű naperőművek építése és azok­nak bekötése a villamos hálózatba. Japánban 377 484 km 2 területen 115 millió ember él. Az ország ipara és köz­lekedése rendkívül fejlett, energiából vi­szont behozatalra szorul. A japán „napsu­gárterv”, a nap- és a szélenergia felhasz­nálásával kapcsolatos intenzív kutatási program 1974-ben kezdődött, és 1980-ig 38 milliárd yent fordított a kormány erre (Folytatás a 4. oldalon.) 2. ábra: Napenergiával működő nyomdagép 1878-ban 3. ábra: A Themis erőmű naptükre TECHNIKA 1984/1.

Next