ЛИТЕРАТУРА към Предговора на книгата с наименование

“ СЛЪНЧЕВАТА ЕНЕРГЕТИКА ЗА ХОРАТА НА 21 ВЕК”

      София, Изд. Литера Прима 2000г.

50. Hausdorf,Hartwig,Wenn Götter Gott spielen. München.1997.

                                       У В О Д

             мото:

                      “И ЗЕМЯТА БЕШЕ НЕУСТРОЕНА И ПУСТА,   

                        ДУХЪТ БОЖИЙ, ТОВА Е СВЕТЛИНАТА НА

                        СВЕТА.

                        СЛЕДОВАТЕЛНО, ДОКАТО СЛЪНЦЕТО НА

                        ЖИВОТА ГРЕЕ, ИЗПОЛЗВАЙТЕ

                        СВЕТЛИНАТА МУ,  ЗА ДА ОРГАНИЗИРАТЕ

                        ВАШАТА ЗЕМЯ, Т.Е. ТЯЛОТО СИ.

                        ЗА ДА ГО ПРЕВЪРНЕТЕ В РАЙ. В

                        БОЖЕСТВЕНИЯ СВЯТ СЛЪНЦЕТО ГРЕЕ

                        ВСЯКОГА И ОСВЕТЯВА ВСЕКИ, КОЙТО

                        ИСКА ДА СЕ ПОЛЗВА ОТ НЕГО. 

                         откъс от беседата, изнесена на 08 септември,

                         1940 г. в град СОФИЯ на ПЕТЪР ДЪНОВ

                                                                    ( БЕЙНСА  ДУНО )

 “СЛЪНЧЕВАТА ЕНЕРГЕТИКА ЗА ХОРАТА НА 21 ВЕК”

Енергийният проблем е един от най-съдбоносните проблеми за човечеството. В днешно време той стои на първо място за решаване и се изразява, като все по-голяма и нарастваща с главоломна скорост необходимост.

Същността и принципът на действие на изобретените свръх-концентриращи (фоконно-фоклинни, френелови и рефракторни) оптични соларно-енергийни системи е в концепцията за двукомпонентно свръх-концентриране на слънчевото електромагнитно лъчение. Естествената слънчева радиация навлиза в стратосферата с константна плътност от около 1370 - 2100 Ват./кв.м. с доминиращ спектрален състав  в оптичния диапазон с дължина на вълната от 370 до около 820 нанометра.

Слънчевата радиация (захваната в оптиката от фреснелов тип на височинните компоненти на системата -  тороидални или дисковидни аеростатни концентратори) се уплътнява първично. Този процес се реализира от височинните блокове на соларната двукомпонентна инсталация още в ниските, приземни слоеве на атмосферата. От тях се пренасочва, като свръх-уплътнен и “интерференчно” (спектрално модифициран енергиен) светлинен поток (през ниската атмосфера) към блока с наземно базирани (оптични френелови рефракторно-рефлекторнии) соларни енерго-концентратори. Последните се свързани, чрез силови светло-проводи с няколко типа енергийни приемници и енерго-преобразуватели.

 

ОСНОВНИ ЦЕЛИ

Основната цел е посредством двукомпонентната соларна инсталация от тип ДВУКОМПОНЕНТНА СОЛАР-ТЕЦ, съдържаща височинни и наземни оптични, фоконно-фоклинни и рефракторно-рефлекторни, соларно-енергийни свръх-концентратори с френелова планарна оптика, да се трансформира изобилната енергия от Слънцето в полезна за хората работа!

Друга основна цел е този процес да се извърши на много ниски цени. В изобретените двукомпонентни соларни свръх-концентраторни енергийни инсталации капиталните вложения за изграждане на инсталацията са малко по-ниски от тези на най-евтините (газови или мазутни) ТЕЦ. Същевременно ДВУКОМПОНЕНТНИТЕ СОЛАР-ТЕЦ имат нищожни експлоатационни разходи.

Друга изключително важна цел е пълната “екологична съобразност” - без никакви вредни въздействия върху околната среда!

Постига се и друг положителен ефект. Увеличава се коефициента на полезно действие. Първично разсеяната, слънчева светлина не се преобразува ефективно от досега прилаганите соларни устройства. Падащата върху земната повърхност слънчева радиация се уплътнява хиляди пъти. При подходяща фокусировка, светлинния поток “интерферира” и затова преодолява с лекота и нищожни енергийни загуби (под 0,001%) бариерата на купесто-дъждовната облачна атмосферна зона. Ликвидира се значителното поглъщане на естествената (първична соларна) радиация от замърсената приземна атмосфера. Височините на базиране на първичните соларни енерго-концентратори варират от 30 м. - 400 м до около 4 500 - 7 000 метра (над ниската купесто-дъждовна облачност). Така се намалява и оптичния атмосферен път на пряката слънчева радиация. Редуцират се и спектралните енергийни загуби по време на сутрешните и вечерните часове на слънцегреене.

Оптиката на соларните, височинни енерго-концетратори е позволила постигането на к.п.д над 78 - 83% при кондензиране на слънчевата радиация. Оптичните височинни модули са монтирани в конструкцията на привързани към земята плоски, тороидални аеростати (балони с формата на чиния). Тороидалната им, или дисковидна форма осигурява много добра аеродинамична обтекаемост. Такелажът (въжената мрежа и опорните блокове) на аеростатната височинна компонента на соларната свръх-концентрираща енергийна система е снабден със специални противоветрови устройства. Те представляват особен тип  динамични  (демпферни и пропелерни) устройства. С тях се ликвидират вибрациите и отклоненията на уплътнения слънчев светлинен лъч, падащ към земята. Тези евентуални отклонения по принцип се пораждат от действието на урагани със скорост на вятъра до 60м./сек.. Двукомпонентната оптична схема рязко  удължава времето на работа на соларно-енергийната концентрираща система през годината. Р. България заема площ от Балканския полуостров над 111 000 кв. км.. Тя се намира в пояса на умерения климат - около 41 градуса северна ширина до 44 градуса северна географска ширина. Броят на слънчевите часове през календарната година нормално варира от 2000 до 2500 часа. Средно-годишно естествения приземен енергиен, соларен поток варира от 370 до 570 ват/ кв.м.. Съгласно БДС, по норматив е прието за нашата страна средната пряко падаща радиация да е около 420 Ват/кв.м. При двукомпонентната соларно-енергийна свръх-концентрираща система времето на работа нараства на 3200 - 3700 работни часа или с 30% - 37% повече.

Средногодишната енерго-наситеност на естествения, на тропосферно (във височина) уплътнен слънчев поток, е увеличена около два пъти и варира от 740 до 910 Ват/кв.м..

Уплътнената соларна радиация от височинните концентратори, под формата на кондензиран светлинен лъч се захваща от компонентите (блоковете на наземните оптични фоконно-рефракторни) на концентриращите наземни инсталации. В тях модифицираната слънчева енергия се трансформира във високо-потенциална топлина за различни приложения за нуждите на хората.

ОБОБЩЕНО ПРИЛОЖЕНИЕ НА ДВУ-КОМПОНЕНТНИТЕ СВРЪХ - КОНЦЕНТРАТОРНИ СОЛАРНО - ЕНЕРГИЙНИ  ИНСТАЛАЦИИ, КАТО  ГЛАВНА ЦЕЛ НА ПРОЕКТА ЗА ТОТАЛЕН ПРЕХОД КЪМ  СЛЪНЧЕВА  ЕНЕРГЕТИКА, още през 21 век.

1.  Производство на високо-потенциална топлина с ниска цена. При свръх-концентрация на слънчевата радиация се получават високи температури на термоносителя в енерго-приемниците. Тези температури варират от 600 до 5700 ^о С. Енергийните потоци са с около 1000 пъти по-висока енергийна плътност, отколкото е нормалната плътност на соларна радиация на повърхността на Земята. Високо-потенциалната топлинна енергия в настоящия момент лесно се трансформира в енергия за производствени, индустриални, технически и битови цели на човека.

2.  Получаване на много евтина електрическа енергия - основно в термични електроинсталации (подходящо свързани с двукомпонентните соларни енерго-концентриращи системи) - ДВУКОМПОНЕНТНИ - СОЛАР-ТЕЦ и в някои случай специални комплексни фото-волтаични и високо-температурни системи, работещи с уплътнена (около 1000 пъти) светлинна радиация. В някои варианти е възможно лесно преобразуване на съществуващи топлоелектрически централи в СОЛАР-ТЕЦ. Възможна е и трансформация на атомни ел. централи в СОЛАР-АЕЦ. Разработени са и двукомпонентни варианти на СОЛАР-ТЕЦ свързани технологически с високо-напорни ВЕЦ.

3.  Получаване на много евтина питейна, топла битова и поливна вода директно от атмосферната влага. Принципът на действие е свързан с приложението на свръх-концентрираната слънчева енергия в двукомпонентните соларно-енергийни инсталации в две основни технологични направления:

Методът и инсталациите за добив на вода от атмосферна влага намират приложение за водоснабдяване в засушливи и полу-пустинни райони. Там обикновено има атмосфера наситена с влажни въздушни маси (с относителна влажност на въздуха от 26% до 50%  и нагоре до 90%.), но няма условия за естествена водна кондензация. В инсталациите от посочения тип (съгласно метода) се реализира непрекъснат цикъл на кондензация на влагата от въздуха. В едната модификация количеството на добитата вода при преработка на около 6000 куб. метра  въздух на час, с относителна влажност около 35-40%) варира от 2,4 до 4 куб. метра на денонощие. За енерго-обезпечаване се използва отново соларна концентраторна инсталация. За инсталациите са издадени три патента за изобретения  с номера:

1.      BG 50291А / 15.07.`992 г.;

2.      ВG 62823 В1/ 31.08.200 г.;

     3.) ВG 62580 В1/ 29.02.2000 г.;

Посочените инсталации съчетават четири принципа:

1.      преобразуване на слънчевата енергия в топлинна и в

      електрическа;

1.      индиректна термопомпена климатизация;

2.      криогенен кондензационен добив на питейна вода;

3.      кондензационен добив на битова и поливна вода за различни приложения включително студена и гореща вода;

Ориентировъчна стойност на 1 куб. метър добита питейна вода и сравнение с другите методи и системи  за получаване на вода:

   

Таблица № 1

СРАВНИТЕЛНА СТОЙНОСТ НА ВОДА, ПОЛУЧЕНА ПРИ РАЗЛИЧНИ ТЕХНОЛОГИИ

 

	Гореща дестилация	Хелиостатна	Адиабатна дестилация	Електро диализа	Реверсивна осмоза	Електро -реверсивна	Атмосферна кондензация на Фондация Слънчева енергетика
	На морска и сондажна вода	Дестилацияm на морска и сондажна вода	на морска и сондажна вода	на морска и сондажна вода	на морска и сондажна вода	Осмоза на морска и сондажна вода	Подземна електро–криогенна кондензация	Електро-Криогенна кондензация тип “климатизатор"
Цена на водата EUR/m3 От .. до	12.9 28.56	11.02 16.75	14.96 20.43	8.85 14.56	4.53 8.88	3.87 6.66	0.0032 0.0167	0.0086 0.044

5. Енергийно обезпечаване на  туризма, санаторно-курортното и

     почивно дело и хотелиерството във всичките им варианти.

6. Енерго-потреблението в отдалечени от населени места райони и в

спорта (във високо-планинските   спортни бази – например, като Белмекен-Рила) може да се поеме 100% от Слънчевата енергия.

7. Енергийно обезпечаване със слънчева енергия на модерни

     оранжерийни комплекси за интензивно растениевъдство и

    “генипонично” оглеждане на растения – тип ”СОЛАРЕН

     ГЕНИПОНИЧЕН ФИТОТРОН”. При него растенията достигат

     своя генетично-заложен максимум, по отношение на плододаване

     и оптимална себестойност. Тези системи осигуряват рекордни

     добиви на растителна продукция при изключително високо и

     стандартизирано качество с ниска цена. Те са снабдени и с

     аварийни инсталации за получаване от остатъчната растителна

     маса на биогаз за получаване на енергия и торови продукти от

      отпадна твърда биомаса.

  8. Слънчево енергийно обезпечаване на животновъдни модерни

      комплекси за интензифицирано отглеждане на домашни

      животни и получаване на разнообразна животинска продукция с

      високо качество и ниска цена.

 

КРАТКО ОПИСАНИЕ НА СОЛАРНА ТЕЦ С НАЗЕМЕН ЕНЕРГИЕН БЛОК И ВИСОЧИНЕН СОЛАРЕН ФРЕСНЕЛОВ КОНЦЕНТРАТОР,  ПРИВЪРЗАН С ПРОТИВОВЕТРОВИ ВЪЖЕНИ УСТРОЙСТВА

Наземните блокове на соларни топлоелектростанции се куплират с “привързани към земни опори височинни балонни, френелови оптични, слънчеви концентратори” с ниска (до десет - дванадесет пъти концентрация на слънчева енергия, еквивалентна на плътност около 12-15 кВат/кв.м.) или високо уплътняване (до 500 МегаВат/кв. м. концентрация на слънчевото лъчение).

 

КОНСТРУКТИВНИ ОСОБЕНОСТИ НА ОПТИЧНАТА СОЛАРНА КОНЦЕНТРАТОРНА СИСТЕМА

Оптичната система за наземно концентриране на слънчева енергия (в диапазона от 380 нанометра до 6000 нанометра дължина на вълната)  съдържа елементи като:

Блокове (Група) – (в ПОСОЧЕНИЯ ВАРИАНТ и пример) от соларни концентраторни модули тип “ВТСФФК - 350 W”.    

Фоконът на модула “ВТСФФК-350 W” има конструкцията на обърнат пирамидален тубус. Той съдържа горна (паралепипедна) част (частично огледален и остъклен капак) и е защитен с покривно стъкло - тип лек “крон” или поликарбонатна тънка плоча.

Загубите в енергетичния приток (от отражение и поглъщане на фокона)  водят до сумарна и максимална радиация захваната от фокона  около 620 - 760 Ват/кв.м.

След вакуумиране к.п.д. на фоконнния соларен концентраторен модул тип ВТСФФК - 350 W варира от 70% до 82%. Практическата (захваната единична, соларна) мощност варира от 330 - 410 Ват/кв.м. (при подходящи условия се постига “номинално” около 450 Ват/кв.м.) от единичен фоконен концентратор. Максимално добивът на светлинна енергия може да достигне и повече от 700 Ват на единичен фоконен концентратор.

При изчисленията се приема:

1. оптимално получаване на 350 Ват (от единичен фоконен, високо-температурен концентратор тип ВТСФФК - 350W) и отдадена на флуидния топлоносител топлинна мощност;

2. Дебит на водата или течния топлоносител (като масов флуид - топлоносител) през модула, вариращ от 0,3-0,4 литра на минута. Получава се изходяща вода с температура от 70 до 110 ^о С (при температура на водата на входа от 7 - 18 ^о С).

3. За добив на пара за технологични цели с температури от 213 градуса до 550 ^о С, термоприемниците на отделните соларни концентраторни модули се свързват последователно. Те се включват с обратните възвратни клапи, които пропускат паровия поток. Възможно е също и използване на специален маслен топлоносител или евтектична смес само в една посока към консуматора.

ПРИМЕР НА СОЛАРЕН ПЛОЩЕН ПОКРИВЕН ИЛИ НАЗЕМЕН МОДУЛЕН БЛОК

Соларния покривен модулен блок в примера е монтиран върху определеното за целта покривно пространство на ново-изградена сграда, с минимална монтажна площ от около 70 кв. м. Той се състои от 3 самостоятелни секции с по 12 соларни фоконни концентраторни модула. Има активна единична оптична площ около 28,4672-(28,9) м². Модулите са монтирани в  обща рамкова жироскопична карданна опора със система за насочване по азимутални параметри на слънчевата пряка радиация. Завъртането става (през стъпка на завъртане  -  време на насочване за около 20 сек) на всеки 1 час (стъпково завъртане на около 12 - 17 градуса).

Механизмът за въртене е от колянно-мотовилков тип. Свързан е с мотор-редуктор и коляно-мотовилкова щанга с регулатор на дължината. Верижната предавка е със защитен кожух. Във всяка секция има по 12 фоконни соларни модула монтирани по височина в 4 реда по 3 фоконни модула в ред. Ориентацията е в посока изток-запад (азимутални ъглови параметри) с допълнително насочване в южна посока (деклинационен ъгъл). Въртенето по деклинация е стъпково - средно на  20 - 25 дни на стъпков ъгъл. Този ъгъл е равен на около 7- 9 градуса с максимум от 15 ъглови градуса. Това движение се регулира посредством винтов и “зъбно-реечен” механизъм, съдържащ и ъглова секция с червячен механизъм.

Тази механична конструкция може да се задвижва ръчно или автоматично по желание на потребителя. Соларният покривен модулен блок (в минималния си, по цена вариант) е трисекционен. В разглеждания пример се състои от общо 36 фоконнни соларни високо-температурни модула. Той осигурява на денонощие импулсна мощност  от 24 до 39 кВат. Максимално получаваната енергетична соларна мощност на минималния по стойност соларно-енергиен вариант на инсталацията е около 33-44 кВат, минимално 17 кВат във вид на ВИСОКО-ПОТЕНЦИАЛНА ТОПЛИНА. Получената (за минималния вариант) денонощна  соларна енергия средно от този (площен покривен) соларен модул е около 280 кВатчаса /денонощие. Работи средно около 9-10 часа дневно или годишно - около 118 000 кВатчаса = 118 Мватчаса.