ПРИМЕР НА СОЛАРЕН ПЛОЩЕН ПОКРИВЕН ИЛИ НАЗЕМЕН МОДУЛ ВЪРХУ ПРИСТРОЙКА - ВОДЕН РЕЗЕРВОАР

Този соларен модул по мощност, оптично-активна площ и конструктивно не се различава от по-горния модул, но тук  фоконните секции са обърнати надлъжно. При него в ред броя на фоконите е 4, а броя на редовете е 3. Мощностите са същите. Добивът на година на топлинна енергия е от порядъка на 118 Мегаватчаса.

ГОДИШЕН ЕНЕРГИЕН ПРИХОД ОТ  ДВАТА СОЛАРНИ МОДУЛА В ПРИМЕРА - ОКОЛО 210 000 Кватчаса  ТОПЛИННА МОЩНОСТ (210 МЕГАВАТЧАСА)

ВОДОГРЕЕН и ПАРОГРЕЕН СЕКТОР НА ПРИМЕРНАТА  СОЛАРНА ИНСТАЛАЦИЯ

Водогрейният и парогреен сектор (за минималния по цена, вариант) е  монтиран в пристройката до водния резервоар.

Той включва  водогреен екраниран котел с парогрейна екранна секция и паропрегревател. Предвиден е за добив на прегрята пара. Тя захранва електро-енергетичния блок - “машинната бутално- турбинна паро-генераторна секция” за добив на електрическа енергия.

Примерната мощност на допълнителния котел за минималния вариант е около 35 - 48 кВат.

Котела е предвиден за твърдо гориво - лигнитни въглища, дърва, слама и твърди горими битови отпадъци или биомаса.

При необходимост се снабдява с шнекова захранваща система, система за автоматично запалване с компримиран горещ въздух. Като опция се включва и блок за зареждане с предварително раздробено твърдо гориво и механизирана дробилка. 

Към котела има самостоятелна водогрейна и парогрейна горивна секция за захранване с втечнен газ - пропан-бутан по магистрала свързана с газов танк монтиран в самостоятелно помещение.

В котела паропрегревателят е общ за твърдо и газово гориво.

 МАШИНЕН БУТАЛНО -ТУРБИНЕН  ПАРОГЕНЕРАТОРЕН СЕКТОР ЗА ДОБИВ НА ЕЛ. ЕНЕРГИЯ.

Този сектор се състои от модифицирана бутална дву- или три-цилиндрова парна машина с топлинни тръби към челата на буталата в цилиндровия блок. Има система за клапанно подаване на прегрятата пара с температура около 450 ^о С в работните цилиндри на парната машина и последващо действие в парна тристепенна мини-турбина. Тя е свързана с направляващ апарат на изхода на парата, излизаща от парната машина.

Към нея има и зъбчат редуктор на оборотите и синхронизатор на изходящата мощност на вала.Той е куплиран ремъчно с трифазен синхронен генератор за мощност до 26 кВат и номинална изходяща мощност 18 кВат. Получената електроенергия се трансформира и преразпределя чрез подходящо ел. табло за трифазен ток. В него има  изправителен възбудител на синхронния генератор с регулатор на мрежовата честота. Към основното ел. табло са включени и блокове с ел. табла за автоматично включване и изключване от външната ел. мрежа на консуматорите (в зависимост от натоварването на консуматорите в сградата). За изработването на парната машина се използва модифициран подходящ двутактов бензинов автомобилен двигател.

 

ТОПЛО-АКУМУЛАТОРЕН И ТЕРМОРАЗПРЕДЕЛИТЕЛЕН

Този блок се състои от един или няколко термо-изолирани бойлера със средна кубатура по около 5500 литра (минимум 3350 л.). Последните са монтирани подземно или приземно във вкопани бетонирани и термоизолирани бункери. Тези бойлери имат вградени по няколко  самостоятелни  серпентини за пренос и съхранение на топлинната енергия от различните флуди - топлоносители. В тези топлоакумулатори се използват високо-температурни течни топлоносители и евтектични смеси. Те работят на принципа:  ”Фазов преход от едно в друго агрегатно състояние”.

 

ПРИМЕРНА ТОПЛОПРЕНОСНА МРЕЖА

Топло-преносната мрежа включва няколко самостоятелни кръга с байпасни съединения на идентичните топлоносители. Към нея са включени помпи, подходяща арматура, регулатори и термо-магистрали с подходяща термоизолация. Монтират се в  топлопроводни, термоизолирани, бетонирани и вкопани канали.

Топло-преносната мрежа се  уточнява в процеса на проектиране на инсталацията в детайли съобразно с конкретния обект!

Възможно е включване в инсталацията на термопомпен блок с ефективност  к=2,1, който да се използва за колективно климатизиране на сградата - климатизация с лятно охлаждане.

СОЛАР-ТЕЦ може да се позиционира навсякъде. Тя почти  не зависи от географската ширина. За предпочитане е все пак, монтажът й да бъде на място с по-малко бурни дневни ветрови натоварвания, съобразно розата на ветровете. Възможността на соларно-енергийния аеростат да се прибира при екстремални метеорологични условия  я прави много гъвкава за експлоатация! По тази причина тя е оформена конструктивно като силно сплескан тороид или диск с изключително добра обтекаемост и ветроустойчивост! Отгоре и в средата на купола на тороида е монтирана фреснелова оптична мембрана от специални дългофокусни фреснелови оптични системи (лупи). Те са свързани оптично със силови светло-проводи и водо-охлаждана светлинна тръба. В своя долен край (най-отдолу на тороидалния или дисковиден оптичен аеростат) има система за формиране на изходен соларен концентриран  енергетичен лъч с плътност на лъчението от 6,5 - 9 кв./м² , максимално до 130 кв./м².

В соларната височинна инсталация се монтира специална течно-кристална система за регулиране приемането на лъчението при аварийна ситуация (при авария или пренос на концентрирания лъч в точка извън наземните концетратори). Тя се инсталира в пространството между плоските фреснелови лещи (между гладката им страна  и покривното прозрачно полимерно фолио). Там е нагнетена електро-оптична течност. При аварийна ситуация се прилага електрически импулс. Той  намалява рязко притока на слънчева енергия във фоконния концентратор и оттам отслабва интензитета на изходящия светлинен лъч. В долната изходяща част на височинната соларна инсталация има огледални охлаждаеми сектори. При авария те безопасно отвеждат лъча в страни (във въздушното пространство). При насочването на концентрирания слънчев лъч към наземно- базираните соларни (приемни модулни) блокове, събраните слънчеви лъчи много лесно пробиват концентрираната облачност на височини до 7 км. Оттам с минимални загуби от около 8 - 9% се захващат от наземните соларни (френелови, фоконни и модулни) блокове. Насочването на слънчевите  концентрирани лъчи в зоната на наземно-базираните (соларни модулни) блокове  става чрез динамична компютъризирана следяща система. Има надеждна система за противо-ветрово стабилизиране!

Въжената система за позициониране на тороидалния или дисковиден,  стратосферен соларно-енергиен балон е достатъчно лека и надеждна. Поради добрата си обтекаемост конструкцията му може да издържи на ветрово натоварване от типа на ураганен вятър, появяващ се в ниските слоеве на атмосферата със скорост на вятъра над 290 км. в час и на височина до 7-8 км.

 
ПРИМЕРЕН НАЗЕМЕН СОЛАРНО-ЕНЕРГИЕН БЛОК С МОДУЛИ ОТ МАЛКИ ПО АПЕРТУРА КОНЦЕНТРАТОРНИ ФОКОН - ФОКЛИННИ, РЕФЛЕКТОРНО - РЕФРАКТОРНИ ПИРАМИДАЛНИ и многоетажни ФРЕСНЕЛОВИ МОДУЛИ -ПИРАМИДАЛНА  КЛЕТКА - тип  ВТСФФК - 350W ;

    КОНСТРУКТИВНА И ТЕХНИЧЕСКА СТРУКТУРА

По финансови причини в настоящия момент се изработват в Р. България оптични  фреснелови  елементи с ефективен диаметър около 400 мм и фокусни разстояния  от 350 до 2000 мм.. Те имат концентрични  растери! На тяхна база е създадена примерна рефлекторно-рефракторна фоконна система. В нея е постигнат много висок к.п.д. - над 75% - 89% оптичен к.п.д. и 63 - 75% на цялостното преобразуване на входящата слънчева радиация в полезна работа вътре в системата.

Примерни параметри на слънчев модул - единична енергетична клетка (малък модул):

    Високо-температурен единичен соларен фоконен френелов концентратор тип ВТСФФК - 350 W.

    Постоянна номинална мощност независимо от пулсациите в прихода на  соларна радиация с естествена средна плътност 420 Ват/кв.м. от средно 350 Ват.

    Температурата на топло-носителния флуид се регулира от 340 до 600 ^о С ;

    Работно налягане на водната пара от 30 атм до 180 атм. Дебитът на флуида варира регулируемо от 0,05 литра на минута до 0,3 литра на минута при температури от 450-600

      ^о С (стадий на парообразуване);

    Добив на топла битова вода с температура около 70/90 ^о С.

    Масата на модула е около 56 - 60 кг. при изпълнение със стандартни, ниско-стойностни и недефицитни метални материали за корпуса.

    Модификация от леки цветни метали, сплави и стъклопласти до 27 - 30 кг.

    Монтажна площ - около - 1,2 - 2 м²;

    Работна височина - около - 1700 мм.;

    Монтажната височина - около 2300 мм.;

Монтиране на соларния модул тип ВТСФФК -350W върху жироскопна карданова или друг тип опора с две степени на свобода и система за стъпково почасово следене на слънчевата радиация по азимут и деклинация. ВТСФФК-350 W - соларен концентраторен модул се вгражда в различни архитектурни схеми и решения по подходящ начин и комбинации:

     Куполни конструкции, линейни схеми, планарни системи,  общи плоскостни пана с ротации и насочване и т.н.

ПРИМЕРНА КОНСТРУКЦИЯ НА КЛЕТКА НА СОЛАРЕН ЕНЕРГИЕН КОНЦЕНТРАТОРЕН МОДУЛ С  ЕДИНИЧНА НОМИНАЛНА МОЩНОСТ 350  ВАТ

В примера “Соларно-енергийния модул ВТСФФК-350W” съдържа:

1. Покривно предпазно плоско прозоречно  стъкло

2. Опорна външна рама с елементи за монтаж и настройка по

височина и позиция в опорната конструкция.

3. Пирамидален (обърнат и вертикален) ламаринен, грундиран,

боядисан и уплътнен корпус.

4. Долен опорен сектор с присъединителни отвори и болтове

за свързване.

5. Вътрешно вертикално планарно огледало (огледална

четиристенна квадратна кутия).

6. Полу-пропусклив секторен вътрешен отражател с наклонени

    призми.

7. Централна фреснелова леща 390 мм изрязана в квадрат,

фокусно разстояние 1050 мм.

8. Периферни фреснелови лупи изрязани по 1/2 и 1/4 сектори с

    наклон около 7 -12 градуса (включва болтова система за

    настройка) или сектори трапецовидни лещи с линеен растер.

9. Вакуумен арматурен кран

10. Огнева зона на термоприемника

11. Термоприемник с керамична група

12. Многослойна термоизолация

13. Термоекрани

14. Външен термокожух.

15. Присъединителни термоустойчиви щуцери и клапи

16. Огледална четиристранна фоконна пирамида

17. Носеща конструкция на фреснеловите лупи и отражателите

ПРИМЕРНИ ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ :

височина - 1580 мм

площ колекторна - 1040 х 1040 мм

площ оптична - 0,7396 м².

площ рефлекторна - 0,29 м².

площ френелова  концентраторна - 0,36 м².

площ рефлекторна вътрешна - 0,089 м².

маса : - 56-60 кг. при изпълнение със стомана ст3,

при алуминиев корпус - минимално тегло около - 25 кг.

 

ПРИМЕРНАТА СОЛАРНА-ЕНЕРГИЙНА СТАНЦИЯ (СОЛАР-ТЕЦ) ВКЛЮЧВА :

- НАЗЕМЕН СОЛАРЕН ФРЕНЕЛОВ МОДУЛЕН ПРИЕМНИК С МОЩНОСТ ДО 0,6 МЕГАВАТ и ниско-позициониран ( от 30 до 300 метра или ТРОПОСФЕРЕН до 4,5 - 7 км ВИСОЧИНЕН ПРИВЪРЗАН СОЛАРЕН  КОНЦЕНТРАТОР  С   ДЕВЕТОКРАТНО УВЕЛИЧЕНИЕ НА ПЛЪТНОСТТА НА СЛЪНЧЕВАТА ЗАХВАНАТА ЕНЕРГИЯ ОТ НАЗЕМНИЯ ПРИЕМНИК - ДО 3 МЕГАВАТ. 

За варианти с мощности над 3 МегаВат включващи тропосферно и стратосферно базирани и привързани с въжета балонни тороидални соларни френелови концентратори и наземни соларни модулни топлоприемници ще бъде направен подходящ финансов анализ на съоръжението.

- ЗА СОЛАРНИТЕ МОДУЛИ - ОПТИЧНА ЧАСТ - 15-18 години

- МЕХАНИЧНА КОНСТРУКЦИЯ - над 25 години

- ВАКУУМНИ УПЛЪТНЕНИЯ - смяна веднъж на 3-5 години и       

- ВАКУУМИРАНЕ - ежегодно

- СИСТЕМА ЗА НАСОЧВАНЕ - над 12 години

- ТОПЛОПРЕНОСНА МРЕЖА - над 18 години

- ПАРОГЕНЕРАТОРНА СЕКЦИЯ - над 8 години

- СЕКЦИЯ “ТЕРМОАКУМУЛИРАНЕ”  - над 12 години

- ПАРОВА И ГАЗОВА  АРМАТУРА - над 6 години

- ЕЛЕКТРИЧЕСКИ СЕКЦИИ, ЕЛ. ТАБЛА И ДРУГИ - над 12 години

ПАЗАР И КОНКУРЕНЦИЯ

ОСНОВНИ ПОТРЕБИТЕЛИ

Основните видове потребители са много и са главно:

комунални обекти, болнични заведения, производствени комплекси, хотелиерски и туристически обекти и бази, отделни фамилни домакинства, малки и средни заводи и предприятия, общински сгради, оранжерии, ферми,  жилищни блокове и жилищни кооперации , текстилни предприятия с потребление на технологична пара, мебелни фабрики, предприятия на хранително-вкусовата промишленост и т.н.

ПАЗАРНА НИША - ТУРИЗЪМ, курортно и почивно дело, рехабилитация, санаториуми, профилакториуми, развлекателни, спортни и фитнес-комплекси;

Туристическите комплекси, като част от  развлекателната индустрия се явяват основни потребители на СЛЪНЧЕВА ЕНЕРГИЯ;

Хотелските бази  формират експлоатационните си и текущи разходи главно, чрез потребление на ниско-потенциална топлина и електричество.

Свръх-концентраторните соларни енергийни двукомпонентни инсталации, дори само с наземно базиране се оказват подходящи за ЦЕЛИТЕ НА ТУРИЗМА, за битови цели и за потребление от малки обекти с  около 40 - 220 Кват топлинна мощност и от 8 до 40 Кват електрическа мощност. Това са ХОТЕЛСКИ КОМПЛЕКСИ в ПЛАНИНСКИ и МОРСКИ РАЙОНИ, (за Р. България - ЧЕРНОМОРСКИ КУРОРТНИ ЗОНИ), спортни и фитнес комплекси, плувни басейни, индивидуални или колективни жилищни сгради, малки хотели, селски жилища (за специализиран туризъм), заедно с ферми и оранжерии имащи ефективна застроена площ  около 200  -  500 м² и ефективен отопляем обем около 500 - 1700 м³, и средно водо-потребление от 50 до 120 м³ топла вода.

Тези инсталации дават пълна самостоятелност и ликвидират зависимостта на туристическите обекти от външни енергоизточници - топлофикационни  и електро-мрежи. Този факт е много важен за туристическите обекти, главно поради отдалечеността им от големи  населени места и дългите енерго-преносни линии - средната цена на 1 км. електропреносна мрежа в Р.България е над 11 900 ЕВРО и за малките потребители - индивидуални жилищни сгради, малки, средни и по-големи хотели - от 30 до 120 легла, местни многопрофилни болници, профилакториуми и санаториуми, индивидуални луксозни жилища, вили и т.н.

Колективни (свръх-концентраторни, соларно-енергийни) инсталации с функциите на локални “СЛЪНЧЕВИ ТОПЛО-ЕЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ “ с топлинна  МОЩНОСТ ОКОЛО 3,7 - 40 МВАТ и електрическа мощност от 1,25 до 8 МВат.

Локалните Солар-Тец заемат малка инсталационна площ от 5 до 20 декара. Капиталовложения им са около 1100 - 1350 ЕВРО / 1 кВат на инсталирана ел. мощност - само за наземни системи (без височинен соларен енерго-концентратор).     

Данните са представени в сравнителни таблици и графични фигури  с № 2, №3, №4, №5, №6, №7 и №8;

ПРИМЕРЕН ТУРИСТИЧЕСКИ ОБЕКТ:

Хотел, хотелски туристически комплекс - категория ..3 -5...звезди;

Брой легла : 250 - 280.

Застроена площ (ЗП) - около 3000 кв.м. Разгъната  застроена площ.

Отопляем обем 25 000 - 30 000 куб.м.

Необходима обща импулсна енергетична мощност - 240 Кват.

Дневна употребяема енергия (с нощно акумулиране) : 2880 кВатчаса.

Енергийно разпределение:

160 кват - топлинна мощност; 80 кВат - ел.мощност

Годишен  общ енерго-приход: 1200 000 кВатчаса.

Инсталационна площ на съоръженията от  24 броя тройни соларни наземни приемни блока: - 1920 кв.м.

Термоакумулация - високотемпературен маслено-парен и воден резервоар с обем - 60 куб.м.,ориентировъчни дименсии - ( 4х5х3м).

 

ПРИМЕРЕН ПРОГНОЗЕН ФИНАНСОВ АНАЛИЗ

ВТСФФК-350W  (цени в Р. България - начало 2002 г. Цените за есента на 2003 година се увеличават с коефициент 1,3 – 1,6)

Разходни норми - материали и труд  изразени в ориентировъчни цени в лв. към  15.05.2002 г. за Р. България (по месечен бюлетин на Софийска стокова борса - месец октомври 2003 год.)

Корпус : ламарина поцинкована с дебелина 0,55 мм - площ 4 кв.м.

           маса на ламарина - 19 кг.

           Ориентировъчна  цена:  36 лв.

           монтажен труд:  29 лв.

           цена на свързваща арматура :  около 45 лв.

           цена на  конструкция на термо-корпус:  около 49 лв

           Разходи допълнителни материали , специфичен труд и други

           неопределени  консумативи  - общо 170 лв

           френелова оптика : около 175 лв. - 180 лв

           огледала  и други  разходи -  90 лв

           общо:  малко над 474 лв

           други разходи (допълнителни) - термоприемник -  тотално 595 лв.

          други спомагателни елементи - тръбопроводи, арматура, кожух - около - 80 лв

          Ориентировъчни РАЗХОДИ за общо 1 брой соларен модул тип

           ВТСФФК -350 W

           -    цена производствена - ориентировъчна - 730 лв

           -    печалба -15%,

           -    ДДС- 20%,

           -    други непредвидени разходи - 12%

Евентуална очаквана обща продажна цена на едро: около 887 лв. FOB  БЪЛГАРСКА ГРАНИЦА.

Забележка: Съгласно Закона за енергетиката от лятото на 2001 до 2003 год. съоръженията за ефективно оползотворяване  на ВЕИ (възстановими енергоизточници) се освобождават от ДДС и данък върху печалбата след сертифициране в АЕнЕФ към Министерство на енергетиката и енергийните ресурси, но по инфлационни причини цената се увеличава с около 90%.

             - минимум 5 Кватчас - 60 кВатчас,

             - максимум 11 кВатчас - 140 кВатчас

             - средно годишен приход от 2000 Кват час до 4480 кВатчас.

Данните са за Р.България - средна географска зона 43 - 48 градуса северна ширина!

За Гърция стойностите се завишават вероятно с 35 - 70%. Сравнения при средна цена за  лято 2001 год. - Р. България : 

- 0,046 лв/кВатчас на централна топлофикация в Р.България

годишен приход средно  95 лв. -109 лв. - (1200 лв.)

срок на откупуване при цена производствена за България на едро около - 460 лв, или около 4 - 5 години.( само при облъчване с естествена радиация). Приходната част за края на 2003 г. се увеличава в сравнение с повишение цените на топлофикация и НЕК в примера е равна на около 2600 лв.

Сравнение с класически плосък слънчев колектор  “КВТ” - 4 -/1,5  - (имащ срок на откупуване 17 -  20 години) : - 4 - 5 пъти ! 

От направеният анализ се вижда, че соларния модул ВТСФФК - 350 W  е около 3-4 пъти по - ефективен от класическите соларни модули   (плоски и вакуумни).

 

ОРИЕНТИРОВЪЧЕН ФИНАНСОВ АНАЛИЗ

В този вариант, наземните соларни модули са с по-малка апертура. Тези модули могат да се базират върху плоски покриви на сгради. По тази причина изискват помощни укрепващи съоръжения или носеща метална естакада!

 минимален брой соларни блокове  - 24 броя.

Цена ориентировъчна производствена СОЛАР-ТЕЦ с пълен набор :

около 70 000 лв./1 БЛОК (ОКОЛО 43 000 Евро/1 блок)

Годишен енергоприход от 1 200 000 кВатчаса. при средни цени 2002 година на енергия - около 0,07 лв/ 1 кватчас : общо около  8 000 лв. (ОКОЛО 5 000 Евро)

Сравнение: Цена на топлинна енергия 0,06 лв/ кВатчас - средата на 2002 г. (0,04 ЕВРО/1кВатчас)

Цена на електроенергия: 0,11 лв./1кВатчас - средата на 2002 г. (около 0,07 ЕВРО /1 кВатчас);

Експлоатационен срок : 30 години

Гаранционен срок: 5 години

Срок за откупуване на капитални вложения от около 70 000 лв (43 000 ЕВРО на 1 блок):                  около  - 5- 6,5 години.  

Опция: Реклами и телекомуникации,светлинни реклами и илюминации

СОЛАР ТЕЦ с мощност тотална - 2,5 Мегават има само 1 брой височинине соларен енергоконцентратор (привързан тороидален височинен балон с френелова оптична дългофокусна мембрана и рефракторно-рефлекторен фоконен концентратор) с диаметър ф 92/86 м.

За края на 2003 година с драстичното увеличение в рамките на 90%  на енергията – електричество, топлофикация, течни и газообразни горива и ураново гориво, цените се увеличават с около 100%;

ПРИМЕРНА ФИНАНСОВИ СЪПОСТАВКИ

Средната цена на българските слънчеви плоски статични колектори от посоченият тип “КВТ” е около 320  до 380 лева за посочената мощност. Съпоставимата цена на топлинната енергия от централизирана топлофикация в настоящия момент (данните са за средата на 1999 год. в Реп.България с “тренд” на повишаване до - 2 ст - 4 ст. /кватчас на година за следващите три години) е около - 5,45 ст/ кВатчас до начало на 2002 г. Очаква се до началото на 2003 г. топлинната енергия да достигне до 9 ст./ кватчас при цени 1 лев равен на 0,65 ЕВРО!

В такъв случай инсталация с посоченият тип плоски соларни колектори има вероятен срок на откупуване на капиталните вложения в инсталацията - около 17 - 20 години! Този срок надхвърля времето на живот на самите соларни инсталации от този тип! Подобни вносни соларни плоски колектори са на немската фирма “ВИСМАН” - тип “DinaSol -S” със ширина - 1,116 м, дължина - 2,050 м , дебелина - 90 мм , оптична повърхност - 2 кв.м. и маса 59 кг. и с номинална “възможна импулсна” мощност около 700 Ват/кв.м. За съжаление единичната им цена е около два пъти по-висока от тази на българските и те за нашите (български условия) на експлоатация съвсем не са пригодни и не са за препоръчване!