Сонячну енергію можна використовувати завдяки сонячно-сольовим водоймищам

Сонячну енергію можна використовувати завдяки соленим ставкамЩе одним способом використання сонячної енергії є робота сонячних штучних солоних водоймищ. Таке водоймище можна використовувати влітку для здобуття гарячої води, а взимку як джерело низькотемпературної теплоти для підвищення температури пари хладагента теплового насоса безпосередньо перед компресором.

Сонячно-сольове водоймище – неглибокий (2-4 м) басейн з насиченим розчином солі. Нижня частина шару води під дією сонячної радіації нагрівається навіть до температури 100°С.

Висока температура такого басейну пояснюється таким чином: у традиційних водоймищах, при нагріванні води її щільність зменшується через термічне розширення - нагріта вода піднімається вгору, віддаючи тепло повітрю, а на її місце опускається холодна вода. Це підтверджується на морі - вода не перегрівається вище 25-30 градусів. А в сонячному басейні такої конвекції немає тому, що в насиченому розчині солі високої щільності, який знаходиться при дні, по мірі нагрівання щільність підвищується через ріст розчинності солі у воді і цей ефект перевищує дію розширення рідини. Сіль в гарячій воді розчиняється швидше, ніж в холодній, в основному за рахунок дифузії. Відповідно до цього, при нагріванні придонного шару кристали солі швидше переходять в розчин, збільшуючи щільність.

Механізм віддачі тепла від дна, яке нагрівається сонцем і придонного шару – це тільки теплопровідність через грунт вниз, через бокові відкоси і шар непорушної води вверх. Основну частину енергії в сонячному спектрі несуть короткохвильові – видимі – і ультрафіолетові промені, які слабо поглинаються в товщі води і досягають дна. В такому басейні частина сонячного випромінювання – інфрачервоного спектру повністю поглинається верхнім шаром прісної води, короткохвильового спектру починає поглинатися більш низькими шарами води, а та частина випромінювання, яка не поглинулась – поглинається темним дном. Енергія відбита від дна, частково поглинеться водою на зворотному шляху.

Верхній шар басейну складається з прісної води, з товщиною 0,1-0,3 м, де відбувається рух рідини. Цей шар повинен бути чистим, без хвиль, щоб зменшити конвективну складову втрати тепла. Нижче знаходиться градієнтний шар – фактично ізолюючий, в якому концентрація розчину підвищується вниз. В придонному шарі допускається конвекція. Корисною енергією такого басейну є теплота, акумульована в цьому шарі. Її можна використовувати для теплопостачання.

Для сонячних солених басейнів можна використовувати відходи соляних виробництв, які мають велику частку хлориду магнію. Поверхню закривають плівкою. Такі водоймища можуть накопичувати і розсіяне або відбите світло. Сонячний солений басейн є одночасно колектором і акумулятором тепла.

В 80-і роки в Ізраїлі створили сонячний басейн площею 250 тисяч м2, біля якого збудували паротурбінну фреонову електростанцію потужністю 5 МВт. В Австралії експериментували на площі 1000 м2 з використанням водонепроникної глини. У порівнянні із звичайними ТЕС виграш сонячно-басейнової електростанції в тому, що не потрібні затрати на доставку палива і вивезення відходів.

Є дослідження новозеландських вчених про озеро Ванда (Антарктика). Воно прогрівається за рахунок сонячної енергії до самого дна на глибину 70 м через прозорий лід товщиною 4 м. Температура води біля дна 27°С. На поверхні озера немає снігу через сильні вітри і високе випаровування. Короткохвильова сонячна радіація практично безперешкодно проникає через дуже прозорий лід у воду і нагріває дно. Від дна відбивається вже довгохвильова радіація, яка майже вся поглинається водою, нагріваючи її. Нагріта біля дна вода дуже солона і важча за прісну – залишається внизу і тримає там тепло.

Навіть в альтернативній енергетиці є дуже багато внутрішніх альтернативних рішень, які дозволяють збільшити споживання сонячної енергії.

За матеріалами: ecotown.com.ua