Кроме прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию в мире активно проводятся работы по усовершенствованию СЭС. Так, система преобразования солнечной энергии в электрическую энергию на основе двигателя Стирлинга поставила абсолютный рекорд эффективности. В ходе экспериментов, проведенных на испытательном полигоне солнечных энергоустановок Национальных лабораторий Sandia в штате Нью-Мексико (США) с участием компании Stirling Energy Systems (SES), был поставлен новый рекорд коэффициента преобразования солнечной лучистой энергии в промышленную электрическую — 31,25 %. Предыдущий рекорд зафиксированный в 1984 году, составлял 29,4 % [11].
Ведутся разработки и создание пилотных образцов солнечных электростанций, также в Мексике, Египте, Австралии, Испании, Германии, для которых в качестве перспективных рассматриваются следующие основные конфигурации:
- с параболоцилиндрическими концентраторами солнечного излучения с высокотемпературным жидким теплоносителем или прямой генерации пара в солнечном контуре и паровой турбиной;
- башенного типа, концентрация солнечного излучения, в которых осуществляется с помощью поля гелиостатов, с различными аккумуляторами тепла (расплавы солей, насыщенный водяной пар), различными рабочими телами (водяной пар, воздух) и соответственно с использованием различных термодинамических циклов преобразования энергии (паровой цикл Ренкина, газовые и комбинированные парогазовые циклы);
- с параболическими концентраторами и двигателями Стирлинга.
СЭС используют обычный паросиловой цикл, но при этом требуется применение концентратора солнечной энергии. Так, в США действует 7 СЭС общей мощностью 354 МВт. Но для России такие устройства считаются неэффективными. Ниже приведены данные о первой СЭС бывшего СССР [12]
*зеркала оборудуются системой слежения за положением Солнца на небосводе
Поскольку многие исследователи и крупные ученые предлагают размещать высокотемпературные и термоэмиссионные, динамические и термоэлектрические, фотоэлектрические и тепловые гелиоустановки в пустынях, так как там наибольшее поступление солнечной энергии, то уместно описать пустыню как она есть и воздействие различных её типов на искусственные сооружения.
Средняя плотность населения в пустынных районах (исключая оазисы) — один человек на 4 км2. В северном полушарии пустыни в основном расположены между 15-м и 35-м градусами северной широты. В Европе небольшие пустынные массивы в северном Прикаспии да в Испании. В Европе на долю пустынь приходится лишь 1 % территории, что в 25 раз меньше, чем в среднем для планеты. В Австралии пустыни занимают, чуть ли не половину всего континента. При этом многие районы покрыты не песком, а темным щебнем или галькой с более низкими альбедо. Главная пустыня Африки — Сахара, занимает площадь, равную примерно площади 16 таких стран, как Франция.
Пустыня может быть также гипсовой или просто глинистой.
Пустынные зоны — это тяготеющие к тропикам территории с сильно разряженной растительностью или почти без нее, отличающиеся малым количеством осадков и очень засушливым климатом. Когда в пустыне ветер, то, как правило, возникают подвижные песчаные барханы и песчаные бури. Песок выветривается из-под железнодорожных путей, из-под фундаментов опор высоковольтных линий, и они как бы повисают в воздухе. Раскаленный песок заносит дороги, заносит дома, чуть ли не до крыши так же как на Крайнем Севере их засыпает снежная метель. Недаром у строителей пустынных районов, как и у строителей Севера, есть правило: входная дверь в дом должна открываться внутрь, а не наружу. В противном случае может занести песком, что не выйдешь из дома — дверь не откроется. Бывает, что поднятый ветром песок стоит стеной. Солнца не видно. Песок больно режет кожу. Его мелкие фракции (пыль) проникает во все щели — в одежду, в обувь, просачиваются под стекло пылезащитных часов, забивают поры кожи даже под одеждой. Страшные легенды ходят о сахарских песчаных бурях.
Испытанные суровой природой жители пустыни дали некоторым таким бурям имя «самум», что означает «яд». И на территории СНГ, к сожалению, есть всемирно известные пропитанные песчаным ядом ветры пустыни. Один из них — афганец, он 40 – 70 раз в год обрушивается на юг Туркмении и настолько прилежно делает свое отвратительное дело, что стекла в домах за два года, а то и за год становятся матовыми.
Ближайший родственник песка — каменистый рельеф. Каменистые, щебенчатые, галечные пустыни образовались в основном там, где на поверхность выходят глубинные породы кристаллического фундамента Земли, или в предгорьях, куда мощные потоки тающих снегов и льдов выносили каменистые горные породы. Аридность территории, засушливый климат не щадили даже камень — большие каменные глыбы постепенно дробились, превращаясь в щебень, в каменистую крошку. Эти разрушительные процессы нередко сопровождает эффект «стреляющих камней». Не выдержав сильнейших температурных напряжений, камень размером с кулак с сильным грохотом и треском разваливается на несколько кусков и разлетается в разные стороны на 10 – 15 метров. А то и дальше. В пустыне летом испепеляющая жара, сорок, а то и больше градусов в тени, а на солнце камень и песок нагреваются до 80 ⁰С.
Каменистые пустыни встречаются в Австралии, в Африке, в Северной Америке, и особенно в высокогорьях Центральной Азии. В СНГ таких пустынь совсем немного. Но огромные площади занимают два других вида ландшафта — глинистые и солончаковые пустыни.
Глинистые пустыни появились либо на местах древних глинистых пород, либо из речных наносов. Они сильно расчленены эрозией, растительности почти нет совсем, а кое-где формируются так называемые дурные земли (от английского bad land) — территории с многочисленными сильно ветрящимися оврагами и иззубренными водоразделами [13].
По данным [14] владельцам СЭС нужен метод, который позволил бы очищать солнечные панели, в противном случае они теряют около 0,4 – 0,8 % эффективности ежедневно и до 60 % — после пыльных бурь.
Из описания пустыни следует, что большинство рассмотренных выше наземных СЭС и ФЭП, а также солнечных энергоустановок на базе солнечных соляных прудов, которые будут описаны ниже, в пустынях могут подвергаться воздействию интенсивных воздушных потоков — ветра с пылью. Поэтому необходимо быть готовым к учету аэрации больших поверхностей устройств, концентрирующих и воспринимающих солнечную энергию. Необходимо дополнительно прилагать к ним, в качестве запасных частей, отражатели, и фотоэлектрические панели, поскольку они становятся в условиях пустыни самыми быстроизнашивающимися элементами. А также быть готовыми к тому, что солнечные соляные пруды могут быть просто занесены песком или глиной. Кроме того при такой жаре потери электроэнергии в линиях электропередачи будут превышать все мыслимые пределы.
