Гелиотехника в народном хозяйстве Tуркменистана

Гелиотехника в народном хозяйстве Tуркменистана

А.Матьякубов

Научно-производственный  центр   “Возобновляемые  источники  энергии” Государственного энергетического института Туркменистана

 

Ключевые слова: Соленая вода, альтернативная энергетика, использование солнечных лучей, экология, гелиотехника, опреснительная установка, питьевая вода.

Введение

С ростом экономики и населения потребность в пресной (питьевой) воде увеличивается с каждым годом. Связи с этим возникает необходимость в поисках новых подземных источников или же новых высоко технологических водоочистительных сооружений для обеспечения питьевой водой. Существует альтернативный метод, т.е. использование солнечных лучей для испарения воды.

80 % территории Туркменистана занимает пустыня Каракумы, климат с осадками в Туркменистане с каждым годом меняется, испаряемость в Туркменистане местами более чем в 20 раз больше количества выпадаемых осадков. Осадков выпадает от 80 мм в год – на северо –востоке страны, и до 300- 400 мм – в горных районах. Максимум осадков приходится на зимние месяцы (декабрь-март). В юго- восточных районах и в пустыне Каракум, с июня по октябрь, атмосферные осадки практически отсутствуют [1].

Самым сухим местом в Туркменистане считается окрестности залива Карабогаз, где годовая норма осадков не превышает 80 мм, а в самом заливе пода очень соленая, не пригодна для использования. В одном литре воды залива содержится 280 г. солей. Для сравнения можно сказать, что в 1 литре воды Каспийского моря, питающего солями залив Карабогаз, содержится всего 13 г. солей, а в воде мирового океана 34-35 г. Изучив выше изложенное в данной научной работе мы попробовали решить проблему с опреснением соленой воды в жарких условиях Туркменистана [2].

Альтернативный метод опреснения соленой воды

Технический способ получения питьевой очищенной воды на сегодняшний день является самым распространённым методом за исключением того, что он очень дорогой, требует начальных капитальных вложений и затрат. Альтернативным и экологический чистым методом очистки соленой воды является солнечная энергия.

Под  воздействием  солнечных  лучей  вода  в   бассейне   (2)   испарается  и превращется в пар, в результате чего от стекол (3) конденсат (5) стекается в желоб

  • и далее собирается в резервуаре (8) для питьевой воды.

В научно-производственном центре “Возобновляемые источники энергии” Государственного энергетического института Туркменистана была создана установка- солнечный опреснитель, работающая на солнечной энергии (рис. 1).

Рис.1. Схема солнечного опреснителя

  • опреснитель; 2-бассейн с водой; 3-стекло под углом 360; 4-пар; 5-конденсат; 6- жёлоб для сбора конденсата; 7- резервуар для воды; 8- резервуар для дистиллированной воды; 9- трубы; 10- вентиль

Табл.1- Результаты химической проверки воды до и после опреснения

Показатель ГОСТ и его значение

Соленая вода

Опресненная вода через 3

дня

Опресненная вода через15

дней

Запах при нагревании 200С и 600С, в балах.не более ГОСТ -837-2016

2

1/1

1/1

1/1

Цветность,в гардуссах не более ГОСТ 3351-74

20

5

5

5

Мутность, мг/дм ГОСТ 3351-74

1,5

0,58

0,58

0

Водородный показатель, pH ГОСТ 837-2016

6-9

7,8

7,8

7,8

Ионы гидрокарбонаты (HCO3), мг/дм ГОСТ 23268,3-78

7,5

1,0

0,5

Общая жесткость мг.экв/дм3 ГОСТ 4151-72

7,0

58,5

2,8

0,7

Ионы калция (Са2+) мг/дм3 ГОСТ 3354-74

781,5

36

8,0

Ионы магния (Mg2+) мг/дм3 ГОСТ 3354-74

237

12,16

3,6

Хлориды, мг/дм3

не более

ГОСТ 955-2012

350

1250

175

70

Сульфаты, мг/дм3

не более

ГОСТ 4389-72

500

340

130

110

По полученным данным проверки химического состава воды, можно сказать, что под воздействием солнечных лучей вода испаряется, а соли оседают на дне камеры. Уже через три дня вода пригодна для питья.

Угол наклона застелденной поверхности опреснителя β=36о, площадь рабочей поверхности 7,7 м2. КПД опреснителя вычисляется по следующему выражению [3]:

η=        Ʃ𝐷𝑖(𝑖−𝑐𝑐.в∙𝑡𝑐.в) Ʃ𝑄накл+𝜐𝑐.в (𝑡𝑐.в−𝑡мин)

где Di— количество конденсированного пара; литр.

ƩQнакл-суммарная радиация; Вт/м2 υс.вколичество соленой воды; литр.

сс.в— теплоемкость соленой воды; 3780 Дж/(кг∙К) tс.в– температура заливаемой соленой воды; tмин–минимальная температура воздуха;

i=615 ккал/кг

В ясный солнечный день КПД опреснителя составило около 45%, но опреснитель имеет следующие достоинства и недостатки:

  • Практически бесплатное получение питьевой воды;
  • Отсутствие вредных выбросов на окружающую среду; 3- Не требует технического персонала для обслуживания; 4- Небольшие капитальные затраты;

5- Прямая зависимость от внешней температуры и сезонов года;

Вывод

По ежедневным научным исследованиям и измерениям, можно сказать что производительность данной установки зависит от внешней температуры, интенсивности солнечного излучения и на установленный оптимальный угол наклона стекол. Любые изменения климата или попадания тени приводит к снижению КПД данной установки, максимальный объем воды в бассейне может достигать до 1,15 м3. С помощью этой установки в день в зависимости от погодных условий можно получить от 10- до 25 литров питьевой воды.

Литература

  1. Ц.А.Швер, А.Б.Рыхлова “Климат Ашхабада”. Ленинград Гидрометеоиздат.1984
  2. Интернет источник: режим доступа. https://geosfera.org/aziya/turkmenistan/1494-kara-bogaz-gol.html. Дата доступа 08.08.2020 г
  3. Научно-практический журнал “Гелиотехника”.Академия наук Узбекской ССР.2/1996 стр 50-53

Back to Top