Врсте соларних електрана: торањ, диск, параболично-цилиндрични концентратор, соларно-вакум, комбиновани

За претварање енергије сунчевог зрачења или другим речима — сунчеву топлоту и светлост, у електричну енергију, дуги низ година многе земље широм света користе соларне електране. То су инжењерске конструкције различитог дизајна, које раде на различитим принципима, у зависности од типа електране.

Ако неко, чујући комбинацију "соларна електрана", замисли огромну површину прекривену соларним панелима, то не чуди, јер је ова врста електрана, названа фотонапонска, данас веома популарна у многим домаћинствима. Али ово није једина врста соларне електране.

Све данас познате соларне електране које производе електричну енергију у индустријским размерама деле се на шест типова: торањ, плочасти, фотонапонски, параболично-цилиндрични концентратори, соларно-вакумски и комбиновани.Хајде да детаљно погледамо сваку врсту соларне електране и обратимо пажњу на специфичне структуре у различитим земљама широм света.

Торањске електране

Соларна електрана — Соларна електрана у којој се зрачење из оптичког концентрационог система формираног од поља хелиостата усмерава на соларни пријемник постављен на торњу.

Торањске електране су првобитно биле засноване на принципу испаравања воде под утицајем сунчевог зрачења. Овде се водена пара користи као радни флуид. Смештен у центру такве станице, торањ има резервоар за воду на врху који је обојен у црно да најбоље апсорбује и видљиво зрачење и топлоту. Поред тога, торањ има пумпну групу чија је функција довод воде у резервоар. Пара, чија температура прелази 500 ° Ц, окреће турбински генератор који се налази на територији станице.

Да би се на врху торња концентрисала максимална могућа количина сунчевог зрачења, око њега су инсталиране стотине хелиостата чија је функција да рефлектовано сунчево зрачење усмере директно у посуду за воду. Хелиостати су огледала, чија површина може достићи десетине квадратних метара.

Хелиостат [хелиостат] — Равни или фокусирајући елемент огледала оптичког система за концентрисање који има појединачни уређај за оријентацију за усмеравање рефлектованог директног сунчевог зрачења на пријемник сунчевог зрачења.

Постављени на носаче опремљене аутоматским системом фокусирања, сви хелиостати усмеравају рефлектовано сунчево зрачење директно на врх торња, у резервоар, пошто позиционирање функционише према кретању сунца током дана.

У најтоплијем дану, температура произведене паре може порасти до 700 °Ц, што је више него довољно за нормалан рад турбине.

На пример, у Израелу, на територији пустиње Негев, до краја 2017. године биће завршена изградња електране са торњем снаге веће од 121 МВ Висина торња ће бити 240 метара. (највиши соларни торањ на свету у време изградње). , а око њега ће бити спрат од стотина хиљада хелиостата који ће бити позиционирани преко Ви-Фи контроле. Температура паре у резервоару ће достићи 540 °Ц. Пројекат вредан 773 милиона долара ће покрити 1% израелских потреба за електричном енергијом.

Вода није једина ствар која се може загрејати сунчевим зрачењем у торњу. На пример, у Шпанији је 2011. године пуштена у рад соларна електрана Гемасолар товер, у којој се загрева слани расхладни флуид. Ово решење је омогућило загревање чак и ноћу.

Сол, загрејана на 565 ° Ц, улази у посебан резервоар, након чега преноси топлоту на генератор паре, који окреће турбину. Цео систем има номинални капацитет од 19,9 МВ и способан је да испоручи 110 ГВх електричне енергије (годишњи просек) за напајање мреже од 27.500 домаћинстава која ради пуним капацитетом 24 сата дневно током 9 месеци.

Лот електране

У принципу, електране овог типа су сличне торњевским електранама, али су структурно различите. Користи одвојене модуле, од којих сваки производи електричну енергију. Модул укључује и рефлектор и пријемник. Параболички склоп огледала који формира рефлектор је монтиран на носач.

Појачало за огледало — Концентратор соларног зрачења са премазом огледала.Зрцални фасетирани концентратор — Зрцални концентратор сунчевог зрачења који се састоји од појединачних огледала равног или закривљеног облика који формирају заједничку рефлектујућу површину.

Пријемник се налази у фокусу параболоида. Рефлектор се састоји од десетина огледала, од којих је свако индивидуално прилагођено. Пријемник може бити Стирлингов мотор у комбинацији са генератором, или резервоар воде који се претвара у пару, а пара окреће турбину.

На пример, 2015. године Рипасо, Шведска, тестирао је параболичну хелотермалну јединицу са Стирлинговим мотором у Јужној Африци. Рефлектор инсталације је параболично огледало које се састоји од 96 делова и укупне површине 104 квадратна метра.

Фокус је био на Стирлинговом водоничном мотору опремљеном замајцем и спојеном на генератор. Плоча се полако окретала да прати сунце током дана. Као резултат, фактор ефикасности је био 34%, а свака таква „плоча” је била у стању да обезбеди кориснику 85 МВх електричне енергије годишње.

Поштено ради, напомињемо да се у фокусу "плоче" соларне електране овог типа може налазити контејнер са уљем, чија се топлота може пренети на генератор паре, који заузврат ротира турбина електричног генератора.

Соларне електране са параболичним цевима

Овде се поново грејни медијум загрева концентрисаним рефлектованим зрачењем. Огледало је у облику параболичног цилиндра дужине до 50 метара, смештеног у правцу север-југ и ротира се пратећи кретање сунца. У фокусу огледала је фиксна цев дуж које се креће течно средство за хлађење.Када се расхладна течност довољно загреје, топлота се преноси на воду у измењивачу топлоте, где пара поново окреће генератор.

Параболички коридорни концентратор — Огледални концентратор сунчевог зрачења, чији облик формира парабола која се креће паралелно са собом.

Осамдесетих година прошлог века у Калифорнији Луз Интернатионал је изградио 9 таквих електрана, укупног капацитета 354 МВ. Међутим, након неколико година праксе, стручњаци су дошли до закључка да су данас параболичке електране инфериорне и по исплативости и по ефикасности у односу на соларне електране на торњевима и плочама.

Међутим, 2016. године откривена је електрана у пустињи Сахара у близини Казабланке. соларни концентратори, капацитета 500 МВ. Пола милиона огледала од 12 метара загрева расхладну течност на 393 ° Ц да би претворила воду у пару за вртење турбина генератора. Ноћу, топлотна енергија наставља да ради тако што се складишти у растопљеној соли. На овај начин држава Мароко планира да постепено реши проблем еколошки прихватљивог извора енергије.

Фотонапонске електране

Станице на бази фотонапонских модула, соларни панели. Они су веома популарни и распрострањени у савременом свету. Модули на бази силицијумских ћелија имају широку примену за напајање малих објеката, као што су санаторијуми, приватне виле и друге зграде, где се станица са потребном снагом саставља из засебних делова и поставља на кров или на парцелу одговарајуће површине. Индустријске фотонапонске електране су у стању да снабдевају струјом мале градове.

Соларна електрана (СЕС) [соларна електрана] — Електрана дизајнирана да претвара енергију сунчевог зрачења у електричну енергију.

На пример, у Русији је 2015. пуштена у рад највећа фотонапонска електрана у земљи. Соларна електрана „Александар Влазњев”, која се састоји од 100.000 соларних панела, укупног капацитета 25 МВ, налази се на површини од 80 хектара између градова Орск и Гаи. Капацитет станице је довољан за снабдевање електричном енергијом пола града Орска, укључујући пословне и стамбене зграде.

Принцип рада таквих станица је једноставан. Енергија светлосних фотона се претвара у струју у силицијумској плочици; интринзични фотоелектрични ефекат у овом полупроводнику је дуго проучаван и прихваћен од стране произвођача соларних ћелија. Али кристални силицијум, који даје ефикасност од 24%, није једина опција. Технологија се стално побољшава. Тако су 2013. Схарпови инжењери постигли ефикасност од 44,4% од елемента индијум-галијум-арсенид, а употреба сочива за фокусирање омогућава постизање свих 46%.

Соларне вакуумске електране

Апсолутно еколошки тип соларних станица. У принципу се користи природни проток ваздуха, који настаје услед температурне разлике (ваздух на површини земље се загрева и јури нагоре). Давне 1929. године ова идеја је патентирана у Француској.

Гради се стакленик, који је комад земље покривен стаклом. Из центра стакленика вири торањ, висока цев у коју је монтирана генераторска турбина. Сунце загрева стакленик, а ваздух који јури кроз цев окреће турбину.Промаја остаје константна све док сунце загрева ваздух у затвореној стакленој запремини, па чак и ноћу све док површина земље задржава топлоту.

Експериментална станица овог типа изграђена је 1982. године, 150 километара јужно од Мадрида, у Шпанији. Стакленик је био пречника 244 метра, а цев је била висока 195 метара. Максимална развијена снага је само 50 кВ. Међутим, турбина је радила 8 година док није отказала због рђе и јаког ветра. Кина је 2010. године завршила изградњу соларне вакуум станице која је могла да обезбеди 200 кВ. Заузима површину од 277 хектара.

Комбиноване соларне електране

То су станице у којима су топловодне и топлотне комуникације повезане на измењиваче топлоте, углавном греју воду за различите потребе. Комбиноване станице такође укључују комбинована решења када концентратори раде паралелно са соларним панелима. Комбиноване соларне електране су често једино решење за алтернативно напајање и грејање приватних кућа.