Соларни концентратори

У основи, соларни концентратори се веома разликују од фотонапонски претварачи… Поред тога, соларне електране термалног типа су много ефикасније од фотонапонских због низа карактеристика.

Задатак соларног концентратора је да фокусира сунчеве зраке на посуду са расхладном течношћу, која може бити на пример уље или вода, који су добри у апсорпцији сунчеве енергије. Методе концентрисања су различите: параболични цилиндрични концентратори, параболична огледала или хелиоцентрични торњеви.

У неким концентраторима, сунчево зрачење је фокусирано дуж жижне линије, у другим — у фокусној тачки где се налази пријемник. Када се сунчево зрачење рефлектује са веће површине на мању површину (површину пријемника), постиже се висока температура, расхладна течност апсорбује топлоту, крећући се кроз пријемник. Систем као целина такође садржи део за складиштење и систем за пренос енергије.

Ефикасност концентратора је значајно смањена током облачних периода, јер је фокусирано само директно сунчево зрачење.Из тог разлога, ови системи постижу највећу ефикасност у регионима где је ниво инсолације посебно висок: у пустињама, у екваторијалном региону. У циљу повећања ефикасности коришћења сунчевог зрачења, концентратори су опремљени посебним трекерима, системима за праћење који обезбеђују најтачнију оријентацију концентратора у правцу сунца.

Пошто су трошкови соларних концентратора високи и системи за праћење захтевају периодично одржавање, њихова употреба је углавном ограничена на индустријске системе за производњу електричне енергије.

Такве инсталације се могу користити у хибридним системима заједно, на пример, са угљоводоничним горивом, тада ће систем за складиштење смањити цену произведене електричне енергије. То ће постати могуће јер ће се генерација радити 24 сата дневно.

Соларни концентратори са параболичним цевима су дуги до 50 метара и подсећају на издужену параболу огледала. Такав концентратор се састоји од скупа конкавних огледала, од којих свако сакупља паралелне сунчеве зраке и фокусира их на одређену тачку. Дуж такве параболе налази се цев са расхладном течношћу, тако да су сви зраци које огледала рефлектују усмерени на њу. Да би се смањио губитак топлоте, цев је окружена стакленом цеви која се протеже дуж жаришне линије цилиндра.

Ова чворишта су распоређена у редовима у правцу север-југ и свакако су опремљена соларним системима за праћење. Зрачење фокусирано у линији загрева расхладну течност до скоро 400 степени, пролази кроз измењиваче топлоте, стварајући пару која окреће турбину генератора.

Поштено ради, треба напоменути да се фотоћелија такође може поставити на место цеви. Међутим, упркос чињеници да величине концентратора могу бити мање са фотонапонским ћелијама, то је испуњено смањењем ефикасности и проблемом прегревања, што захтева развој висококвалитетног система хлађења.

У калифорнијској пустињи осамдесетих година прошлог века изграђено је 9 електрана параболичких цилиндричних концентратора укупног капацитета 354 МВ. Затим је иста компанија (Луз Интернатионал) изградила и хибридну инсталацију СЕГС И у Дегету, капацитета 13,8 МВ, која је додатно укључивала пећи на природни гас. Генерално, до 1990. године компанија је изградила хибридне електране укупног капацитета од 80 МВ.

Развој производње соларне енергије у параболичним електранама спроводи се у Мароку, Мексику, Алжиру и другим земљама у развоју уз финансирање Светске банке.

Као резултат тога, стручњаци закључују да данас параболичне електране заостају и за торањским и за диск соларним електранама у погледу профитабилности и ефикасности.

Диск соларне инсталације — то су, попут сателитских антена, параболична огледала која фокусирају сунчеве зраке на пријемник који се налази у фокусу сваке такве антене. Истовремено, температура расхладне течности са овом технологијом грејања достиже 1000 степени. Течност за пренос топлоте се одмах доводи у генератор или мотор који је комбинован са пријемником. Овде се, на пример, користе мотори Стирлинг и Бригхтон, који могу значајно повећати перформансе таквих система, пошто је оптичка ефикасност висока, а почетни трошкови су ниски.

Светски рекорд у ефикасности соларне инсталације са параболичним тањиром је 29% топлотне и електричне ефикасности која се постиже инсталацијом типа тањира у комбинацији са Стирлинговим мотором у Ранцхо Мираге-у.

Због модуларног дизајна, соларни системи матцх типе су веома перспективни, омогућавају вам да лако постигнете потребне нивое снаге како за хибридне кориснике прикључене на јавну електричну мрежу тако и за независне. Пример је пројекат СТЕП који се састоји од 114 параболичних огледала пречника 7 метара који се налазе у држави Џорџија.

Систем производи пару средњег, ниског и високог притиска. Пара ниског притиска се доводи у систем климатизације фабрике трикотаже, пара средњег притиска се доводи у саму плетену индустрију, а пара високог притиска се доводи директно за производњу електричне енергије.

Наравно, соларни диск концентратори у комбинацији са Стирлинговим мотором су од интереса за власнике великих енергетских компанија. Тако, Сциенце Апплицатионс Интернатионал Цорпоратион, у сарадњи са три енергетске компаније, развија систем који користи Стирлингов мотор и параболична огледала који ће моћи да произведе 25 кВ електричне енергије.

У соларним електранама типа торањ са централним пријемником, сунчево зрачење је усмерено на пријемник који се налази на врху торња... Велики број рефлектора-хелиостата постављен је око торњева... Хелиостати су опремљени двоосним системом за праћење сунца, захваљујући којем се увек окрећу тако да зраци мирују, концентрисани на пријемнику топлоте.

Пријемник апсорбује топлотну енергију, која затим окреће турбину генератора.

Течно расхладно средство које циркулише у пријемнику преноси пару до акумулатора топлоте. Обично су то водена пара температуре 550 степени, ваздух и друге гасовите материје температуре до 1000 степени, органске течности са ниском тачком кључања - испод 100 степени, као и течни метал - до 800 степени.

У зависности од намене станице, пара може да окреће турбину за производњу електричне енергије или да се директно користи у некој врсти производње. Температура у пријемнику варира од 538 до 1482 степена.

Солар Оне енергетски торањ у јужној Калифорнији, један од првих те врсте, првобитно је производио електричну енергију кроз систем пар-вода који производи 10 МВ. Затим је прошао модернизацију и побољшани пријемник, који сада ради са растопљеним солима и системом за складиштење топлоте, постао је знатно ефикаснији.

Ово је довело до пробоја у технологији соларног концентратора за електране са батеријским торњевима: енергија у таквој електрани може се производити на захтев, јер систем за складиштење топлоте може да складишти топлоту до 13 сати.

Технологија растопљене соли омогућава складиштење сунчеве топлоте на 550 степени, а струја се сада може производити у било које доба дана и по било ком времену. Торањска станица „Солар два“ ​​снаге 10 МВ постала је прототип индустријских електрана овог типа. У будућности — изградња индустријских предузећа капацитета од 30 до 200 МВ за велика индустријска предузећа.

Изгледи су колосални, али развој ометају потребе за великим површинама и значајни трошкови изградње торњевских станица у индустријском обиму. На пример, за постављање торањ станице од 100 мегавата потребно је 200 хектара, док је за нуклеарну електрану која може да произведе 1.000 мегавата струје потребно само 50 хектара. С друге стране, параболично-цилиндричне станице (модуларног типа) за мале капацитете су исплативије од стубних.

Тако су концентратори торањског и параболичног корита погодни за електране од 30 МВ до 200 МВ које су прикључене на мрежу. Модуларна диск чворишта су погодна за аутономно напајање мрежа које захтевају само неколико мегавата. И торањ и систем плоча су скупи за производњу, али дају веома високу ефикасност.

Као што видите, концентратори са параболичним коритом заузимају оптималну позицију као најперспективнија технологија соларних концентратора за наредне године.

Прочитајте и о овој теми: Развој соларне енергије у свету