Mga solar concentrator

Talaga, ang mga solar concentrator ay ibang-iba mula sa mga photovoltaic converter… Bilang karagdagan, ang mga thermal-type na solar power plant ay mas mahusay kaysa sa mga photovoltaic dahil sa ilang mga katangian.

Ang gawain ng solar concentrator ay ituon ang mga sinag ng araw sa isang lalagyan ng cooling liquid, na maaaring halimbawa ng langis o tubig, na mahusay sa pagsipsip ng solar energy. Iba-iba ang mga paraan ng pag-concentrate: parabolic cylindrical concentrators, parabolic mirror o heliocentric tower.

Sa ilang mga concentrator, ang solar radiation ay nakatutok sa kahabaan ng focal line, sa iba pa — sa focal point kung saan matatagpuan ang receiver. Kapag ang solar radiation ay makikita mula sa isang mas malaking ibabaw patungo sa isang mas maliit na ibabaw (ang ibabaw ng receiver), ang isang mataas na temperatura ay naabot, ang coolant ay sumisipsip ng init, na gumagalaw sa pamamagitan ng receiver. Ang sistema sa kabuuan ay naglalaman din ng isang bahagi ng imbakan at isang sistema ng paglilipat ng enerhiya.

Ang kahusayan ng mga concentrator ay makabuluhang nababawasan sa panahon ng maulap, dahil ang direktang solar radiation lamang ang nakatutok.Para sa kadahilanang ito, nakakamit ng mga sistemang ito ang pinakamataas na kahusayan sa mga rehiyon kung saan ang antas ng insolasyon ay partikular na mataas: sa mga disyerto, sa rehiyon ng ekwador. Upang madagdagan ang kahusayan ng paggamit ng solar radiation, ang mga concentrator ay nilagyan ng mga espesyal na tracker, mga sistema ng pagsubaybay na tinitiyak ang pinakatumpak na oryentasyon ng mga concentrator sa direksyon ng araw.

Dahil ang halaga ng mga solar concentrator ay mataas at ang mga sistema ng pagsubaybay ay nangangailangan ng pana-panahong pagpapanatili, ang kanilang paggamit ay higit sa lahat ay limitado sa pang-industriya na power generation system.

Ang ganitong mga pag-install ay maaaring gamitin sa mga hybrid system nang magkasama, halimbawa, na may hydrocarbon fuel, pagkatapos ay babawasan ng sistema ng imbakan ang gastos ng ginawang kuryente. Ito ay magiging posible dahil ang henerasyon ay gagawin sa buong orasan.

Ang parabolic tube solar concentrators ay hanggang 50 metro ang haba, na kahawig ng isang pinahabang mirror parabola. Ang nasabing concentrator ay binubuo ng isang hanay ng mga malukong salamin, na ang bawat isa ay nangongolekta ng magkatulad na mga sinag ng araw at itinutuon ang mga ito sa isang tiyak na punto. Kasama ang tulad ng isang parabola, isang tubo na may isang paglamig na likido ay matatagpuan, upang ang lahat ng mga sinag na sinasalamin ng mga salamin ay nakatutok dito. Upang mabawasan ang pagkawala ng init, ang tubo ay napapalibutan ng isang glass tube na umaabot sa kahabaan ng focal line ng cylinder.

Ang mga hub na ito ay nakaayos sa mga hilera sa direksyong hilaga-timog at tiyak na nilagyan ng mga solar tracking system. Ang radiation na nakatutok sa linya ay nagpapainit ng coolant sa halos 400 degrees, ito ay dumadaan sa mga heat exchanger, na bumubuo ng singaw na nagpapaikot sa turbine ng generator.

In fairness, dapat tandaan na ang isang photocell ay maaari ding matatagpuan sa lugar ng tubo. Gayunpaman, sa kabila ng katotohanan na ang mga sukat ng concentrator ay maaaring maging mas maliit sa mga photovoltaic cell, ito ay puno ng pagbawas sa kahusayan at ang problema ng overheating, na nangangailangan ng pagbuo ng isang de-kalidad na sistema ng paglamig.

Sa disyerto ng California noong 1980s, 9 na power plant ng parabolic cylindrical concentrators na may kabuuang kapasidad na 354 MW ang itinayo. Pagkatapos, ang parehong kumpanya (Luz International) ay nagtayo rin ng SEGS I hybrid installation sa Deget, na may kapasidad na 13.8 MW, na kasama rin ang natural gas ovens. Sa pangkalahatan, noong 1990, ang kumpanya ay nagtayo ng hybrid power plants na may kabuuang kapasidad na 80 MW.

Ang pagbuo ng solar energy production sa parabolic power plants ay isinasagawa sa Morocco, Mexico, Algeria at iba pang umuunlad na bansa na may pondo mula sa World Bank.

Bilang resulta, ang mga eksperto ay naghihinuha na ngayon, ang parabolic trough power plants ay nahuhuli sa parehong tower at disk solar power plants sa mga tuntunin ng kakayahang kumita at kahusayan.

Mga disk solar installation — ito ay, tulad ng mga satellite dish, mga parabolic na salamin na nakatutok sa sinag ng araw sa isang receiver na matatagpuan sa pokus ng bawat naturang pinggan. Kasabay nito, ang temperatura ng coolant na may ganitong teknolohiya ng pag-init ay umabot sa 1000 degrees. Ang heat transfer fluid ay agad na ipapakain sa isang generator o engine na pinagsama sa isang receiver. Dito, halimbawa, ginagamit ang mga makina ng Stirling at Brighton, na maaaring makabuluhang mapataas ang pagganap ng mga naturang sistema, dahil ang optical na kahusayan ay mataas at ang mga paunang gastos ay mababa.

Ang world record para sa kahusayan ng isang parabolic dish solar installation ay 29% thermal-to-electrical na kahusayan na nakamit ng isang dish-type na installation na sinamahan ng isang Stirling engine sa Rancho Mirage.

Dahil sa modular na disenyo, ang mga uri ng pagtutugma ng solar system ay napaka-promising, binibigyang-daan ka nitong madaling makamit ang mga kinakailangang antas ng kuryente para sa parehong mga hybrid na gumagamit na konektado sa mga pampublikong grids ng kuryente at independiyente. Ang isang halimbawa ay ang STEP project, na binubuo ng 114 parabolic mirror na may diameter na 7 metro na matatagpuan sa estado ng Georgia.

Ang sistema ay gumagawa ng daluyan, mababa at mataas na presyon ng singaw. Ang mababang presyon ng singaw ay ibinibigay sa air-conditioning system ng pabrika ng pagniniting, ang medium-pressure na singaw ay ibinibigay sa mismong industriya ng pagniniting, at ang mataas na presyon ng singaw ay direktang ibinibigay upang makabuo ng kuryente.

Siyempre, ang mga solar disc concentrator na sinamahan ng isang Stirling engine ay interesado sa mga may-ari ng malalaking kumpanya ng enerhiya. Kaya, ang Science Applications International Corporation, sa pakikipagtulungan sa tatlong kumpanya ng enerhiya, ay bumubuo ng isang sistema gamit ang isang Stirling engine at parabolic mirror na makakapagdulot ng 25 kW ng kuryente.

Sa tower-type solar power plants na may central receiver, ang solar radiation ay nakatutok sa receiver, na matatagpuan sa tuktok ng tower…. Ang isang malaking bilang ng mga reflector-heliostat ay inilalagay sa paligid ng mga tore... Ang mga heliostat ay nilagyan ng isang two-axis sun tracking system, salamat sa kung saan sila ay palaging lumiliko upang ang mga sinag ay nakatigil, na puro sa heat receiver.

Ang receiver ay sumisipsip ng enerhiya ng init, na pagkatapos ay lumiliko ang turbine ng generator.

Ang likidong coolant na nagpapalipat-lipat sa receiver ay nagdadala ng singaw sa heat accumulator. Karaniwan ang mga gawa ay singaw ng tubig na may temperatura na 550 degrees, hangin at iba pang mga gas na sangkap na may temperatura na hanggang 1000 degrees, mga organic na likido na may mababang kumukulo - sa ibaba 100 degrees, pati na rin ang likidong metal - hanggang sa 800 degrees.

Depende sa layunin ng istasyon, ang singaw ay maaaring magpaikot ng turbine upang makabuo ng kuryente o direktang magamit sa ilang uri ng produksyon. Ang temperatura sa receiver ay nag-iiba mula 538 hanggang 1482 degrees.

Ang Solar One power tower sa Southern California, isa sa una sa uri nito, ay orihinal na gumawa ng kuryente sa pamamagitan ng steam-water system na gumagawa ng 10 MW. Pagkatapos ay sumailalim ito sa modernisasyon at ang pinahusay na receiver, na ngayon ay nagtatrabaho sa mga tinunaw na asing-gamot at ang sistema ng pag-iimbak ng init, ay naging mas mahusay.

Ito ay humantong sa isang pambihirang tagumpay sa teknolohiya ng solar concentrator para sa mga planta ng kuryente ng tower ng baterya: ang kapangyarihan sa naturang planta ng kuryente ay maaaring gawin on demand, dahil ang sistema ng pag-iimbak ng init ay maaaring mag-imbak ng init nang hanggang 13 oras.

Ginagawang posible ng molten salt technology na mag-imbak ng solar heat sa 550 degrees, at ang kuryente ay maaari na ngayong magawa sa anumang oras ng araw at sa anumang panahon. Ang istasyon ng tore na "Solar Two" na may kapasidad na 10 MW ay naging isang prototype ng mga pang-industriyang power plant ng ganitong uri. Sa hinaharap - ang pagtatayo ng mga pang-industriyang negosyo na may kapasidad na 30 hanggang 200 MW para sa malalaking pang-industriya na negosyo.

Ang mga prospect ay napakalaki, ngunit ang pag-unlad ay nahahadlangan ng pangangailangan para sa malalaking lugar at ang makabuluhang gastos sa pagtatayo ng mga istasyon ng tore sa isang pang-industriyang sukat. Halimbawa, para maglagay ng 100 megawatt tower station, 200 hectares ang kailangan, habang ang nuclear power plant na may kakayahang gumawa ng 1,000 megawatts ng kuryente ay nangangailangan lamang ng 50 hectares. Parabolic-cylindrical stations (modular type) para sa maliliit na kapasidad, sa kabilang banda, ay mas cost-effective kaysa sa tower.

Kaya, ang mga tower at parabolic trough concentrator ay angkop para sa mga power plant mula 30 MW hanggang 200 MW na konektado sa grid. Ang mga modular disk hub ay angkop para sa autonomous powering ng mga network na nangangailangan lamang ng ilang megawatts. Ang parehong tower at slab system ay mahal sa paggawa ngunit nagbibigay ng napakataas na kahusayan.

Tulad ng makikita mo, ang parabolic trough concentrators ay sumasakop sa isang pinakamainam na posisyon bilang ang pinaka-promising na solar concentrator na teknolohiya para sa mga darating na taon.

Basahin din ang paksang ito: Pag-unlad ng solar energy sa mundo