Jenis loji tenaga suria: menara, cakera, penumpu silinder parabola, vakum suria, gabungan

Untuk menukar tenaga sinaran suria atau dengan kata lain — haba dan cahaya suria, menjadi tenaga elektrik, selama bertahun-tahun banyak negara di seluruh dunia telah menggunakan loji tenaga solar. Ini adalah struktur kejuruteraan dengan reka bentuk yang berbeza, bekerja pada prinsip yang berbeza, bergantung pada jenis loji kuasa.

Jika seseorang, mendengar gabungan "loji kuasa suria", membayangkan kawasan besar yang diliputi dengan panel solar, ini tidak menghairankan, kerana jenis loji kuasa ini, yang dipanggil fotovoltaik, sangat popular hari ini di banyak isi rumah. Tetapi ini bukan satu-satunya jenis loji tenaga solar.

Semua loji tenaga suria yang dikenali hari ini yang menghasilkan elektrik pada skala perindustrian dibahagikan kepada enam jenis: menara, plat, fotovoltaik, penumpu parabola-silinder, vakum solar dan gabungan.Mari kita lihat secara terperinci setiap jenis loji tenaga solar dan perhatikan struktur khusus di negara yang berbeza di seluruh dunia.

Loji kuasa menara

Loji Tenaga Suria — Sebuah loji tenaga suria di mana sinaran daripada sistem penumpuan optik yang dibentuk oleh medan heliostat diarahkan ke penerima suria yang dipasang di menara.

Loji kuasa menara pada asalnya berdasarkan prinsip penyejatan air di bawah pengaruh sinaran suria. Di sini wap air digunakan sebagai bendalir kerja. Terletak di tengah-tengah stesen sedemikian, menara ini mempunyai tangki air di atasnya yang dicat hitam untuk menyerap sinaran dan haba yang kelihatan. Selain itu, menara tersebut mempunyai kumpulan pam yang berfungsi untuk membekalkan air ke takungan. Stim, suhu yang melebihi 500 ° C, menghidupkan penjana turbin yang terletak di wilayah stesen.

Untuk menumpukan jumlah maksimum sinaran suria yang mungkin di bahagian atas menara, ratusan heliostat dipasang di sekelilingnya, yang berfungsi untuk mengarahkan sinaran suria yang dipantulkan terus ke bekas air. Heliostat adalah cermin, keluasan setiap satunya boleh mencapai puluhan meter persegi.

Heliostat [heliostat] — Elemen cermin rata atau memfokus sistem penumpuan optik yang mempunyai peranti orientasi individu untuk mengarahkan sinaran suria terus yang dipantulkan ke penerima sinaran suria.

Dipasang pada sokongan yang dilengkapi dengan sistem pemfokusan automatik, semua heliostat mengarahkan sinaran suria yang dipantulkan terus ke bahagian atas menara, ke tangki, kerana kedudukannya berfungsi mengikut pergerakan matahari pada siang hari.

Pada hari yang paling panas, suhu stim yang dihasilkan boleh meningkat kepada 700 °C, yang lebih daripada cukup untuk operasi biasa turbin.

Sebagai contoh, di Israel, di wilayah padang pasir Negev, menjelang akhir tahun 2017, pembinaan loji janakuasa dengan menara dengan kapasiti lebih daripada 121 MW akan disiapkan. Ketinggian menara akan menjadi 240 meter (menara solar tertinggi di dunia pada masa pembinaan). , dan di sekelilingnya akan menjadi lantai ratusan ribu heliostat yang akan diletakkan melalui kawalan Wi-Fi. Suhu wap dalam tangki akan mencapai 540 ° C. Projek $773 juta itu akan menampung 1% daripada keperluan elektrik Israel.

Air bukan satu-satunya perkara yang boleh dipanaskan oleh sinaran suria di menara. Sebagai contoh, di Sepanyol, pada tahun 2011, loji tenaga suria menara Gemasolar telah beroperasi, di mana penyejuk garam dipanaskan. Penyelesaian ini memungkinkan untuk memanaskan walaupun pada waktu malam.

Garam, dipanaskan hingga 565 ° C, memasuki tangki khas, selepas itu ia menghantar haba ke penjana stim, yang menghidupkan turbin. Keseluruhan sistem ini mempunyai kapasiti penarafan 19.9 MW dan mampu membekalkan elektrik 110 GWj (purata tahunan) untuk menjana tenaga kepada rangkaian 27,500 isi rumah yang beroperasi pada kapasiti penuh 24 jam sehari selama 9 bulan.

Loji kuasa lot

Pada dasarnya, loji kuasa jenis ini adalah serupa dengan loji menara, tetapi berbeza dari segi struktur. Ia menggunakan modul berasingan, setiap satunya menjana elektrik. Modul ini termasuk pemantul dan penerima. Himpunan parabola cermin membentuk reflektor dipasang pada sokongan.

Penguat Cermin — Penumpu sinaran suria dengan salutan cermin.Specular faceted concentrator — Penumpu spekular sinaran suria yang terdiri daripada cermin individu bentuk rata atau melengkung membentuk permukaan pemantulan biasa.

Penerima terletak pada fokus paraboloid. Reflektor terdiri daripada berpuluh-puluh cermin, setiap satu disesuaikan secara individu. Penerima mungkin enjin Stirling yang digabungkan dengan penjana, atau tangki air yang ditukar menjadi stim, dan stim memutarkan turbin.

Sebagai contoh, pada tahun 2015, Ripasso, Sweden, menguji unit heloterma parabola dengan enjin Stirling di Afrika Selatan. Reflektor pemasangan adalah cermin parabola yang terdiri daripada 96 bahagian dan keluasan keseluruhan 104 meter persegi.

Tumpuan adalah pada enjin hidrogen Stirling yang dilengkapi dengan roda tenaga dan disambungkan kepada penjana. Pinggan berpusing perlahan-lahan mengikut matahari pada siang hari. Hasilnya, faktor kecekapan ialah 34%, dan setiap "plat" itu mampu membekalkan pengguna dengan 85 MWh elektrik setahun.

Dalam keadilan, kami perhatikan bahawa pada tumpuan "plat" loji tenaga solar jenis ini, bekas minyak boleh ditempatkan, habanya boleh dipindahkan ke penjana stim, yang seterusnya, memutarkan turbin penjana elektrik.

Loji kuasa solar tiub parabola

Di sini sekali lagi medium pemanasan dipanaskan oleh sinaran pantulan pekat. Cermin itu berbentuk silinder parabola sehingga 50 meter panjang, terletak di arah utara-selatan dan berputar mengikut pergerakan matahari. Pada fokus cermin adalah tiub tetap di mana agen penyejuk cecair bergerak.Setelah penyejuk cukup panas, haba dipindahkan ke air dalam penukar haba, di mana wap menghidupkan penjana semula.

Penumpu koridor parabola — Penumpu cermin sinaran suria, yang bentuknya dibentuk oleh parabola yang bergerak selari dengan dirinya.

Pada 1980-an di California, Luz International membina 9 loji janakuasa sedemikian, dengan jumlah kapasiti 354 MW. Walau bagaimanapun, selepas beberapa tahun amalan, pakar telah membuat kesimpulan bahawa hari ini loji kuasa parabola adalah lebih rendah dari segi keuntungan dan kecekapan untuk menara dan loji kuasa solar.

Bagaimanapun, pada 2016, sebuah loji janakuasa telah ditemui di padang pasir Sahara berhampiran Casablanca. penumpu suria, dengan kapasiti 500 MW. Setengah juta cermin 12 meter memanaskan penyejuk kepada 393 ° C untuk menukar air menjadi wap untuk berputar turbin penjana. Pada waktu malam, tenaga haba terus berfungsi dengan disimpan dalam garam cair. Dengan cara ini, negeri Maghribi merancang untuk menyelesaikan secara beransur-ansur masalah sumber tenaga mesra alam.

Loji kuasa fotovoltaik

Stesen berdasarkan modul fotovoltaik, panel solar. Mereka sangat popular dan meluas di dunia moden. Modul berdasarkan sel silikon digunakan secara meluas untuk menggerakkan tapak kecil, seperti sanatorium, vila persendirian dan bangunan lain, di mana stesen dengan kuasa yang diperlukan dipasang dari bahagian berasingan dan dipasang di atas bumbung atau pada plot kawasan yang sesuai. Loji kuasa fotovoltaik industri mampu membekalkan tenaga elektrik ke bandar-bandar kecil.

Loji Tenaga Suria (SES) [loji kuasa solar] — Loji janakuasa yang direka untuk menukar tenaga sinaran suria kepada elektrik.

Sebagai contoh, di Rusia, loji kuasa fotovoltaik terbesar di negara ini telah dilancarkan pada tahun 2015. Loji kuasa solar "Alexander Vlazhnev", yang terdiri daripada 100,000 panel solar, dengan jumlah kapasiti 25 MW, terletak di kawasan seluas 80 hektar antara bandar Orsk dan Gai. Kapasiti stesen itu cukup untuk membekalkan elektrik kepada separuh bandar Orsk, termasuk bangunan perniagaan dan kediaman.

Prinsip operasi stesen sedemikian adalah mudah. Tenaga foton cahaya ditukar kepada arus dalam wafer silikon; kesan fotoelektrik intrinsik dalam semikonduktor ini telah lama dikaji dan diterima oleh pengeluar sel solar. Tetapi silikon kristal, yang memberikan kecekapan 24%, bukan satu-satunya pilihan. Teknologi sentiasa bertambah baik. Jadi pada tahun 2013, jurutera Sharp mencapai kecekapan 44.4% daripada unsur indium-gallium-arsenide, dan penggunaan kanta pemfokus memungkinkan untuk mencapai kesemua 46%.

Loji kuasa vakum suria

Jenis stesen solar yang benar-benar ekologi. Pada dasarnya, aliran udara semula jadi digunakan, yang berlaku disebabkan oleh perbezaan suhu (udara di permukaan bumi dipanaskan dan bergegas ke atas). Pada tahun 1929, idea ini telah dipatenkan di Perancis.

Sebuah rumah hijau sedang dibina, iaitu sebidang tanah yang ditutup dengan kaca. Sebuah menara menonjol dari tengah rumah hijau, paip tinggi di mana turbin penjana dipasang. Matahari memanaskan rumah hijau, dan udara yang mengalir melalui paip memutarkan turbin.Draf kekal malar selagi matahari memanaskan udara dalam isipadu kaca tertutup dan juga pada waktu malam selagi permukaan bumi mengekalkan haba.

Stesen eksperimen jenis ini telah dibina pada tahun 1982, 150 kilometer ke selatan Madrid, di Sepanyol. Rumah hijau itu berdiameter 244 meter dan paip itu setinggi 195 meter. Kuasa maksimum yang dibangunkan hanya 50 kW. Bagaimanapun, turbin itu berjalan selama 8 tahun sehingga ia gagal akibat karat dan angin kencang. Pada tahun 2010, China menyelesaikan pembinaan stesen vakum solar yang mampu menyediakan 200 kW. Ia menduduki kawasan seluas 277 hektar.

Loji tenaga solar gabungan

Ini adalah stesen di mana air panas dan komunikasi pemanasan disambungkan kepada penukar haba, secara amnya mereka memanaskan air untuk pelbagai keperluan. Stesen gabungan juga termasuk penyelesaian gabungan apabila penumpu berfungsi selari dengan panel solar. Loji kuasa solar gabungan selalunya merupakan satu-satunya penyelesaian untuk bekalan kuasa alternatif dan pemanasan rumah persendirian.