Penumpu suria

Pada asasnya, penumpu solar sangat berbeza daripada penukar fotovoltaik… Selain itu, loji janakuasa suria jenis haba adalah lebih cekap daripada fotovoltaik kerana beberapa ciri.

Tugas penumpu suria adalah untuk memfokuskan sinaran matahari ke dalam bekas cecair penyejuk, yang boleh contohnya minyak atau air, yang pandai menyerap tenaga suria. Kaedah penumpuan adalah berbeza: penumpu silinder parabola, cermin parabola atau menara heliosentrik.

Dalam sesetengah penumpu, sinaran suria difokuskan di sepanjang garis fokus, pada yang lain - di titik fokus di mana penerima berada. Apabila sinaran suria dipantulkan dari permukaan yang lebih besar ke permukaan yang lebih kecil (permukaan penerima), suhu tinggi dicapai, penyejuk menyerap haba, bergerak melalui penerima. Sistem secara keseluruhan juga mengandungi bahagian penyimpanan dan sistem pemindahan tenaga.

Kecekapan penumpu berkurangan dengan ketara semasa tempoh mendung, kerana hanya sinaran suria langsung difokuskan.Atas sebab ini, sistem ini mencapai kecekapan tertinggi di kawasan yang tahap insolasi adalah tinggi: di padang pasir, di kawasan khatulistiwa. Untuk meningkatkan kecekapan penggunaan sinaran suria, penumpu dilengkapi dengan penjejak khas, sistem pengesanan yang memastikan orientasi penumpu yang paling tepat ke arah matahari.

Oleh kerana kos penumpu solar adalah tinggi dan sistem penjejakan memerlukan penyelenggaraan berkala, penggunaannya terhad kepada sistem penjanaan kuasa industri.

Pemasangan sedemikian boleh digunakan dalam sistem hibrid bersama-sama, contohnya, dengan bahan api hidrokarbon, maka sistem penyimpanan akan mengurangkan kos pengeluaran elektrik. Ini akan menjadi mungkin kerana penjanaan akan dilakukan sepanjang masa.

Penumpu suria tiub parabola adalah sehingga 50 meter panjang, menyerupai parabola cermin memanjang. Penumpu sedemikian terdiri daripada satu set cermin cekung, setiap satunya mengumpul sinaran selari matahari dan memfokuskannya pada titik tertentu. Di sepanjang parabola sedemikian, tiub dengan cecair penyejuk terletak, supaya semua sinar yang dipantulkan oleh cermin tertumpu padanya. Untuk mengurangkan kehilangan haba, tiub itu dikelilingi oleh tiub kaca yang memanjang sepanjang garis fokus silinder.

Hab ini disusun dalam barisan ke arah utara-selatan dan pastinya dilengkapi dengan sistem pengesan suria. Sinaran yang difokuskan dalam talian memanaskan penyejuk kepada hampir 400 darjah, ia melalui penukar haba, menghasilkan stim yang menghidupkan turbin penjana.

Dalam keadilan, perlu diperhatikan bahawa fotosel juga boleh diletakkan di tempat tiub. Walau bagaimanapun, walaupun pada hakikatnya saiz penumpu boleh menjadi lebih kecil dengan sel fotovoltaik, ini penuh dengan penurunan kecekapan dan masalah terlalu panas, yang memerlukan pembangunan sistem penyejukan berkualiti tinggi.

Di padang pasir California pada tahun 1980-an, 9 loji kuasa penumpu silinder parabola dengan jumlah kapasiti 354 MW telah dibina. Kemudian syarikat yang sama (Luz International) turut membina pemasangan hibrid SEGS I di Deget, dengan kapasiti 13.8 MW, yang juga termasuk ketuhar gas asli.Secara amnya, menjelang 1990, syarikat itu telah membina loji kuasa hibrid dengan jumlah kapasiti sebanyak 80 MW.

Pembangunan pengeluaran tenaga suria dalam loji kuasa parabola sedang dijalankan di Maghribi, Mexico, Algeria dan negara membangun lain dengan pembiayaan daripada Bank Dunia.

Hasilnya, pakar membuat kesimpulan bahawa hari ini, loji kuasa palung parabola ketinggalan di belakang kedua-dua loji kuasa solar menara dan cakera dari segi keuntungan dan kecekapan.

Pemasangan solar cakera — ini adalah, seperti piring satelit, cermin parabola yang memfokuskan sinaran matahari pada penerima yang terletak pada fokus setiap hidangan tersebut. Pada masa yang sama, suhu penyejuk dengan teknologi pemanasan ini mencapai 1000 darjah. Cecair pemindahan haba segera disalurkan ke penjana atau enjin yang digabungkan dengan penerima. Di sini, sebagai contoh, enjin Stirling dan Brighton digunakan, yang boleh meningkatkan prestasi sistem sedemikian dengan ketara, kerana kecekapan optik adalah tinggi dan kos permulaan adalah rendah.

Rekod dunia untuk kecekapan pemasangan solar hidangan parabola ialah 29% kecekapan haba-ke-elektrik yang dicapai oleh pemasangan jenis hidangan yang digabungkan dengan enjin Stirling di Rancho Mirage.

Disebabkan oleh reka bentuk modular, sistem suria jenis padanan sangat menjanjikan, ia membolehkan anda mencapai tahap kuasa yang diperlukan dengan mudah untuk kedua-dua pengguna hibrid yang disambungkan ke grid elektrik awam dan bebas. Contohnya ialah projek STEP, yang terdiri daripada 114 cermin parabola dengan diameter 7 meter yang terletak di negeri Georgia.

Sistem ini menghasilkan stim tekanan sederhana, rendah dan tinggi. Stim tekanan rendah dibekalkan kepada sistem penghawa dingin kilang mengait, stim tekanan sederhana dibekalkan kepada industri mengait itu sendiri, dan stim tekanan tinggi dibekalkan terus untuk menjana elektrik.

Sudah tentu, penumpu cakera solar digabungkan dengan enjin Stirling menarik minat pemilik syarikat tenaga besar. Justeru, Science Applications International Corporation, dengan kerjasama tiga syarikat tenaga, sedang membangunkan sistem menggunakan enjin Stirling dan cermin parabola yang akan dapat menghasilkan 25 kW elektrik.

Dalam loji janakuasa solar jenis menara dengan penerima pusat, sinaran suria tertumpu pada penerima, yang terletak di bahagian atas menara…. Sebilangan besar reflektor-heliostat diletakkan di sekitar menara... Heliostat dilengkapi dengan sistem penjejakan matahari dua paksi, yang mana ia sentiasa berputar supaya sinaran tidak bergerak, tertumpu pada penerima haba.

Penerima menyerap tenaga haba, yang kemudiannya memutarkan turbin penjana.

Bahan penyejuk cecair yang beredar dalam penerima membawa wap ke penumpuk haba. Biasanya kerja-kerja adalah wap air dengan suhu 550 darjah, udara dan bahan gas lain dengan suhu sehingga 1000 darjah, cecair organik dengan takat didih rendah - di bawah 100 darjah, serta logam cecair - sehingga 800 darjah.

Bergantung pada tujuan stesen, wap boleh memutar turbin untuk menjana elektrik atau digunakan secara langsung dalam beberapa jenis pengeluaran. Suhu dalam penerima berbeza dari 538 hingga 1482 darjah.

Menara kuasa Solar One di California Selatan, salah satu yang pertama seumpamanya, pada asalnya menghasilkan tenaga elektrik melalui sistem air wap yang menghasilkan 10 MW. Kemudian ia menjalani pemodenan dan penerima yang dipertingkatkan, kini berfungsi dengan garam cair dan sistem penyimpanan haba, menjadi lebih cekap dengan ketara.

Ini membawa kepada kejayaan dalam teknologi penumpu suria untuk loji kuasa menara bateri: kuasa dalam loji kuasa sedemikian boleh dihasilkan atas permintaan, kerana sistem penyimpanan haba boleh menyimpan haba sehingga 13 jam.

Teknologi garam cair memungkinkan untuk menyimpan haba suria pada 550 darjah, dan elektrik kini boleh dihasilkan pada bila-bila masa sepanjang hari dan dalam sebarang cuaca. Stesen menara "Solar Two" dengan kapasiti 10 MW telah menjadi prototaip loji kuasa industri jenis ini. Pada masa hadapan — pembinaan perusahaan industri dengan kapasiti 30 hingga 200 MW untuk perusahaan industri besar.

Prospeknya sangat besar, tetapi pembangunan terhalang oleh keperluan untuk kawasan yang luas dan kos yang besar untuk membina stesen menara pada skala perindustrian. Sebagai contoh, untuk menempatkan stesen menara 100 megawatt, 200 hektar diperlukan, manakala loji janakuasa nuklear yang mampu menghasilkan 1,000 megawatt elektrik hanya memerlukan 50 hektar. Stesen parabola silinder (jenis modular) untuk kapasiti kecil, sebaliknya, adalah lebih menjimatkan kos berbanding menara.

Oleh itu, penumpu menara dan palung parabola sesuai untuk loji janakuasa dari 30 MW hingga 200 MW yang disambungkan ke grid. Hab cakera modular sesuai untuk penjanaan kuasa autonomi rangkaian yang memerlukan hanya beberapa megawatt. Kedua-dua sistem menara dan papak mahal untuk dikeluarkan tetapi memberikan kecekapan yang sangat tinggi.

Seperti yang anda lihat, penumpu palung parabola menduduki kedudukan optimum sebagai teknologi penumpu suria yang paling menjanjikan untuk tahun-tahun akan datang.

Baca juga mengenai topik ini: Pembangunan tenaga suria di dunia