Typer af solenergianlæg: tårn, skive, parabolsk-cylindrisk koncentrator, sol-vakuum, kombineret

At konvertere solstrålingsenergi eller med andre ord — solvarme og lys, til elektrisk energi, i mange år har mange lande rundt om i verden brugt solenergianlæg. Disse er tekniske strukturer med et andet design, der arbejder efter forskellige principper, afhængigt af typen af ​​kraftværk.

Hvis nogen, der hører kombinationen "solkraftværk", forestiller sig et enormt område dækket med solpaneler, er det ikke overraskende, fordi denne type kraftværker, kaldet solcelleanlæg, er meget populære i dag i mange husstande. Men dette er ikke den eneste type solcelleanlæg.

Alle solenergianlæg kendt i dag, der producerer elektricitet i industriel skala, er opdelt i seks typer: tårn, plade, solcelle, parabolsk-cylindriske koncentratorer, sol-vakuum og kombineret.Lad os tage et detaljeret kig på hver type solenergianlæg og være opmærksom på specifikke strukturer i forskellige lande rundt om i verden.

Tårnkraftværker

Solar Power Plant - Et solenergianlæg, hvor stråling fra et optisk koncentreringssystem dannet af et felt af heliostater ledes til en tårnmonteret solmodtager.

Tårnkraftværker var oprindeligt baseret på princippet om vandfordampning under påvirkning af solstråling. Her bruges vanddamp som arbejdsvæske. Placeret i midten af ​​en sådan station har tårnet en vandtank på toppen, der er malet sort for bedst muligt at absorbere både synlig stråling og varme. Derudover har tårnet en pumpegruppe, hvis funktion er at levere vand til reservoiret. Damp, hvis temperatur overstiger 500 ° C, drejer en turbinegenerator placeret på stationens territorium.

For at koncentrere den størst mulige mængde solstråling i toppen af ​​tårnet er der installeret hundredvis af heliostater omkring det, hvis funktion er at lede den reflekterede solstråling direkte til vandbeholderen. Heliostater er spejle, hvis areal kan nå op på snesevis af kvadratmeter.

Heliostat [heliostat] — Et fladt eller fokuserende spejlelement i et optisk koncentreringssystem med en individuel orienteringsanordning til at dirigere reflekteret direkte solstråling til en solstrålingsmodtager.

Monteret på understøtninger udstyret med et automatisk fokuseringssystem, leder alle heliostater den reflekterede solstråling direkte til toppen af ​​tårnet, til tanken, da positioneringen fungerer efter solens bevægelse i løbet af dagen.

På den varmeste dag kan temperaturen på den producerede damp stige til 700 °C, hvilket er mere end nok til den normale drift af turbinen.

For eksempel i Israel, på Negev-ørkenens territorium, vil opførelsen af ​​et kraftværk med et tårn med en kapacitet på mere end 121 MW være afsluttet ved udgangen af ​​2017. Tårnets højde vil være 240 meter (det højeste soltårn i verden på byggetidspunktet). , og rundt om det vil der være en etage med hundredtusindvis af heliostater, der vil blive placeret via Wi-Fi-kontrol. Damptemperaturen i tanken vil nå 540 ° C. Projektet på $773 millioner vil dække 1% af Israels elbehov.

Vand er ikke det eneste, der kan opvarmes af solstråling i tårnet. For eksempel i Spanien, i 2011, blev Gemasolar-tårnets solcelleanlæg sat i drift, hvor et saltkølevæske opvarmes. Denne løsning gjorde det muligt at varme selv om natten.

Saltet, opvarmet til 565 ° C, kommer ind i en speciel tank, hvorefter det overfører varme til dampgeneratoren, som drejer turbinen. Hele systemet har en nominel kapacitet på 19,9 MW og er i stand til at levere 110 GWh elektricitet (årligt gennemsnit) til at drive et netværk på 27.500 husstande, der opererer med fuld kapacitet 24 timer i døgnet i 9 måneder.

Masse kraftværker

I princippet ligner kraftværker af denne type tårnværker, men er strukturelt forskellige. Den bruger separate moduler, som hver især genererer elektricitet. Modulet indeholder både en reflektor og en modtager. En parabolsk samling af spejle, der danner en reflektor, er monteret på understøtningen.

Mirror Amplifier — En solstrålingskoncentrator med en spejlbelægning.Spekulær facetkoncentrator — En spejlende koncentrator af solstråling bestående af individuelle spejle med flad eller buet form, der danner en fælles reflekterende overflade.

Modtageren er placeret i paraboloidens fokus. Reflektoren består af snesevis af spejle, hver individuelt tilpasset. Modtageren kan være en Stirling-motor kombineret med en generator, eller en tank med vand, som omdannes til damp, og dampen drejer turbinen.

For eksempel testede Ripasso, Sverige, i 2015 en parabolsk helotermisk enhed med en Stirling-motor i Sydafrika. Installationens reflektor er et parabolsk spejl bestående af 96 dele og et samlet areal på 104 kvadratmeter.

Fokus var på en Stirling brintmotor udstyret med et svinghjul og tilsluttet en generator. Pladen drejede langsomt for at følge solen i løbet af dagen. Som et resultat var effektivitetsfaktoren 34%, og hver sådan "plade" var i stand til at give brugeren 85 MWh elektricitet om året.

Retfærdigvis bemærker vi, at i fokus på "pladen" på et solenergianlæg af denne type kan der placeres en beholder med olie, hvis varme kan overføres til dampgeneratoren, som igen roterer den elektriske generators turbine.

Parabolrør solcelleanlæg

Her opvarmes varmemediet igen af ​​koncentreret reflekteret stråling. Spejlet er i form af en parabolcylinder op til 50 meter lang, placeret i nord-syd retning og roterer efter solens bevægelse. I spejlets fokus er et fast rør, langs hvilket det flydende kølemiddel bevæger sig.Når kølevæsken er varm nok, overføres varmen til vandet i varmeveksleren, hvor dampen vender generatoren igen.

Parabolisk korridorkoncentrator — En spejlkoncentrator af solstråling, hvis form er dannet af en parabel, der bevæger sig parallelt med sig selv.

I 1980'erne i Californien byggede Luz International 9 sådanne kraftværker med en samlet kapacitet på 354 MW. Men efter flere års praksis er eksperter kommet til den konklusion, at parabolske kraftværker i dag er ringere både med hensyn til rentabilitet og effektivitet i forhold til tårn- og pladesolkraftværker.

Men i 2016 blev et kraftværk opdaget i Sahara-ørkenen nær Casablanca. solar koncentratorer, med en kapacitet på 500 MW. En halv million 12-meter spejle opvarmer kølevæsken til 393 ° C for at omdanne vand til damp til roterende generatorturbiner. Om natten fortsætter den termiske energi med at arbejde ved at blive lagret i smeltet salt. På denne måde planlægger staten Marokko gradvist at løse problemet med en miljøvenlig energikilde.

Fotovoltaiske kraftværker

Stationer baseret på solcellemoduler, solpaneler. De er meget populære og udbredte i den moderne verden. Moduler baseret på siliciumceller bruges i vid udstrækning til at drive små steder, såsom sanatorier, private villaer og andre bygninger, hvor en station med den nødvendige strøm er samlet fra separate dele og installeret på taget eller på en grund af et passende område. Industrielle fotovoltaiske kraftværker er i stand til at levere elektricitet til små byer.

Solar Power Plant (SES) [solkraftværk] — Et kraftværk designet til at omdanne energien fra solstråling til elektricitet.

For eksempel i Rusland blev landets største fotovoltaiske kraftværk lanceret i 2015. "Alexander Vlazhnev" solcelleanlægget, bestående af 100.000 solpaneler, med en samlet kapacitet på 25 MW, er placeret på et område på 80 hektar mellem byerne Orsk og Gai. Stationens kapacitet er nok til at levere elektricitet til halvdelen af ​​byen Orsk, inklusive erhvervs- og boligbyggerier.

Princippet om drift af sådanne stationer er enkelt. Lysfotoners energi omdannes til strøm i en siliciumwafer; den iboende fotoelektriske effekt i denne halvleder er længe blevet undersøgt og accepteret af solcelleproducenter. Men krystallinsk silicium, som giver en effektivitet på 24 %, er ikke den eneste mulighed. Teknologien forbedres konstant. Så i 2013 opnåede Sharps ingeniører 44,4 % effektivitet fra et indium-gallium-arsenid-element, og brugen af ​​fokuseringslinser gør det muligt at opnå alle 46 %.

Solar vakuum kraftværker

Absolut økologisk type solcelleanlæg. I princippet bruges den naturlige luftstrøm, som opstår på grund af temperaturforskellen (luften på jordens overflade opvarmes og suser opad). Tilbage i 1929 blev denne idé patenteret i Frankrig.

Der bygges et drivhus, som er et stykke jord dækket med glas. Et tårn rager ud fra midten af ​​drivhuset, et højt rør, hvori der er monteret en generatorturbine. Solen varmer drivhuset op, og luften, der suser op gennem røret, vender turbinen.Trækket forbliver konstant, så længe solen opvarmer luften i et lukket glasvolumen og endda om natten, så længe jordens overflade holder på varmen.

En forsøgsstation af denne type blev bygget i 1982, 150 kilometer syd for Madrid, i Spanien. Drivhuset var 244 meter i diameter og røret var 195 meter højt. Den maksimalt udviklede effekt er kun 50 kW. Møllen kørte dog i 8 år, indtil den svigtede på grund af rust og kraftig vind. I 2010 afsluttede Kina opførelsen af ​​en solcelle-vakuumstation, der var i stand til at yde 200 kW. Det optager et areal på 277 hektar.

Kombinerede solcelleanlæg

Det er de stationer, hvor varmtvands- og varmekommunikation er forbundet med varmevekslere, generelt opvarmer de vand til forskellige behov. Kombinerede stationer omfatter også kombinerede løsninger, når koncentratorerne arbejder parallelt med solfangerne. Kombinerede solenergianlæg er ofte den eneste løsning til alternativ strømforsyning og opvarmning af private huse.