Концентрирано слънчево електроенергийно производство

Концентриращи се слънчеви електроцентрали

Използват огледала или лещи, за да фокусират слънчевата светлина върху приемник, който нагрява течност, водеща до въртене на турбина или двигател и генериране на електроенергия.

Концентрираща се слънчева електроцентрала е голяма система CSP, която използва огледала или лещи, за да концентрира слънчевата светлина върху приемник, който нагрява течност, водеща до въртене на турбина или двигател и генериране на електроенергия. Концентрираща се слънчева електроцентрала се състои от няколко компонента, такива като:

•   Събиратели:Това са устройства, които отразяват или пречупват слънчевата светлина върху приемник. Събирателите могат да бъдат класифицирани в четири типа: параболични канали, параболични чинии, линейни рефлектори Френел и централни приемници. Параболичните канали са изкривени огледала, които фокусират слънчевата светлина върху линейна приемна тръба, която се движи по техния фокус. Параболичните чинии са вдлъбнати огледала, които фокусират слънчевата светлина върху точков приемник в техния фокус. Линейните рефлектори Френел са плоски огледала, които отразяват слънчевата светлина върху линейна приемна тръба над тях. Централните приемници са кули, обградени от масив от плоски огледала, наречени хелиостати, които отразяват слънчевата светлина върху точков приемник на тяхната вершина.

• Приемници:  Това са устройства, които поглъщат концентрираната слънчева светлина и я прехвърлят към течност за пренасяне на топлина (HTF). Приемниците могат да бъдат класифицирани в два типа: външни приемници и вътрешни приемници. Външните приемници са изложени на атмосферата и имат високи загуби на топлина поради конвекция и радиация. Вътрешните приемници са заключени в вакуумна камера и имат ниски загуби на топлина поради изолация и евакуация.

• Течности за пренасяне на топлина: Това са течности, които циркулират през приемниците и пренасят топлина от събирателите към блока за производство на енергия. Течностите за пренасяне на топлина могат да бъдат класифицирани в два типа: термални течности и разтопени соли. Термалните течности са органични течности като синтетични масла или хидрокарбони, които имат високи точки на кипене и ниски точки на замръзване. Разтопените соли са неорганични съединения като натриев нитрат или калиев нитрат, които имат висока теплова капацитет и ниско парно налягане.

• Блок за производство на енергия: Тук електроенергията се генерира от топлина, използвайки турбина или двигател, свързан с генератор. Блокът за производство на енергия може да бъде класифициран в два типа: паров цикъл и цикъл на Брайтон. Паровият цикъл използва вода като HTF и произвежда пара, която завърта парна турбина, свързана с електрогенератор. Цикълът на Брайтон използва въздух като HTF и произвежда горещ въздух, който завърта газова турбина, свързана с електрогенератор.

• Система за съхранение: Тук излишната топлина се съхранява за по-късна употреба, когато няма слънце или когато има висок споразмерен потребление. Системите за съхранение могат да бъдат класифицирани в два типа: съхранение на осезаема топлина и съхранение на латентна топлина. Съхранението на осезаема топлина използва материали като скали, вода или разтопени соли, които съхраняват топлина, увеличавайки тяхната температура, без да променят тяхната фаза. Съхранението на латентна топлина използва материали като материали за промяна на фазата (PCMs) или термохимически материали (TCMs), които съхраняват топлина, променяйки тяхната фаза или химическо състояние, без да променят тяхната температура.

  
  

Разположението на концентрираща се слънчева електроцентрала зависи от няколко фактора, такива като условията на местонахождението, размера на системата, дизайнерските цели и изискванията на мрежата. Обаче типичното разположение се състои от три основни части: поле за събиране, блок за производство на енергия и система за съхранение.

Полето за събиране включва събирателите, приемниците и HTFs, които събират и пренасят топлина от слънчевата светлина.Блокът за производство на енергия включва турбините, двигателите,генераторите и друго оборудване, които преобразуват топлината в електроенергия.Системата за съхранение включва резervoари, съдове и други устройства, които съхраняват топлината за по-късна употреба.

Функционирането на концентрираща се слънчева електроцентрала зависи от няколко фактора, такива като метеорологични условия, споразмерно потребление и статус на мрежата. Обаче типично функциониране се състои от три основни режима: режим на зареждане, режим на разтоварване и режим на свързване с мрежата.

Режимът на зареждане настъпва, когато има излишен слънчев светлинен поток и ниско споразмерно потребление. В този режим събирателите концентрират слънчевата светлина върху приемниците, които нагряват HTF. След това HTF протича към блока за производство на енергия или системата за съхранение, в зависимост от конфигурацията на системата и стратегията за управление.

Режимът на разтоварване настъпва, когато няма слънце или има високо споразмерно потребление. В този режим HTF протича от системата за съхранение към блока за производство на енергия, където произвежда пара или горещ въздух, които завъртат турбината или двигателя, за да се генерира електроенергия.

Режимът на свързване с мрежата настъпва, когато има наличност на мрежата и благоприятни тарифни ставки. В този режим електроенергията, генерирана от блока за производство на енергия, може да бъде подадена в мрежата чрез трансформатор и ключ. Режимът на свързване с мрежата може да настъпи и когато има прекъсване на мрежата и е нужна резервна мощност. В този режим електроенергията, генерирана от блока за производство на енергия, може да бъде използвана от потребителите чрез инвертор и ключ.