Konscentrerede solceller Kraftværker

Konsentraerede solceller

Bruger spejle eller linser til at fokusere sollys på en modtager, der opvarmer en væske, som drev et turbine- eller motoranlæg for at producere elektricitet.

En konsentreret solkraftværk er et stort CSP-system, der bruger spejle eller linser til at koncentrere sollys på en modtager, der opvarmer en væske, som drev et turbine- eller motoranlæg for at generere elektricitet. En konsentreret solkraftværk består af flere komponenter, såsom:

•   Indsamlerenheder:Disse er enheder, der reflekterer eller bryder sollys på en modtager. Indsamlerenheder kan inddeles i fire typer: parabolske trøje, parabolske skåle, lineære Fresnel-reflektorer og centrale modtagere. Parabolske trøje er buede spejle, der fokuserer sollys på en lineær modtager-rør, der løber langs deres fokallinje. Parabolske skåle er konkave spejle, der fokuserer sollys på en punktmodtager ved deres fokuspunkt. Lineære Fresnel-reflektorer er flade spejle, der reflekterer sollys på et lineær modtager-rør over dem. Centrale modtagere er tårne omringet af en række flade spejle kaldet heliostater, der reflekterer sollys på en punktmodtager på deres top.

• Modtagere:  Disse er enheder, der absorberer koncentreret sollys og overfører det til en varmeoverførselsvæske (HTF). Modtagere kan inddeles i to typer: eksterne modtagere og interne modtagere. Eksterne modtagere er udsat for atmosfæren og har høje varmetab pga. konvektion og stråling. Interne modtagere er omsluttet af en vakuumkammer og har lave varmetab pga. isolation og udvanding.

• Varmeoverførselsvæsker: Disse er væsker, der cirkulerer gennem modtagerne og transporterer varme fra indsamlerenhederne til effektklossen. Varmeoverførselsvæsker kan inddeles i to typer: termiske væsker og smeltede salter. Termiske væsker er organiske væsker som syntetiske oljer eller kulbrinter, der har høje kogepunkter og lave frysepunkter. Smeltede salter er anorganiske forbindelser som natriumnitrat eller potassiumnitrat, der har en høj varmekapacitet og lav damptryk.

• Effektkloss: Her produceres elektricitet fra varme ved hjælp af en turbine eller en motor koblet til en generator. Effektklossen kan inddeles i to typer: dampcyklus og Brayton-cyklus. Dampcyklussen bruger vand som HTF og producerer damp, der drev en damp-turbine forbundet med en elektrisk generator. Brayton-cyklussen bruger luft som HTF og producerer varm luft, der drev en gasturbine forbundet med en elektrisk generator.

• Lagringsystem: Her lagres overskydende varme til senere brug, når der ikke er sollys eller når der er høj lastebehov. Lagringssystemer kan inddeles i to typer: sensibel varmelagring og latent varmelagring. Sensibel varmelagring bruger materialer som sten, vand eller smeltede salter, der lagrer varme ved at øge deres temperatur uden at ændre deres fase. Latent varmelagring bruger materialer som faseændringsmaterialer (PCM) eller termokemiske materialer (TCM), der lagrer varme ved at ændre deres fase eller kemiske tilstand uden at ændre deres temperatur.

  
  

Opstillingen af en konsentreret solkraftværk afhænger af flere faktorer, såsom stedets forhold, systemets størrelse, designmål og netkrav. Imidlertid består en typisk opstilling af tre hoveddele: indsamlingsfelt, effektkloss og lagringssystem.

Indsamlingsfeltet inkluderer indsamlerenheder, modtagere og HTF, der indsamler og transporterer varme fra sollys.Effektklossen inkluderer turbiner, motore,generatorer og andet udstyr, der konverterer varme til elektricitet.Lagringsystemet inkluderer tank, beholder og andre enheder, der lagrer varme til senere brug.

Driften af en konsentreret solkraftværk afhænger af flere faktorer, såsom vejrforhold, lastebehov og netstatus. Imidlertid består en typisk drift af tre hovedtilstande: opladningstilstand, afladningstilstand og netforbindelsestilstand.

Opladningstilstanden forekommer, når der er overskydende sollys og lav lastebehov. I denne tilstand koncentrerer indsamlerenheder sollys på modtagerne, der opvarmer HTF. Herefter flyder HTF til effektklossen eller lagringssystemet, afhængigt af systemkonfigurationen og kontrolstrategien.

Afladningstilstanden forekommer, når der ikke er sollys eller høj lastebehov. I denne tilstand flyder HTF fra lagringssystemet til effektklossen, hvor den producerer damp eller varm luft, der drev turbine- eller motoranlæget for at generere elektricitet.

Netforbindelsestilstanden forekommer, når der er nettilgængelighed og gunstige tarifpriser. I denne tilstand kan elektriciteten, der genereres af effektklossen, fødes ind i nettet gennem en transformer og en skifter. Netforbindelsestilstanden kan også forekomme, når der er en netudfald, og reservekraft er nødvendig. I denne tilstand kan elektriciteten, der genereres af effektklossen, bruges af lastene gennem en inverter og en skifter.