Keskittymässä olevat aurinkoenergiantuotantolaitokset

Keskittymässä olevat aurinkovoimakunnossat

Käyttävät peilejä tai linssiä keskittääkseen auringonvaloa vastaanottimeen, joka lämmittää nestettä, mikä ajaa tuulivoimalan tai moottorin sähköntuotannossa.

Keskittymässä oleva aurinkovoimakunnossas on suuri mittakaavainen CSP-järjestelmä, joka käyttää peilejä tai linssiä keskittääkseen auringonvaloa vastaanottimeen, joka lämmittää nestettä, joka ajaa tuulivoiman tai moottorin sähköntuotannossa. Keskittymässä oleva aurinkovoimakunnossas koostuu useista komponenteista, kuten:

•   Keräilijät:Nämä ovat laitteita, jotka heijastavat tai sirpaleuttavat auringonvaloa vastaanottimeen. Keräilijät voidaan luokitella neljään tyyppiin: paraabelitruukit, paraabelipinnut, lineaariset Fresnel-heijastimet ja keskusvastaanotin. Paraabelitruukit ovat kaarevat peilit, jotka keskittävät auringonvaloa lineaariseen vastaanotintuubiin, joka kulkee niiden polttopisteellisellä viivalla. Paraabelipinnut ovat koveria peilejä, jotka keskittävät auringonvaloa pisteeseen vastaanottimeen niiden polttopisteessä. Lineaariset Fresnel-heijastimet ovat tasaisia peilejä, jotka heijastavat auringonvaloa lineaariseen vastaanotintuubiin niiden yläpuolelle. Keskusvastaanotin on torni, jota ympäröi joukko tasaisia peilejä, joita kutsutaan heliostaateiksi, jotka heijastavat auringonvaloa pisteeseen vastaanottimeen niiden huipulla.

• Vastaanotin:  Nämä ovat laitteita, jotka imevät keskittyneen auringonvalon ja siirtävät sen lämpösiirtoaineksi (HTF). Vastaanotimet voidaan luokitella kahteen tyyppiin: ulkoiset vastaanotimet ja sisäiset vastaanotimet. Ulkoiset vastaanotimet altistuvat ilmakehälle ja menettävät paljon lämpöä konvektion ja säteilyn vuoksi. Sisäiset vastaanotimet on suljetussa tyhjiössä ja ne menettävät vähän lämpöä eristyksen ja tyhjiön vuoksi.

• Lämpösiirtoaineet: Nämä ovat nesteyttäviä aineita, jotka kierrättävät vastaanottimissa ja kuljettavat lämpöä keräilijöiltä voimablokkiin. Lämpösiirtoaineet voidaan luokitella kahteen tyyppiin: lämpövedet ja sulamattomat suolat. Lämpövedet ovat orgaanisia nesteitä, kuten synteeettisiä öljyjä tai hiilivetyjä, joilla on korkea kevahtopiste ja matala jäätymispiste. Sulamattomat suolat ovat anorgaanisia yhdisteitä, kuten natriumnitraatti tai kaliumnitraatti, joilla on korkea lämpökapasiteetti ja matala höyrypaino.

• Voimablokk: Tässä sähkö tuotetaan lämpöstä käyttämällä tuulivoima- tai moottoria, joka on kytketty generaattoriin. Voimablokin voi luokitella kahteen tyyppiin: höyrysykli ja Brayton-sykli. Höyrysykli käyttää vettä HTF:nä ja tuottaa höyryä, joka ajaa höyryturbiinia, joka on kytketty sähkögeneraattoriin. Brayton-sykli käyttää ilmaa HTF:nä ja tuottaa kuuman ilmaa, joka ajaa kaasuturbiinia, joka on kytketty sähkögeneraattoriin.

• Varastojärjestelmä: Tässä ylijäämälämpö tallennetaan myöhempää käyttöä varten, kun ei ole auringonvaloa tai kun on korkea kuormitus. Varastojärjestelmiä voidaan luokitella kahteen tyyppiin: tajua varasto ja latenttilämpövarasto. Tajua varasto käyttää materiaaleja, kuten kiviä, vettä tai sulamattomia suoloja, jotka tallentavat lämpöä lisäämällä lämpötilaansa ilman vaihtuvaa tilaa. Latenttilämpövarasto käyttää materiaaleja, kuten vaihevuodatusmateriaaleja (PCMs) tai termokemiallisia materiaaleja (TCMs), jotka tallentavat lämpöä muuttamalla vaihetta tai kemiallista tilaa ilman lämpötilan muutosta.

  
  

Keskittymässä olevan aurinkovoimakunnossan asettelusta riippuu useita tekijöitä, kuten sijaintiohjeet, järjestelmän koko, suunnittelun tavoitteet ja verkon vaatimukset. Kuitenkin tyypillinen asettelu koostuu kolmesta pääosasta: keräilykentästä, voimablokista ja varastojärjestelmästä.

Keräilykenttä sisältää keräilijät, vastaanotimet ja HTF:t, jotka keräävät ja kuljettavat lämpöä auringonvalosta.Voimablokk sisältää turbiinit, moottorit,generaattorit ja muut laitteet, jotka muuntavat lämpöä sähköksi.Varastojärjestelmä sisältää säiliöt, laakerit ja muut laitteet, jotka varastoivat lämpöä myöhempää käyttöä varten.

Keskittymässä olevan aurinkovoimakunnossan toiminta riippuu useista tekijöistä, kuten sääolosuhteista, kuormituksen vaatimuksista ja verkon tilasta. Kuitenkin tyypillinen toiminta koostuu kolmesta päätilasta: lataustilasta, purkutilasta ja verkko-yhdistystilasta.

Lataustila tapahtuu, kun on ylijäämää auringonvaloa ja alhainen kuormitus. Tässä tilassa keräilijät keskittävät auringonvaloa vastaanottimeen, joka lämmittää HTF:n. HTF virtaa sitten voimablokkiin tai varastojärjestelmään riippuen järjestelmän kokoonpanosta ja ohjausstrategiasta.

Purkutila tapahtuu, kun ei ole auringonvaloa tai kun on korkea kuormitus. Tässä tilassa HTF virtaa varastojärjestelmästä voimablokkiin, jossa se tuottaa höyryä tai kuuma ilma, joka ajaa turbiinin tai moottorin sähköntuotannossa.

Verkko-yhdistystila tapahtuu, kun on verkon saatavuus ja edulliset tarifit. Tässä tilassa voimablokin tuottama sähkö voidaan syöttää verkkoon muuntimen ja kytkimen kautta. Verkko-yhdistystila voi myös tapahtua, kun on verkon katkos, ja tarvitaan varauksellista sähköä. Tässä tilassa voimablokin tuottama sähkö voidaan käyttää kuorman kautta inversiorin ja kytkimen kautta.