集中型太陽光発電所

集光型太陽光発電所

ミラーまたはレンズを使用して、太陽光を受信機に集中させ、流体を加熱し、タービンまたはエンジンを駆動して電力を生成します。

集光型太陽光発電所は、ミラーまたはレンズを使用して太陽光を集光し、受信機に集中させて流体を加熱し、タービンまたはエンジンを駆動して電力を生成する大規模なCSPシステムです。集光型太陽光発電所は以下の構成要素からなります。

•   集光器：これらの装置は、太陽光を反射または屈折させて受信機に集中させるものです。集光器は4つのタイプに分類できます：パラボラトロフ、パラボラディッシュ、線形フレネル反射鏡、および中央受信機。パラボラトロフは曲面の鏡で、焦点線上に沿って配置された線形受信機チューブに太陽光を集光します。パラボラディッシュは凹面鏡で、焦点点にある点受信機に太陽光を集光します。線形フレネル反射鏡は平面鏡で、上部にある線形受信機チューブに太陽光を反射させます。中央受信機は、ヘリオスタットと呼ばれる平面鏡の配列によって囲まれた塔で、その頂部にある点受信機に太陽光を集光します。

• 受信機：  これらは集中した太陽光を吸収し、熱伝達流体（HTF）に転送する装置です。受信機は2つのタイプに分類できます：外部受信機と内部受信機。外部受対流や放射による熱損失が大きいです。内部受信機は真空容器内に閉じ込められており、絶縁と排気により熱損失が少ないです。

• 熱伝達流体：これらの流体は受信機を通じて循環し、集光器から発電ブロックまで熱を輸送します。熱伝達流体は2つのタイプに分類できます：熱媒体と融解塩。熱媒体は合成油や炭化水素などの有機液体で、沸点が高く凝固点が低いです。融解塩は硝酸ナトリウムや硝酸カリウムなどの無機化合物で、熱容量が高く蒸気圧が低いです。

• 発電ブロック：ここで熱を使ってタービンまたはエンジンと発電機を組み合わせて電力を生成します。発電ブロックは2つのタイプに分類できます：蒸気サイクルとブレイトンサイクル。蒸気サイクルでは、水をHTFとして使用し、蒸気を生成して蒸気タービンを駆動し、電力発電機に接続します。ブレイトンサイクルでは、空気をHTFとして使用し、高温の空気を生成してガスタービンを駆動し、電力発電機に接続します。

• 蓄熱システム：ここで余剰の熱を後で使用するために蓄積します。太陽光がないときや負荷需要が高いときに使用します。蓄熱システムは2つのタイプに分類できます：顕熱貯蔵と潜熱貯蔵。顕熱貯蔵では、岩、水、または融解塩などの材料を使用して温度を上げることで熱を貯蔵します。潜熱貯蔵では、相変化材料（PCMs）または熱化学材料（TCMs）などの材料を使用して、相または化学状態を変えることで熱を貯蔵します。

  
  

集光型太陽光発電所のレイアウトは、サイト条件、システムサイズ、設計目標、および電力網要件など、いくつかの要因によって決まります。しかし、典型的なレイアウトは3つの主要な部分から構成されます：集光フィールド、発電ブロック、および蓄熱システム。

集光フィールドには、集光器、受信機、およびHTFが含まれており、太陽光からの熱を収集し輸送します。発電ブロックには、タービン、エンジン、発電機、および他の設備が含まれており、熱を電力に変換します。蓄熱システムには、タンク、容器、および他の装置が含まれており、後で使用するための熱を貯蔵します。

集光型太陽光発電所の運転は、天候条件、負荷需要、および電力網の状況など、いくつかの要因によって決まります。しかし、典型的な運転モードは3つあります：充電モード、放電モード、およびグリッド連携モード。

充電モードは、太陽光が余剰で負荷需要が低いときに発生します。このモードでは、集光器が太陽光を受信機に集中させ、受信機がHTFを加熱します。HTFは、システム構成と制御戦略に応じて、発電ブロックまたは蓄熱システムに流れます。

放電モードは、太陽光がないか、負荷需要が高いときに発生します。このモードでは、HTFが蓄熱システムから発電ブロックに流れ、そこで蒸気または高温の空気を生成し、タービンまたはエンジンを駆動して電力を生成します。

グリッド連携モードは、電力網が利用可能で有利な料金体系があるときに発生します。このモードでは、発電ブロックで生成された電力は、変圧器とスイッチを通じて電力網に供給されます。グリッド連携モードは、電力網の停止時にバックアップ電力が必要な場合にも発生します。このモードでは、発電ブロックで生成された電力は、インバータとスイッチを通じて負荷に供給されます。