კონცენტრირებული სოლარული ენერგიის დამწყები ქიმი

კონცენტრირებული სოლარული ელექტროსადგურები

მირჩევები ან ლინზები გამოიყენება სურთალის კონცენტრირებისთვის რეცეივერზე, რომელიც ხეთა სითხის ან სხვა ფლუიდის გათბობას იწვევს და ამით ტურბინას ან ძრავას აძლევს ენერგიას ელექტროენერგიის წარმოებისთვის.

კონცენტრირებული სოლარული ელექტროსადგური არის დიდი მასშტაბის CSP სისტემა, რომელიც მირჩევებით ან ლინზებით კონცენტრირებს სურთალს რეცეივერზე, რომელიც ხეთა სითხის ან სხვა ფლუიდის გათბობას იწვევს და ამით ტურბინას ან ძრავას აძლევს ენერგიას ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. კონცენტრირებული სოლარული ელექტროსადგური შედგება რამდენიმე კომპონენტისგან, როგორიცაა:

•   კოლექტორები:ეს არის მოწყობილობები, რომლებიც სურთალს რეფრაქტირებენ ან რეფრაქტირებენ რეცეივერზე. კოლექტორები იყოფა ხუთ ტიპად: პარაბოლური ტროფები, პარაბოლური დიშები, ლინეარული ფრენელის რეფლექტორები და ცენტრალური რეცეივერები. პარაბოლური ტროფები არიან რგობითი სარკები, რომლებიც სურთალს კონცენტრირებენ ლინეარულ რეცეივერ ტუბზე, რომელიც მიმდევრობით გადის მათ ფოკუსურ ხაზზე. პარაბოლური დიშები არიან კონკავი სარკები, რომლებიც სურთალს კონცენტრირებენ პუნქტურ რეცეივერზე მათ ფოკუსურ წერტილზე. ლინეარული ფრენელის რეფლექტორები არიან ბრუნდი სარკები, რომლებიც სურთალს რეფრაქტირებენ ლინეარულ რეცეივერ ტუბზე მათ ზემოთ. ცენტრალური რეცეივერები არიან ტოვერები, რომლებიც გარშემო გარშემორტყმული არიან ბრუნდი სარკებით, რომლებს ჰელიოსტატები უწოდებენ, რომლებიც სურთალს რეფრაქტირებენ პუნქტურ რეცეივერზე მათ ზემოთ.

• რეცეივერები:  ეს არის მოწყობილობები, რომლებიც აბსორბირებენ კონცენტრირებულ სურთალს და გადააქვთ სითხეს (HTF). რეცეივერები იყოფა ორ ტიპად: ექსტერნალური რეცეივერები და ინტერნალური რეცეივერები. ექსტერნალური რეცეივერები არიან ატმოსფეროს მიმართ გამოხვეული და აქვთ მაღალი თერმალური კარგვა კონვექციის და რადიაციის გამო. ინტერნალური რეცეივერები არიან დახურული ვაკუუმის კამერაში და აქვთ დაბალი თერმალური კარგვა იზოლაციის და ევაკუაციის გამო.

• სითხეები თერმალური ტრანსფერისთვის: ეს არის სითხეები, რომლებიც გადიან რეცეივერების მეშრებზე და ტრანსპორტირებენ თერმალურ ენერგიას კოლექტორებიდან ენერგიის ბლოკამდე. სითხეები თერმალური ტრანსფერისთვის იყოფა ორ ტიპად: თერმალური სითხეები და დახერხებული სოლები. თერმალური სითხეები არიან ორგანული სითხეები, როგორიცაა სინთეტიკური ზელები ან ჰიდროკარბონები, რომლებიც აქვთ მაღალი დასხმის ტემპერატურა და დაბალი ყინვის ტემპერატურა. დახერხებული სოლები არიან ანორგანული კომპონენტები, როგორიცაა ნატრიის ნიტრატი ან პოტასიის ნიტრატი, რომლებიც აქვთ მაღალი თერმალური კაპაციტეტი და დაბალი ვაპორის წნევა.

• ენერგიის ბლოკი: აქ ენერგია გადაიქცევა ელექტროენერგიად ტურბინის ან ძრავის გამოყენებით, რომელიც დაკავშირებულია გენერატორთან. ენერგიის ბლოკი იყოფა ორ ტიპად: წყალის ციკლი და ბრეიტონის ციკლი. წყალის ციკლი გამოიყენებს წყლის როგორც HTF და წარმოქმნის წყალბურა რომელიც დრაივერებს წყალბური ტურბინას, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრო გენერატორთან. ბრეიტონის ციკლი გამოიყენებს ჰაერს როგორც HTF და წარმოქმნის სათბირ ჰაერს, რომელიც დრაივერებს აირის ტურბინას, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრო გენერატორთან.

• შენახვის სისტემა: აქ არასაჭირო თერმალური ენერგია შეინახება უკვე შემდეგ გამოყენებისთვის, როდესაც არ არის სურთალი ან როდესაც არის მაღალი ტვირთის მოთხოვნა. შენახვის სისტემები იყოფა ორ ტიპად: სენსიბლური თერმალური შენახვა და ლატენტური თერმალური შენახვა. სენსიბლური თერმალური შენახვა გამოიყენებს მასალებს, როგორიცაა ქვა, წყალი ან დახერხებული სოლები, რომლებიც შენახავენ თერმალურ ენერგიას ტემპერატურის ზრდით ფაზის შეცვლის გარეშე. ლატენტური თერმალური შენახვა გამოიყენებს ფაზის შეცვლის მასალებს (PCMs) ან თერმოქიმიურ მასალებს (TCMs), რომლებიც შენახავენ თერმალურ ენერგიას ფაზის ან ქიმიური სტატუსის შეცვლით ტემპერატურის შეცვლის გარეშე.

  
  

კონცენტრირებული სოლარული ელექტროსადგურის განლაგება დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, როგორიცაა საიტის პირობები, სისტემის ზომა, დიზაინის მიზნები და გრიდის მოთხოვნები. თუმცა, ტიპიური განლაგება შედგება სამი მთავარი ნაწილისგან: კოლექტორების ველი, ენერგიის ბლოკი და შენახვის სისტემა.

კოლექტორების ველი შედგება კოლექტორების, რეცეივერების და HTF-ებისგან, რომლებიც შეიკრიბებენ და ტრანსპორტირებენ თერმალურ ენერგიას სურთალისგან.ენერგიის ბლოკი შედგება ტურბინების, ძრავების,გენერატორების და სხვა მოწყობილობებისგან, რომლებიც თერმალურ ენერგიას ელექტროენერგიაში გადაიყვანენ.შენახვის სისტემა შედგება ცილინდრების, ვესელების და სხვა მოწყობილობებისგან, რომლებიც შენახავენ თერმალურ ენერგიას შემდეგ გამოყენებისთვის.

კონცენტრირებული სოლარული ელექტროსადგურის ფუნქციონირება დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, როგორიცაა ამინდის პირობები, ტვირთის მოთხოვნა და გრიდის სტატუსი. თუმცა, ტიპიური ფუნქციონირება შედგება სამი მთავარი რეჟიმისგან: ჩართვის რეჟიმი, გამორთვის რეჟიმი და გრიდ-ტაი რეჟიმი.

ჩართვის რეჟიმი ხდება როდესაც არის ზედმეტი სურთალი და დაბალი ტვირთის მოთხოვნა. ამ რეჟიმში, კოლექტორები კონცენტრირებენ სურთალს რეცეივერებზე, რომლებიც გათბობენ HTF-ს. HTF-მა შემდეგ დაკავშირდება ენერგიის ბლოკს ან შენახვის სისტემას, რითაც დამოკიდებულია სისტემის კონფიგურაცია და კონტროლის სტრატეგია.

გამორთვის რეჟიმი ხდება როდესაც არ არის სურთალი ან როდესაც არის მაღალი ტვირთის მოთხოვნა. ამ რეჟიმში, HTF-მა დაკავშირდება შენახვის სისტემიდან ენერგიის ბლოკს, სადაც წარმოქმნის წყალბურ ან სათბირ ჰაერს, რომელიც დრაივერებს ტურბინას ან ძრავას ელექტროენერგიის წარმოებისთვის.

გრიდ-ტაი რეჟიმი ხდება როდესაც არის გრიდის ხელმისაწვდომობა და სასარგებლო ტარიფი. ამ რეჟიმში, ენერგიის ბლოკის მიერ წარმოებული ელექტროენერგია შეიძლება ჩაიტვირთო გრიდში ტრანსფორმატორის და სვიჩის მეშრებით. გრიდ-ტაი რეჟიმი შეიძლება ხდეს ასევე როდესაც გრიდში არის შეწყვეტა და საჭიროა ზუსტი ენერგია. ამ რეჟიმში, ენერგიის ბლოკის მიერ წარმოებული ელექტროენერგია შეიძლება გამოიყენოს ტვირთების მიერ ინვერტორის და სვიჩის მეშრებით.