Saules enerģijas koncentrēšanas elektrostacijas

Konsentrētas saules enerģijas elektrostacijas

Izmanto spoguļus vai lēcas, lai koncentrētu saules gaismu uz saņēmēju, kas sildīs šķidrumu, palaistot turbinu vai dzinēju, lai ģenerētu elektroenerģiju.

Konsentrēta saules enerģijas elektrostacija ir lielmaise CSP sistēma, kas izmanto spoguļus vai lēcas, lai koncentrētu saules gaismu uz saņēmēju, kas sildīs šķidrumu, kas palaista turbinu vai dzinēju, lai ģenerētu elektroenerģiju. Konsentrēta saules enerģijas elektrostacija sastāv no vairākiem komponentiem, piemēram:

•   Savāktāji:Šie ir ierīces, kas atspoguļo vai refraktē sauli uz saņēmēju. Savāktājus var sadalīt četrās kategorijās: paraboliskās trauksnes, paraboliskās tērdes, lineārās Fresnela reflektori un centrālie saņēmēji. Paraboliskās trauksnes ir izliekto spoguļu, kas fokusē saules gaismu uz lineāru saņēmēju rūti, kas gāžas pa to fokālā līnija. Paraboliskās tērdes ir iekaisojoši spoguļi, kas fokusē saules gaismu uz punktveida saņēmēju savā fokālajā punktā. Lineārie Fresnela reflektori ir plakni spoguļi, kas atspoguļo saules gaismu uz lineāro saņēmēju rūti virs tiem. Centrālie saņēmēji ir torni, kas apkārtieti ar plakano spoguļu masīvu, ko sauc par heliostatām, kas atspoguļo saules gaismu uz punktveida saņēmēju savā augšgalā.

• Saņēmēji:  Šie ir ierīces, kas apsūko koncentrēto saules gaismu un pārnes to siltuma pārnosīšanas šķidrumam (HTF). Saņēmējus var sadalīt divās kategorijās: ārējie saņēmēji un iekšējie saņēmēji. Ārējie saņēmēji ir atklāti atmosfērai un piedzīvo augstu siltuma zudumu dēļ konvekcijas un radiācijas. Iekšējie saņēmēji ir ievietoti vakuumā un piedzīvo zemu siltuma zudumu dēļ izolācijas un evakuācijas dēļ.

• Siltuma pārnosīšanas šķidrumi: Šie ir šķidrumi, kas cirkulē caur saņēmējiem un transportē siltumu no savāktājiem uz enerģijas bloku. Siltuma pārnosīšanas šķidrumus var sadalīt divās kategorijās: termiskie šķidrumi un saldinātie sāli. Termiskie šķidrumi ir organiski šķidrumi, piemēram, sintētiskas eļļas vai hidrokaboni, kas ir augstas vaļņošanās temperatūras un zemas ledāšanās temperatūras. Saldinātās sāles ir anorganiskas savienības, piemēram, nātrija nitratu vai kalija nitratu, kas ir augsta siltuma kapacitāte un zema garstāšanas spiediens.

• Enerģijas bloks: Šeit no siltuma tiek ģenerēta elektroenerģija, izmantojot turbinu vai dzinēju, kas savienots ar ģeneratoru. Enerģijas bloku var sadalīt divās kategorijās: ūdensgāzes cikls un Braytona cikls. Ūdensgāzes cikls izmanto ūdeni kā HTF un ražo pārvaru, kas palaista pārvas turbinu, kas savienots ar elektrisku ģeneratoru. Braytona cikls izmanto gaisu kā HTF un ražo karstu gaisu, kas palaista gāzturbinu, kas savienots ar elektrisku ģeneratoru.

• Krājējs: Šeit liektais siltums tiek krājts vēlākas izmantošanai, kad nav saules gaismas vai kad ir augsts pieprasījums. Krājējus var sadalīt divās kategorijās: saprātīga siltuma krāšana un potenciālā siltuma krāšana. Saprātīga siltuma krāšana izmanto materiālus, piemēram, akmeņus, ūdeni vai saldinātās sāli, kas krāj siltumu, palielinot savu temperatūru, neizmainot savu fazē. Potenciālā siltuma krāšana izmanto materiālus, piemēram, fāzes maiņas materiālus (PCMs) vai termoķīmiskos materiālus (TCMs), kas krāj siltumu, mainot savu fāzi vai ķīmisko stāvokli, neizmainot savu temperatūru.

  
  

Konsentrētas saules enerģijas elektrostacijas izkārtojums atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, vietas nosacījumiem, sistēmas izmēra, projektēšanas mērķiem un tīkla prasībām. Tomēr tipisks izkārtojums sastāv no trim galvenajiem daļām: savākošanas laukums, enerģijas bloks un krājējs.

Savākošanas laukums ietver savāktājus, saņēmējus un HTF, kas savāko un transportē siltumu no saules gaismas.Enerģijas bloks ietver turbinas, dzinējus,ģeneratorus un citu aprīkojumu, kas pārveido siltumu elektroenerģijā.Krājējs ietver tvertnes, rezervuārus un citus ierīces, kas krāj siltumu vēlākas izmantošanai.

Konsentrētas saules enerģijas elektrostacijas darbība atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, laika apstākļiem, pieprasījuma līmenim un tīkla statusa. Tomēr tipiska darbība sastāv no trim galvenajiem režīmiem: uzlādes režīms, atlādes režīms un tīkla savienojuma režīms.

Uzlādes režīms notiek, kad ir pārējā saules gaismas un zems pieprasījums. Šajā režīmā savāktāji koncentrē saules gaismu uz saņēmējiem, kas sildīs HTF. HTF tad plūst uz enerģijas bloku vai krājēju, atkarībā no sistēmas konfigurācijas un kontrolēšanas stratēģijas.

Atlādes režīms notiek, kad nav saules gaismas vai ir augsts pieprasījums. Šajā režīmā HTF plūst no krājēja uz enerģijas bloku, kur tas ražo pārva vai karstu gaisu, kas palaista turbinu vai dzinēju, lai ģenerētu elektroenerģiju.

Tīkla savienojuma režīms notiek, kad ir tīkla pieejamība un izdevīgi tarifu satiksmes likmes. Šajā režīmā enerģijas bloka ģenerētā elektroenerģija var tikt padevēta tīklā caur transformatoru un slēdzi. Tīkla savienojuma režīms var notikt arī, ja ir tīkla traucējums, un nepieciešama rezerves enerģija. Šajā režīmā enerģijas bloka ģenerētā elektroenerģija var tikt izmantota pieņēmējiem caur invertoru un slēdzi.