Konsentrerte solenergianlegg

Konsentrerte solenergianlegg

Bruker speil eller linser for å fokusere sollys på en mottaker som varmer en væske, som driver en turbin eller motor for å generere strøm.

Et konsentrert solenergianlegg er et stort CSP-system som bruker speil eller linser for å konsentrere sollys på en mottaker som varmer en væske som driver en turbin eller motor for å generere strøm. Et konsentrert solenergianlegg består av flere komponenter, som:

•   Samleflater:Dette er enheter som reflekterer eller bryter sollys mot en mottaker. Samleflater kan deles inn i fire typer: parabolske rør, parabolske tallerken, lineære Fresnel-reflektorer og sentrale mottakere. Parabolske rør er buede speil som fokuserer sollys på et lineært mottaker-rør som løper langs deres fokallinje. Parabolske tallerken er konkave speil som fokuserer sollys på et punktmottaker ved deres fokuspunkt. Lineære Fresnel-reflektorer er flate speil som reflekterer sollys på et lineært mottaker-rør over dem. Sentrale mottakere er tårn omgitt av et sett med flate speil kalt heliostater som reflekterer sollys på et punktmottaker på toppen av dem.

• Mottakere:  Dette er enheter som absorberer konsentrert sollys og overfører det til en varmeoverføringvæske (HTF). Mottakere kan deles inn i to typer: eksterne mottakere og interne mottakere. Eksterne mottakere er utsatt for atmosfæren og har høy varmetap pga konveksjon og stråling. Interne mottakere er innkapslet i en vakuumkammer og har lave varmetap pga isolering og evakuering.

• Varmeoverføringvæsker: Dette er væsker som sirkulerer gjennom mottakerne og transporterer varme fra samleflater til effektklossen. Varmeoverføringvæsker kan deles inn i to typer: termiske væsker og smelte salt. Termiske væsker er organiske flytende stoffer som syntetiske oljer eller kjemikalier med høye kokepunkter og lave frysepunkter. Smelte salt er inorganiske forbindelser som natriumnitrat eller kaliumnitrat med høy varmekapasitet og lav damptrykk.

• Effektkloss: Her genereres strøm fra varme ved hjelp av en turbin eller motor koblet til en generator. Effektklossen kan deles inn i to typer: dampcyklus og Brayton-cyklus. Dampcyklusen bruker vann som HTF og produserer damp som driver en damp-turbin koblet til en elektrisk generator. Brayton-cyklusen bruker luft som HTF og produserer varm luft som driver en gass-turbin koblet til en elektrisk generator.

• Lagringssystem: Her lagres overskuddsvarme for senere bruk når det ikke er sollys eller når det er høy belastningsbehov. Lagringssystemer kan deles inn i to typer: sensitiv varmelagring og latent varmelagring. Sensitiv varmelagring bruker materialer som steiner, vann eller smelte salt som lagrer varme ved å øke deres temperatur uten å endre fase. Latent varmelagring bruker materialer som faseendringsmaterialer (PCM) eller termokjemiske materialer (TCM) som lagrer varme ved å endre fase eller kjemisk tilstand uten å endre temperatur.

  
  

Oppsettet av et konsentrert solenergianlegg avhenger av flere faktorer, som lokalitet, systemstørrelse, designmål og nettverkskrav. Imidlertid består et typisk oppsett av tre hoveddeler: samlefelt, effektkloss og lagringssystem.

Samlefeltet inkluderer samleflater, mottakere og HTF som samler og transporterer varme fra sollys.Effektklossen inkluderer turbiner, motorer,generatorer og annet utstyr som konverterer varme til strøm.Lagringssystemet inkluderer tankene, beholderne, og andre enheter som lagrer varme for senere bruk.

Driften av et konsentrert solenergianlegg avhenger av flere faktorer, som værforhold, belastningsbehov og nettstatus. Imidlertid består en typisk drift av tre hovedmoduser: opladningsmodus, avladningsmodus og nettanslutningsmodus.

Opladningsmodus forekommer når det er overskudd av sollys og lav belastningsbehov. I denne modusen konsentrerer samleflater sollys på mottakerne som varmer HTF. HTF flyter deretter til effektklossen eller lagringssystemet, avhengig av systemkonfigurasjon og kontrollstrategi.

Avladningsmodus forekommer når det ikke er sollys eller det er høy belastningsbehov. I denne modusen flyter HTF fra lagringssystemet til effektklossen, hvor den produserer damp eller varm luft som driver turbinen eller motoren for å generere strøm.

Nettanslutningsmodus forekommer når det er netttilgjengelighet og gunstige tariffer. I denne modusen kan strømmen generert av effektklossen matas inn i nettet gjennom en transformator og en skru. Nettanslutningsmodus kan også forekomme når det er en nettausfall, og sikkerhetsstrøm er nødvendig. I denne modusen kan strømmen generert av effektklossen brukes av lastene gjennom en inverter og en skru.