Koncentrirane sončne elektrarne

Konzcentrirane sončne elektrarne

Uporabljajo zrcala ali leče, da osredotočijo sončno svetlobo na sprejemnik, ki segreva tekočino in pogaja turbine ali motor, s čimer se proizvodi električna energija.

Konzcentrirana sončna elektrarna je velikoploskovni sistem CSP, ki uporablja zrcala ali leče za osredotočanje sončne svetlobe na sprejemnik, ki segreva tekočino, ki poganja turbine ali motor za proizvodnjo električne energije. Konzcentrirana sončna elektrarna se sestoji iz več komponent, kot so:

•   Zbirniki:To so naprave, ki odsevajo ali lomijo sončno svetlobo na sprejemnik. Zbirnike lahko razdelimo na štiri vrste: parabolične žlice, parabolične tanjuri, linearni Fresnelovi odsevalniki in centralni sprejemniki. Parabolične žlice so ukrivljena zrcala, ki osredotočajo sončno svetlobo na linearni sprejemnični cevi, ki teče vzdolž njihove fokalne črte. Parabolične tanjuri so konkavna zrcala, ki osredotočajo sončno svetlobo na točkasti sprejemnik v njihovi fokalni točki. Linearni Fresnelovi odsevalniki so ravninska zrcala, ki odsevajo sončno svetlobo na linearni sprejemnični cevi nad njimi. Centralni sprejemniki so stolpi, okoli katerih je postavljeno množico ravninskih zrcal, imenovanih heliostati, ki odsevajo sončno svetlobo na točkasti sprejemnik na vrhu.

• Sprejemniki:  To so naprave, ki absorpirajo koncentrirano sončno svetlobo in jo prenašajo na prenosnik toplote (HTF). Sprejemnike lahko razdelimo na dve vrsti: zunanje sprejemnike in notranje sprejemnike. Zunanji sprejemniki so izpostavljeni atmosferi in imajo visoke izgube toplote zaradi konvekcije in radiacije. Notranji sprejemniki so zaprti v vakuumsko komoro in imajo nizke izgube toplote zaradi izolacije in izčrpavanja.

• Prenosniki toplote: To so tekočine, ki cirkulirajo skozi sprejemnike in prenašajo toplotu od zbirnikov do bloka z energijo. Prenosnike toplote lahko razdelimo na dve vrsti: toplotne tekočine in taleni soli. Toplotne tekočine so organske tekočine, kot so sintetična olja ali uhlovodiki, ki imajo visoko točko vreli in nizko točko zamrzovanja. Taleni soli so neorganske spojine, kot so nitrat natrija ali nitrat kalija, ki imajo visoko toplotno kapaciteto in nizko para tlak.

• Blok z energijo: Tukaj se iz toplote proizvaja električna energija z uporabo turbine ali motora, povezanega z generatorjem. Blok z energijo lahko razdelimo na dve vrsti: parni cikel in Braytonov cikel. Parni cikel uporablja vodo kot HTF in proizvaja par, ki pogaja parno turbinu, povezano z električnim generatorjem. Braytonov cikel uporablja zrak kot HTF in proizvaja vroč zrak, ki pogaja plinsko turbinu, povezano z električnim generatorjem.

• Sistem shranjevanja: Tukaj se prekomerna toplota shranjuje za kasnejše uporabo, ko ni sončnega svetlobnega valovanja ali ko je visoka povpraševanje po energiji. Sisteme shranjevanja lahko razdelimo na dve vrsti: shranjevanje smiselne toplote in shranjevanje latentne toplote. Shranjevanje smiselne toplote uporablja material, kot so kamni, voda ali taleni soli, ki shranjujejo toplotu z povečanjem svoje temperature brez spremembe faze. Shranjevanje latentne toplote uporablja material, kot so materiali za spremembo faze (PCMs) ali termokemijski materiali (TCMs), ki shranjujejo toplotu z spremembo faze ali kemijskega stanja brez spremembe temperature.

  
  

Razporeditev konzcentrirane sončne elektrarne je odvisna od več dejavnikov, kot so lokacijske pogoji, velikost sistema, cilji oblikovanja in zahtevi omrežja. Vendar pa tipična razporeditev vključuje tri glavne dele: polje zbiranja, blok z energijo in sistem shranjevanja.

Polje zbiranja vključuje zbirnike, sprejemnike in HTFe, ki zbirajo in prenašajo toploto iz sončne svetlobe.Blok z energijo vključuje turbine, motive,generatorje in drugo opremo, ki pretvarja toplotno energijo v električno energijo.Sistem shranjevanja vključuje rezervoari, posode in drugo opremo, ki shranjuje toplotno energijo za kasnejšo uporabo.

Delovanje konzcentrirane sončne elektrarne je odvisno od več dejavnikov, kot so vremenski pogoji, povpraševanje po energiji in status omrežja. Vendar pa tipično delovanje vključuje tri glavne načine: način nabiranja, način razlaganja in način priključitve na omrežje.

Način nabiranja nastopa, ko je prekomerna sončna svetloba in nizko povpraševanje po energiji. V tem načinu zbirniki osredotočijo sončno svetlobo na sprejemnike, ki segreva HTF. HTF potem teče v blok z energijo ali v sistem shranjevanja, glede na konfiguracijo sistema in strategijo nadzora.

Način razlaganja nastopa, ko ni sončne svetlobe ali ko je visoko povpraševanje po energiji. V tem načinu HTF teče iz sistema shranjevanja v blok z energijo, kjer proizvaja par ali vroč zrak, ki pogaja turbine ali motor za proizvodnjo električne energije.

Način priključitve na omrežje nastopa, ko je omrežje na voljo in so prijetne tarifne stopnje. V tem načinu električna energija, proizvedena v bloku z energijo, lahko preteče v omrežje preko transformatorja in ključa. Način priključitve na omrežje lahko nastopi tudi, ko je omrežje odpadlo in potrebna je rezervna energija. V tem načinu električna energija, proizvedena v bloku z energijo, lahko uporabljena za breme preko inverterja in ključa.