Koncentrisane solarni termoelektrane

Koncentrisane solarni elektrane

Koriste ogledala ili sočive da fokusiraju sunčevu svetlost na prijemnik koji zagrijava tekućinu, pokrećući turbinu ili motor za proizvodnju električne energije.

Koncentrisana solarna elektrana je veliki CSP sistem koji koristi ogledala ili sočive da koncentriše sunčevu svetlost na prijemnik koji zagrijava tekućinu koja pokreće turbinu ili motor za proizvodnju električne energije. Koncentrisana solarna elektrana sastoji se od nekoliko komponenti, kao što su:

•   Skupljači:Ovo su uređaji koji reflektuju ili refraktiraju sunčevu svetlost na prijemnik. Skupljači mogu biti klasifikovani u četiri tipa: parabolični lonci, parabolična tijela, linearni Fresnelovi reflektori i centralni prijemnici. Parabolični lonci su zakrivljena ogledala koja fokusiraju sunčevu svetlost na linearnu cev prijemnika koja se proteže duž njihove fokalne linije. Parabolična tijela su konkavna ogledala koja fokusiraju sunčevu svetlost na tačkasti prijemnik na njihovoj fokalnoj tački. Linearni Fresnelovi reflektori su ravna ogledala koja reflektuju sunčevu svetlost na linearnu cev prijemnika iznad njih. Centralni prijemnici su tornjevi okruženi nizom ravnih ogledala zvanih heliostati, koja reflektuju sunčevu svetlost na tačkasti prijemnik na vrhu.

• Prijemnici:  Ovo su uređaji koji apsorbiraju koncentrisanu sunčevu svetlost i prenose je toplinskoj tekućini (HTF). Prijemnici mogu biti klasifikovani u dva tipa: spoljašnji prijemnici i unutrašnji prijemnici. Spoljašnji prijemnici su izloženi atmosferi i imaju visoke gubitke toplote zbog konvekcije i radijacije. Unutrašnji prijemnici su zatvoreni u vakuumskoj komori i imaju niske gubitke toplote zbog izolacije i evakuacije.

• Toplinske tekuće medijum: Ovo su tekućine koje cirkulišu kroz prijemnike i prenose toplinu od skupljača do bloka snage. Toplinske tekuće medijume mogu biti klasifikovane u dva tipa: termalne tekuće medijume i talne sole. Termalne tekuće medijume su organske tekuće poput sintetskih ulja ili ugljikovodika koji imaju visoku temperaturu ključenja i nisku temperaturu zamrzavanja. Talne sole su anorganski spojevi poput natrijum nitrat ili kalijum nitrat koji imaju visoku kapacitet toplote i niski vaporski pritisak.

• Blok snage: Ovde se generiše električna energija iz toplote korišćenjem turbine ili motora spojenog sa generatorom. Blok snage može biti klasifikovan u dva tipa: parni ciklus i Braytonov ciklus. Parni ciklus koristi vodu kao HTF i proizvodi par koji pokreće parnu turbinu spojenu sa električnim generatorom. Braytonov ciklus koristi vazduh kao HTF i proizvodi vrući vazduh koji pokreće gasnu turbinu spojenu sa električnim generatorom.

• Sistem skladištenja: Ovde se čuva višak toplote za kasniju upotrebu kada nema sunčeve svetlosti ili kada postoji visoka potražnja. Sistemi skladištenja mogu biti klasifikovani u dva tipa: skladištenje smislenog topline i skladištenje latentne topline. Skladištenje smislenog topline koristi materijale poput stijena, vode ili talnih soli koji čuvaju toplinu povećanjem svoje temperature bez promene faze. Skladištenje latentne topline koristi materijale poput materijala za promenu faze (PCMs) ili termohemijskih materijala (TCMs) koji čuvaju toplinu promenom faze ili hemijskog stanja bez promene temperature.

  
  

Raspored koncentrisane solarni elektrane zavisi od nekoliko faktora, kao što su uslovi lokacije, veličina sistema, ciljevi dizajna i zahtevi mreže. Međutim, tipičan raspored sastoji se od tri glavna dela: polje skupljača, blok snage i sistem skladištenja.

Polje skupljača uključuje skupljače, prijemnike i HTFe koji skupljaju i prenose toplinu od sunčeve svetlosti.Blok snage uključuje turbine, motive,generatori i drugo opremu koja pretvara toplinu u električnu energiju.Sistem skladištenja uključuje rezervoare, posude i druge uređaje koji čuvaju toplinu za kasniju upotrebu.

Rad koncentrisane solarni elektrane zavisi od nekoliko faktora, kao što su vremenski uslovi, potražnja za opterećenjem i status mreže. Međutim, tipičan rad sastoji se od tri glavna režima: mod napajanja, mod ispraznjava i mod vezivanja na mrežu.

Mod napajanja nastupa kada postoji višak sunčeve svetlosti i niska potražnja. U ovom modu, skupljači koncentrišu sunčevu svetlost na prijemnike koji zagrijava HTF. HTF onda teče ka bloku snage ili sistemu skladištenja, zavisno od konfiguracije sistema i strategije kontrole.

Mod ispraznjava nastupa kada nema sunčeve svetlosti ili kada je potražnja visoka. U ovom modu, HTF teče iz sistema skladištenja ka bloku snage, gde proizvodi par ili vrući vazduh koji pokreće turbinu ili motor za generisanje električne energije.

Mod vezivanja na mrežu nastupa kada je dostupna mreža i povoljni tarifni kvoti. U ovom modu, električna energija generisana u bloku snage može biti isporučena u mrežu preko transformatora i prekidača. Mod vezivanja na mrežu takođe može nastupiti kada je mreža ispadla, a potrebna je rezervna snaga. U ovom modu, električna energija generisana u bloku snage može biti korišćena od strane opterećenja preko invertera i prekidača.