Koncentrerade solenergianläggningar

Koncentrerade solenergianläggningar

Använder speglar eller linser för att fokusera solljus på en mottagare som värmer upp en vätska, vilket drivs en turbin eller motor för att generera elektricitet.

En koncentrerad solenergianläggning är ett storskaligt CSP-system som använder speglar eller linser för att koncentrera solljus på en mottagare som värmer upp en vätska som drivs en turbin eller motor för att generera elektricitet. En koncentrerad solenergianläggning består av flera komponenter, såsom:

•   Samlare:Dessa är enheter som reflekterar eller bryter solljus till en mottagare. Samlare kan indelas i fyra typer: paraboliska rör, paraboliska diskar, linjära Fresnelreflektorer och centrala mottagare. Paraboliska rör är böjda speglar som fokuserar solljus på ett linjärt mottagarröre som löper längs deras brännpunkt. Paraboliska diskar är konkava speglar som fokuserar solljus på en punktmottagare vid deras brännpunkt. Linjära Fresnelreflektorer är platta speglar som reflekterar solljus på ett linjärt mottagarröre ovanför dem. Centrala mottagare är torn omgivna av en uppsättning platta speglar kallade heliostater som reflekterar solljus på en punktmottagare vid deras topp.

• Mottagare:  Dessa är enheter som absorberar koncentrerat solljus och överför det till en värmeförflyttningsvätska (VFT). Mottagare kan indelas i två typer: externa mottagare och interna mottagare. Externa mottagare är exponerade för atmosfären och har höga värmeavlidanden på grund av konvektion och strålning. Interna mottagare är inneslutna i ett vakuumkammare och har låga värmeavlidanden på grund av isolering och evakuering.

• Värmeförflyttningssvätskor: Dessa är vätskor som cirkulerar genom mottagarna och transporterar värme från samlarna till effektblocket. Värmeförflyttningssvätskor kan indelas i två typer: termiska vätskor och smältande salt. Termiska vätskor är organiska vätskor som syntetiska oljor eller kolhydrater som har höga kokpunkter och låga fryspunkter. Smältande salt är anorganiska ämnen som natriumnitrat eller kaliumnitrat som har en hög värmeemneskapacitet och låg ångtryck.

• Effektblock: Här genereras elektricitet från värme med hjälp av en turbin eller motor kopplad till en generator. Effektblock kan indelas i två typer: ångcykel och Braytoncykel. Ångcykeln använder vatten som VFT och producerar ånga som driver en ångturbin kopplad till en elektrisk generator. Braytoncykeln använder luft som VFT och producerar varm luft som driver en gasturbin kopplad till en elektrisk generator.

• Lagringsystem: Här lagras överskottsvarme för senare användning när det inte finns solljus eller när det finns hög belastningsbehov. Lagringssystem kan indelas i två typer: sensibla värmeupplagring och latent värmeupplagring. Sensibla värmeupplagring använder material som stenar, vatten eller smältande salt som lagrar värme genom att öka deras temperatur utan att förändra deras fas. Latent värmeupplagring använder material som fasändringsmaterial (FAM) eller termokemiska material (TKM) som lagrar värme genom att förändra deras fas eller kemiska tillstånd utan att förändra deras temperatur.

  
  

Uppbyggnaden av en koncentrerad solenergianläggning beror på flera faktorer, såsom platsförhållanden, systemstorlek, designmål och nätanpassning. Men en typisk uppbyggnad består av tre huvudkomponenter: insamlingsområde, effektblock och lagringssystem.

Insamlingsområdet inkluderar samlare, mottagare och VFT som samlar och transporterar värme från solljuset.Effektblocket inkluderar turbiner, motorer,generatorer och annan utrustning som omvandlar värme till elektricitet.Lagringsystemet inkluderar tankar, behållare och andra enheter som lagrar värme för senare användning.

Driften av en koncentrerad solenergianläggning beror på flera faktorer, såsom väderförhållanden, belastningsbehov och nätstatus. Men en typisk drift består av tre huvudlägen: laddningsläge, uttagningsläge och nätkopplingsläge.

Laddningsläget inträffar när det finns överskott av solljus och lågt belastningsbehov. I detta läge koncentrerar samlarna solljus på mottagarna som värmer VFT. VFT flyter sedan till effektblocket eller lagringssystemet, beroende på systemkonfiguration och styrstrategi.

Uttagningsläget inträffar när det inte finns solljus eller högt belastningsbehov. I detta läge flyter VFT från lagringssystemet till effektblocket, där den producerar ånga eller varm luft som driver turbinen eller motorn för att generera elektricitet.

Nätkopplingsläget inträffar när det finns tillgänglighet i nätet och gynnsamma elpriser. I detta läge kan elektriciteten som genereras av effektblocket matas in i nätet via en transformator och en brytare. Nätkopplingsläget kan också inträffa vid nätavbrott, då backupström behövs. I detta läge kan elektriciteten som genereras av effektblocket användas av belastningarna via en omvandlare och en brytare.