Сонячні електростанції з концентрованою сонячною енергією

Сонцезбірні електростанції

Використовують дзеркала або лінзи для фокусування сонячного світла на приймач, який нагріває рідину, що приводить в рух турбіну або двигун для генерації електроенергії.

Сонцезбірна електростанція — це великомасштабна система CSP, яка використовує дзеркала або лінзи для концентрації сонячного світла на приймач, який нагріває рідину, що приводить в рух турбіну або двигун для генерації електроенергії. Сонцезбірна електростанція складається з кількох компонентів, таких як:

•   Збирачі:Це пристрої, які відображають або пропускають сонячне світло на приймач. Збирачі можна поділити на чотири типи: параболічні жолоби, параболічні тарілки, лінійні рефлектори Френеля і центральні приймачі. Параболічні жолоби — це закруглені дзеркала, які фокусують сонячне світло на лінійний приймач, який проходить вздовж їхньої фокусної лінії. Параболічні тарілки — це увігнуті дзеркала, які фокусують сонячне світло на точковий приймач у своїй фокусній точці. Лінійні рефлектори Френеля — це плоскі дзеркала, які відображають сонячне світло на лінійний приймач над ними. Центральні приймачі — це вежі, оточені масивом плоских дзеркал, називаються геліостатами, які відображають сонячне світло на точковий приймач на вершині.

• Приймачі:  Це пристрої, які поглинають концентроване сонячне світло і передають його тепловій робочій рідині (ТРР). Приймачі можна поділити на два типи: зовнішні приймачі та внутрішні приймачі. Зовнішні приймачі відкриті до атмосфери і мають великі теплові втрати через конвекцію та радіацію. Внутрішні приймачі розташовані в вакуумному камері і мають невеликі теплові втрати завдяки теплоізоляції та евакуації.

• Теплові робочі рідини: Це рідини, які циркулюють через приймачі та транспортують тепло від збирачів до блоку живлення. Теплові робочі рідини можна поділити на два типи: термальні рідини та розплавлені солі. Термальні рідини — це органічні рідини, такі як синтетичні оливи або гідрокарбони, які мають високу температуру кипіння та низьку температуру замерзання. Розплавлені солі — це неорганічні сполуки, такі як азотна ртуть або азотнокислий калій, які мають високу теплоємність та низьку парову тиск.

• Блок живлення: Це місце, де електроенергія генерується зі зниження за допомогою турбіни або двигуна, з'єднаних з генератором. Блок живлення можна поділити на два типи: паровий цикл і цикл Брайтона. Паровий цикл використовує воду як ТРР і виробляє пар, який приводить в рух парову турбіну, з'єднану з електрогенератором. Цикл Брайтона використовує повітря як ТРР і виробляє гаряче повітря, яке приводить в рух газову турбіну, з'єднану з електрогенератором.

• Система зберігання: Це місце, де зайве тепло зберігається для подальшого використання, коли немає сонячного світла або коли є висока потреба в навантаженні. Системи зберігання можна поділити на два типи: системи зберігання чутливого тепла та системи зберігання потенційного тепла. Системи зберігання чутливого тепла використовують матеріали, такі як камені, вода або розплавлені солі, які зберігають тепло шляхом збільшення їх температури без зміни фази. Системи зберігання потенційного тепла використовують матеріали, такі як матеріали зміни фази (PCMs) або термохімічні матеріали (TCMs), які зберігають тепло шляхом зміни фази або хімічного стану без зміни температури.

  
  

Розташування сонцезбірної електростанції залежить від ряду факторів, таких як умови розташування, розмір системи, проектні цілі та вимоги мережі. Однак, типове розташування складається з трьох основних частин: поле збирання, блок живлення та система зберігання.

Поле збирання включає збирачі, приймачі та ТРР, які збирають та транспортують тепло від сонячного світла.Блок живлення включає турбіни, двигуни,генератори та інше обладнання, яке перетворює тепло на електроенергію.Система зберігання включає резервуари, ємності та інші пристрої, які зберігають тепло для подальшого використання.

Робота сонцезбірної електростанції залежить від ряду факторів, таких як погодні умови, потреба в навантаженні та статус мережі. Однак, типова робота складається з трьох основних режимів: режим заряджання, режим розряджання та режим з'єднання з мережею.

Режим заряджання відбувається, коли є зайве сонячне світло і низька потреба в навантаженні. У цьому режимі збирачі концентрують сонячне світло на приймачах, які нагрівають ТРР. ТРР потім потрапляє до блоку живлення або системи зберігання, залежно від конфігурації системи та стратегії управління.

Режим розряджання відбувається, коли немає сонячного світла або висока потреба в навантаженні. У цьому режимі ТРР потрапляє з системи зберігання до блоку живлення, де вона виробляє пар або гаряче повітря, які приводять в рух турбіну або двигун для генерації електроенергії.

Режим з'єднання з мережею відбувається, коли є доступ до мережі та сприятливі тарифні ставки. У цьому режимі електроенергія, вироблена блоком живлення, може бути підключена до мережі через трансформатор і комутатор. Режим з'єднання з мережею також може відбуватися, коли є відключення мережі, і потрібне резервне живлення. У цьому режимі електроенергія, вироблена блоком живлення, може бути використана для навантажень через інвертор і комутатор.