Typer solkraftverk: tårn, skive, parabolsk-sylindrisk konsentrator, sol-vakuum, kombinert

For å konvertere solstrålingsenergi eller med andre ord — solvarme og lys, til elektrisk energi, i mange år har mange land rundt om i verden brukt solenergianlegg. Dette er konstruksjonskonstruksjoner med ulik design, som fungerer etter forskjellige prinsipper, avhengig av type kraftverk.

Hvis noen, som hører kombinasjonen "solkraftverk", forestiller seg et stort område dekket med solcellepaneler, er dette ikke overraskende, fordi denne typen kraftverk, kalt solcelleanlegg, er veldig populært i dag i mange husholdninger. Men dette er ikke den eneste typen solkraftverk.

Alle solkraftverk kjent i dag som produserer elektrisitet i industriell skala er delt inn i seks typer: tårn, plate, fotovoltaiske, parabolsk-sylindriske konsentratorer, sol-vakuum og kombinert.La oss ta en detaljert titt på hver type solkraftverk og ta hensyn til spesifikke strukturer i forskjellige land rundt om i verden.

Tårnkraftverk

Solkraftverk - Et solkraftverk der stråling fra et optisk konsentreringssystem dannet av et felt med heliostater ledes til en tårnmontert solmottaker.

Tårnkraftverk var opprinnelig basert på prinsippet om vannfordampning under påvirkning av solstråling. Her brukes vanndamp som arbeidsvæske. Plassert i sentrum av en slik stasjon har tårnet en vanntank på toppen som er malt svart for best mulig å absorbere både synlig stråling og varme. I tillegg har tårnet en pumpegruppe som har som funksjon å levere vann til magasinet. Damp, hvis temperatur overstiger 500 ° C, slår en turbingenerator som ligger på stasjonens territorium.

For å konsentrere størst mulig mengde solstråling på toppen av tårnet, er det installert hundrevis av heliostater rundt det, hvis funksjon er å lede den reflekterte solstrålingen direkte til vannbeholderen. Heliostater er speil, arealet av hver av dem kan nå titalls kvadratmeter.

Heliostat [heliostat] – Et flatt eller fokuserende speilelement i et optisk konsentreringssystem som har en individuell orienteringsanordning for å rette reflektert direkte solstråling til en solstrålingsmottaker.

Montert på støtter utstyrt med et automatisk fokuseringssystem, retter alle heliostater den reflekterte solstrålingen direkte til toppen av tårnet, til tanken, ettersom posisjoneringen fungerer i henhold til solens bevegelse i løpet av dagen.

På den varmeste dagen kan temperaturen på den produserte dampen stige til 700 °C, noe som er mer enn nok for normal drift av turbinen.

For eksempel, i Israel, på territoriet til Negev-ørkenen, vil byggingen av et kraftverk med et tårn med en kapasitet på mer enn 121 MW være ferdig innen utgangen av 2017. Høyden på tårnet vil være 240 meter (det høyeste soltårnet i verden på byggetidspunktet). , og rundt det vil det være en etasje med hundretusenvis av heliostater som vil bli plassert via Wi-Fi-kontroll. Damptemperaturen i tanken vil nå 540 ° C. Prosjektet på 773 millioner dollar vil dekke 1 % av Israels strømbehov.

Vann er ikke det eneste som kan varmes opp av solstråling i tårnet. For eksempel, i Spania, i 2011, ble Gemasolar-tårnets solkraftverk satt i drift, der en saltkjølevæske varmes opp. Denne løsningen gjorde det mulig å varme selv om natten.

Saltet, oppvarmet til 565 ° C, går inn i en spesiell tank, hvoretter det overfører varme til dampgeneratoren, som snur turbinen. Hele systemet har en nominell kapasitet på 19,9 MW og er i stand til å levere 110 GWh elektrisitet (årlig gjennomsnitt) for å drive et nettverk av 27 500 husstander som opererer med full kapasitet 24 timer i døgnet i 9 måneder.

Masse kraftverk

Kraftverk av denne typen ligner i prinsippet på tårnverk, men er strukturelt forskjellige. Den bruker separate moduler, som hver genererer strøm. Modulen inkluderer både en reflektor og en mottaker. En parabolsk sammenstilling av speil som danner en reflektor er montert på støtten.

Speilforsterker — En solstrålingskonsentrator med speilbelegg.Spekulær fasettert konsentrator - En speilende konsentrator av solstråling som består av individuelle speil med flat eller buet form som danner en felles reflekterende overflate.

Mottakeren er plassert i paraboloidens fokus. Reflektoren består av dusinvis av speil, hver individuelt tilpasset. Mottakeren kan være en Stirling-motor kombinert med en generator, eller en tank med vann som omdannes til damp, og dampen snur turbinen.

For eksempel, i 2015, testet Ripasso, Sverige, en parabolsk helotermisk enhet med en Stirling-motor i Sør-Afrika. Reflektoren til installasjonen er et parabolspeil bestående av 96 deler og et totalt areal på 104 kvadratmeter.

Fokuset var på en Stirling hydrogenmotor utstyrt med svinghjul og koblet til en generator. Platen snudde sakte for å følge solen i løpet av dagen. Som et resultat var effektivitetsfaktoren 34 %, og hver slik "plate" kunne gi brukeren 85 MWh strøm per år.

For rettferdighets skyld bemerker vi at i fokuset til "platen" til et solkraftverk av denne typen, kan en beholder med olje lokaliseres, hvis varme kan overføres til dampgeneratoren, som igjen roterer turbinen til den elektriske generatoren.

Parabolrør solenergianlegg

Også her varmes varmemediet opp av konsentrert reflektert stråling. Speilet er i form av en parabolsylinder opptil 50 meter lang, plassert i nord-sør-retningen og roterer etter solens bevegelse. I fokus av speilet er et fast rør som det flytende kjølemiddelet beveger seg langs.Når kjølevæsken er varm nok, overføres varmen til vannet i varmeveksleren, hvor dampen snur generatoren igjen.

Parabolsk korridorkonsentrator - En speilkonsentrator av solstråling, hvis form er dannet av en parabel som beveger seg parallelt med seg selv.

På 1980-tallet i California bygde Luz International 9 slike kraftverk, med en total kapasitet på 354 MW. Men etter flere års praksis har eksperter kommet til den konklusjon at parabolske kraftverk i dag er dårligere både når det gjelder lønnsomhet og effektivitet enn tårn- og platesolkraftverk.

I 2016 ble imidlertid et kraftverk oppdaget i Sahara-ørkenen nær Casablanca. solkonsentratorer, med en kapasitet på 500 MW. En halv million 12-meters speil varmer opp kjølevæsken til 393 ° C for å gjøre vann om til damp for snurrende generatorturbiner. Om natten fortsetter den termiske energien å virke ved å bli lagret i smeltet salt. På denne måten planlegger staten Marokko å gradvis løse problemet med en miljøvennlig energikilde.

Fotovoltaiske kraftverk

Stasjoner basert på solcellemoduler, solcellepaneler. De er veldig populære og utbredt i den moderne verden. Moduler basert på silisiumceller er mye brukt til å drive små områder, for eksempel sanatorier, private villaer og andre bygninger, hvor en stasjon med nødvendig kraft er satt sammen fra separate deler og installert på taket eller på en tomt på et passende område. Industrielle fotovoltaiske kraftverk er i stand til å levere strøm til små byer.

Solar Power Plant (SES) [solkraftverk] — Et kraftverk designet for å konvertere energien fra solstråling til elektrisitet.

For eksempel i Russland ble det største solcellekraftverket i landet lansert i 2015. "Alexander Vlazhnev" solkraftverk, bestående av 100 000 solcellepaneler, med en total kapasitet på 25 MW, ligger på et område på 80 hektar mellom byene Orsk og Gai. Kapasiteten til stasjonen er nok til å levere strøm til halvparten av byen Orsk, inkludert forretnings- og boligbygg.

Prinsippet for drift av slike stasjoner er enkelt. Energien til lysfotoner omdannes til strøm i en silisiumplate; den iboende fotoelektriske effekten i denne halvlederen har lenge vært studert og akseptert av solcelleprodusenter. Men krystallinsk silisium, som gir en effektivitet på 24 %, er ikke det eneste alternativet. Teknologien blir stadig bedre. Så i 2013 oppnådde Sharps ingeniører 44,4 % effektivitet fra et indium-gallium-arsenid-element, og bruken av fokuseringslinser gjør det mulig å oppnå alle 46 %.

Solar vakuumkraftverk

Absolutt økologisk type solstasjoner. I prinsippet brukes den naturlige luftstrømmen, som oppstår på grunn av temperaturforskjellen (luften på jordoverflaten varmes opp og suser oppover). Tilbake i 1929 ble denne ideen patentert i Frankrike.

Det bygges et drivhus, som er et stykke land dekket med glass. Et tårn stikker ut fra midten av drivhuset, et høyt rør der det er montert en generatorturbin. Solen varmer drivhuset, og luften som suser opp gjennom røret snur turbinen.Trekket forblir konstant så lenge solen varmer opp luften i et lukket glassvolum og til og med om natten så lenge jordoverflaten holder på varmen.

En forsøksstasjon av denne typen ble bygget i 1982, 150 kilometer sør for Madrid, i Spania. Drivhuset var 244 meter i diameter og røret var 195 meter høyt. Maksimal utviklet effekt er bare 50 kW. Turbinen gikk imidlertid i 8 år til den sviktet på grunn av rust og sterk vind. I 2010 fullførte Kina byggingen av en solar vakuumstasjon som var i stand til å yte 200 kW. Det okkuperer et område på 277 hektar.

Kombinerte solkraftverk

Dette er stasjonene hvor varmtvann og varmekommunikasjon er koblet til varmevekslere, generelt varmer de vann til ulike behov. Kombinerte stasjoner inkluderer også kombinerte løsninger når konsentratorene jobber parallelt med solcellepanelene. Kombinerte solkraftverk er ofte den eneste løsningen for alternativ strømforsyning og oppvarming av private hus.