Концентрирането на слънчевата енергия – един от методите за повишаване ефективността на добива на соларна енергия.
В тази тема ще Ви разкажем малко повече за различните технологии за добив на енерия от Слънцето.
Ще наблегнем и ще Ви запознаем с методите свързани със съсредоточаване на лъчите му, които се правят с цел повишаване количествата на добитата енергия. Те също допринасят за подобряване и постигане на по-високи коефициенти на полезно действие, а също предоставят и възможността за съхранение на енергията под формата топлина.
Концентрирането на слънчевата светлина се извършва благодарение на отразителни повърхнини и огледала и се базира на принципа на пречупването и фокусирането й от голяма площ в малка повърхност – най-често наричана приемник.
Методът датира още от древността, а за един от родоначалниците му се смята самия Архимед, който през 212 год. преди Хр. го използва, за да защити Сиракуза (днешна Сицилия). Смята се, че той е насочил огледала към обсаждащите острова римски кораби, като по този начин ги е подпалил. В периода на индустриалната революция и след това редица учени достигат до значителен брой иновации и изобретения, използвайки концентрирането на слънчевите лъчи за захранването и задвижването на различни съоръжения. Именно те дават основата на развитите технологии за соларен добив в днешно време.
Превръщането на слънчевата светлина в електрическа енергия чрез концентриране се осъществява по два метода – с концентриращифотоволтаици (Concentrated Photovoltaics) и с термосоларни концентратори (Concentrated Solar Thermal). Съществува и трети вариант, който е съвкупност от първите два.
Принципът на концентриращите фотоволтаици – CPV се основава на познатия фотоелектричен ефект – уловената и фокусирана от огледала слънчева светлина се насочва към специални фотоволтаични клетки снабдени с подходящо охлаждане. Те превръщат частиците от светлинния поток (фотоните) в електрическа енергия. В зависимост от степента на концентриране и температурата, която развиват на работната си повърхност, клетките биват конвенционални или модифицирани. Голямо внимание се обръща на охлаждащите системи и отнемането на излишната топлина при инсталациите, които работят с повишен слънчев интензитет (100 – 300 пъти интензитета на слънцето). Фотоволтаичните системи, които са с висока степен на концентрация работят с 1000 и повече пъти интензитета на слънцето. Поради тези високи нива ъгълът на приемане на светлината е твърде малък и основно изискване към тях се явява наличието на допълнителни механизми за проследяване – по една или две оси. Фотоволтаичните централи изградени на този принцип най-често използват за фокусиране параболични огледала със C-образна форма, които оформят цели редове (линейна параболична концентрираща система ) или концентриращ слой, нанесен непосредствено върху фотоволтаичната повърхност (акрилни френелови лещи). При системите с високи нива на концентрация намират приложение рефлекторните чинии (единични параболични отражатели, наподобяващи структурата на чиния).
Термосоларните концентратори са по масови и са с по-развитата технология при добиване на енергия от слънцето чрез средоточаване на светлинния поток. Техният принцип се основава на загряване на топлопроводим флуид (масло, стопена сол, морска вода), най-често със затворен цикъл на работа и специални характеристики по отношение на свойствата му по приемане и отдаване на топлина . Той се намира в специално оформен приемник, разположен във фокусната точка на отражателите. Като рефлектори за този тип системи най-голямо приложение намират параболичните линейни концентратори, соларните кули (голям на брой плоски, проследяващи слънцето огледала /хелиостати/, които отразяват слънчевите лъчи в приемник, разположен на кула) и линейните френелови рефлектори (тънки и плоски огледални повърхнини). Топлината се отдава за загряването и образуването на водна пара, която задвижва парна турбина. Предимство при термосоларния метод се явява възможността за акумулиране и запазване на енергията под формата на топлина в самата работна течност. Съществува и възможността тя да участва директно в процеса и със своите пари да развърта турбината, а след охлаждането да кондензира и да се връща обратно в циркулация. В зависимост от начина и степента на отразяване се постигат различни предимства по отношение на добитата енергия, но това води и до достигане на различни работни температури на приемника. Концентриращите инсталации със соларни кули са по-слабо развити от тези с параболичните отражатели, но предлагат по-висока ефективност и по-добра възможност за съхранение на енергия. Тяхната работна температура на приемника варира между 500-1000°C, докато параболичните такива развиват между 150-350°C. Това от своя страна увеличава възможностите за производство на електричество от слънчевата светлина в облачно време и през нощта.
Най-големият съществуващ комплекс SEGS – Solar Energy Generating Systems изграден с термосоларни концентратори е разположен в Калифорния, пустинята Мохаве и е с обща инсталирана мощност от 354МW (почти 3 пъти мощността на ТЕЦ София), като е съставен от 9 централи. Друг такъв е Shams 1 – изграден в Обединените Арабски Емирства и е с обща мощност от 100MW, като това го нарежда всред най-големите подобни инсталации в света.
Във всичките тези системи мощностите са постигнати с параболични линейни рефлектори. Редица институти и организации от световна величина – Международната агенция по енергетика (IEA), Европейската асоциация за термо-соларна електроенергия (ESTEA) и др. предвиждат до 2050 год. задоволяването на световното потребление да достигне 25% само от такъв тип централи. Фондация Desertec –Германия планирна изграждането на термосоларни концентриращи инсталации на територията на Сахара с които да се гарантира задоволяване на 15% от енергийните нужди на стария континент. Очаква се и ръстът в Европа на такъв и всякакъв друг вид подобни инсталации използващи енергията от възобновяемите източници да бъде достъпна, улеснена и развита доста повече 🙂
02 / 488 17 47 | 02 / 444 74 80
info@motto-engineering.eu
Меню
