Elektrownie słoneczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Całkowita ilość energii słonecznej docierająca do powierzchni Ziemi w ciągu tygodnia przewyższa energię wszystkich światowych zasobów ropy naftowej, gazu, węgla i uranu. Ciepło słoneczne można magazynować na wiele sposobów. Nowoczesne technologie obejmują koncentratory paraboliczne, słoneczne lustra paraboliczne i wieże solarne. Można je łączyć z instalacjami do spalania paliw kopalnych, aw niektórych przypadkach przystosować do magazynowania ciepła. Główną zaletą takiej hybrydyzacji i magazynowania ciepła jest to, że taka technologia może zapewnić harmonogramowanie produkcji energii elektrycznej (tj. wytwarzanie energii elektrycznej może odbywać się w czasie, gdy jest to potrzebne). Hybrydyzacja i magazynowanie ciepła mogą zwiększyć ekonomiczną wartość wytwarzanej energii elektrycznej i obniżyć jej średni koszt.

Solarne koncentratory paraboliczne

Instalacje te wykorzystują zwierciadła paraboliczne (tace), które skupiają światło słoneczne na rurkach odbiorczych zawierających płyn przenoszący ciepło. Ciecz ta jest podgrzewana do prawie 400°C i pompowana przez szereg wymienników ciepła; wytwarza to przegrzaną parę, która napędza konwencjonalny generator turbinowy do produkcji energii elektrycznej. Aby zmniejszyć straty ciepła, rura odbiorcza może być otoczona przezroczystą szklaną rurką umieszczoną wzdłuż linii ogniskowej cylindra. Z reguły takie instalacje obejmują jednoosiowe lub dwuosiowe systemy śledzenia słońca. W rzadkich przypadkach są nieruchome.

Dziewięć z tych systemów, zbudowanych w latach 80. XX wieku na pustyni w południowej Kalifornii przez firmę Luz International, tworzy obecnie największą na świecie elektrownię słoneczną. Te elektrownie dostarczają energię elektryczną do publicznej sieci energetycznej w Południowej Kalifornii. W 1984 roku firma Luz International zainstalowała system I (lub SEGS I) o mocy 13,8 MW w Deggett w Południowej Kalifornii. W rurach odbiorczych olej był podgrzewany do temperatury 343°C i wytwarzana była para wodna w celu wytworzenia energii elektrycznej. Konstrukcja „SEGS I” zapewniała 6 godzin magazynowania ciepła. Używał pieców na gaz ziemny, które były używane przy braku promieniowania słonecznego. Ta sama firma zbudowała podobne elektrownie „SEGS II – VII” o mocy 30 MW. W 1990 roku w Harper Lake zbudowano „SEGS VIII i IX”, każdy o mocy 80 MW.

Szacunki tej technologii wskazują, że jest ona droższa niż elektrownie słoneczne typu wieżowego i talerzowego (patrz niżej), głównie ze względu na mniejsze stężenie promieniowania słonecznego, a co za tym idzie niższe temperatury, a co za tym idzie sprawność. Jednak przy większym doświadczeniu operacyjnym, ulepszonej technologii i obniżonych kosztach eksploatacji, koncentratory paraboliczne mogą być najtańszą i najbardziej niezawodną technologią w najbliższej przyszłości.

Typ płyty słonecznej

Ten typ elektrowni słonecznej to stos parabolicznych zwierciadeł talerzowych (podobnych w kształcie do anteny satelitarnej), które skupiają energię słoneczną na odbiornikach umieszczonych w ognisku każdej czaszy. Ciecz w odbiorniku jest podgrzewana do 1000 stopni i jest bezpośrednio wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej w małym silniku i generatorze podłączonym do odbiornika.

Obecnie trwają prace nad silnikami Stirlinga i Braytona. W Stanach Zjednoczonych działa kilka systemów pilotażowych o mocy od 7 kW do 25 kW. Wysoka sprawność optyczna i niski koszt początkowy sprawiają, że systemy lustrzane/silnikowe są najbardziej wydajną ze wszystkich technologii słonecznych. Silnik Stirlinga i system luster parabolicznych to światowy rekord w najbardziej wydajnej konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. W 1984 Rancho Mirage w Kalifornii osiągnęło praktyczną wydajność 29%.

Ponadto, dzięki swojej modułowej konstrukcji, systemy te stanowią najlepszą opcję zaspokojenia potrzeb energetycznych zarówno samodzielnych odbiorców (w zakresie kilowatów), jak i hybryd (w zakresie megawatów) podłączonych do sieci energetycznej.

Technologia ta została z powodzeniem wdrożona w wielu projektach. Jednym z nich jest projekt STEP (Solar Total Energy Project) w amerykańskim stanie Georgia. Jest to duży system luster parabolicznych, który działał w latach 1982-1989. w Shenandoah. Składał się ze 114 luster, każde o średnicy 7 metrów. System produkował parę wysokociśnieniową do wytwarzania energii, parę średniociśnieniową dla przemysłu dziewiarskiego oraz parę niskociśnieniową do systemu klimatyzacji w tej samej dziewiarni.

Inne firmy również zainteresowały się udostępnianiem zwierciadeł parabolicznych i silników Stirlinga. Na przykład Stirling Technology, Stirling Thermal Motors i Detroit Diesel wraz z Science Applications International Corporation utworzyły spółkę joint venture o wartości 36 milionów dolarów w celu opracowania 25-kilowatowego systemu opartego na silniku Stirlinga.

Wieże solarne z odbiornikiem centralnym

Systemy te wykorzystują wirujące pole reflektorów heliostatu. Skupiają światło słoneczne na centralnym odbiorniku zbudowanym na szczycie wieży, który pochłania energię cieplną i napędza generator turbiny. Sterowany komputerowo dwuosiowy system śledzenia ustawia heliostaty tak, aby odbite promienie słoneczne były nieruchome i zawsze padały na odbiornik. Ciecz krążąca w odbiorniku przekazuje ciepło do akumulatora ciepła w postaci pary. Para napędza turbinę do wytwarzania energii elektrycznej lub jest bezpośrednio wykorzystywana w procesach przemysłowych. Zakres temperatur odbiornika wynosi od 538 do 1482°C.

Pierwsza elektrownia wieżowa, zwana „Solar One” w pobliżu Barstow w Południowej Kalifornii, z powodzeniem zademonstrowała zastosowanie tej technologii do wytwarzania energii. Firma działała w połowie lat 1980-tych. Zastosowano w nim system wodno-parowy o mocy 10 MW. W 1992 roku konsorcjum amerykańskich firm energetycznych zdecydowało się zmodernizować Solar One, aby zademonstrować odbiornik stopionej soli i system magazynowania ciepła. Dzięki magazynowaniu ciepła elektrownie wieżowe stały się unikalną technologią słoneczną, która umożliwia dystrybucję energii elektrycznej przy współczynniku obciążenia do 65%. W takim układzie stopiona sól jest pompowana ze zbiornika „zimnego” o temperaturze 288°C i przepuszczana przez odbieralnik, gdzie jest podgrzewana do temperatury 565°C, a następnie wraca do zbiornika „gorącego”. Teraz gorąca sól może być używana do generowania energii elektrycznej w razie potrzeby. W nowoczesnych modelach takich instalacji ciepło magazynowane jest od 3 do 13 godzin.

Solar Two, wieża energetyczna o mocy 10 MW w Kalifornii, jest prototypem dużych elektrowni przemysłowych. Po raz pierwszy dostarczyła energię elektryczną w kwietniu 1996 r., rozpoczynając 3-letni okres testowania, oceny i pilotażowego wytwarzania energii w celu zademonstrowania technologii stopionej soli. Ciepło słoneczne magazynowane jest w stopionej soli o temperaturze 550°C, dzięki czemu stacja może generować energię elektryczną w dzień iw nocy, przy każdej pogodzie. Pomyślne zakończenie projektu „Solar Two” powinno umożliwić budowę takich wież na skalę przemysłową w zakresie mocy od 30 do 200 MW.

Porównanie specyfikacji

Wieże i koncentratory paraboliczno-cylindryczne pracują optymalnie w ramach dużych, przyłączonych do sieci elektrowni o mocy 30-200 MW, natomiast układy dyskowe składają się z modułów i mogą być stosowane zarówno w instalacjach wolnostojących, jak i w grupach o łączna moc kilku megawatów. Instalacje paraboliczno-cylindryczne są zdecydowanie najbardziej rozwiniętymi technologiami energii słonecznej i prawdopodobnie będą stosowane w niedalekiej przyszłości. Elektrownie wieżowe, ze względu na ich wydajną zdolność magazynowania ciepła, mogą w niedalekiej przyszłości stać się również elektrowniami słonecznymi.

Modułowy charakter „tac” pozwala na zastosowanie ich w mniejszych instalacjach. Wieże i „naczynia” umożliwiają osiągnięcie wyższych wartości sprawności przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną przy niższych kosztach niż koncentratory paraboliczne. Pozostaje jednak niejasne, czy technologie te mogą osiągnąć wymaganą redukcję kosztów kapitałowych. Koncentratory paraboliczne to obecnie sprawdzona technologia, która czeka na swoją szansę na udoskonalenie. Elektrownie wieżowe muszą wykazać wydajność i niezawodność operacyjną technologii stopionej soli przy użyciu niedrogich heliostatów. W przypadku systemów typu grzybkowego konieczne jest stworzenie przynajmniej jednego komercyjnego silnika i opracowanie niedrogiego koncentratora.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Wszystkie ultrabooki z Windows 8 - touchpady 20.09.2013 Podczas dorocznego forum deweloperów Intela, starszy prezes Kirk Skaugen powiedział, że 70% ultrabooków (cienkich laptopów zgodnych ze specyfikacjami Intela) sprzedawanych obecnie w sprzedaży detalicznej jest wyposażonych w ekrany dotykowe. Po czym dodał, że już niedługo 100% sprzedawanych ultrabooków będzie miało wyświetlacze pojemnościowe. Ultrabooki dotykowe z systemem Windows 8 dzielą się na trzy główne kategorie: standardowe składane urządzenia, rozwiązania hybrydowe z obrotowymi ekranami oraz urządzenia, które zamieniają się w prawdziwe tablety z odłączanymi klawiaturami. Najpopularniejsza jest pierwsza i ostatnia kategoria. Chociaż ultrabooki nadal zajmują mniejszy udział w rynku laptopów z systemem Windows, ostatnio nastąpił gwałtowny wzrost sprzedaży komputerów przenośnych z ekranem dotykowym. Stephen Baker, wiceprezes ds. analiz branżowych w NPD, powiedział: „W sierpniu laptopy z ekranem dotykowym radziły sobie lepiej niż w jakimkolwiek innym miesiącu”. W sierpniu urządzenia dotykowe stanowiły 30 proc. W sierpniu sprzedaż wyraźnie wzrosła dzięki dużej liczbie laptopów z ekranem dotykowym poniżej 8 USD. Pan Baker z coraz większym optymizmem odnosi się również do rosnącej popularności laptopów z ekranem dotykowym w okresie świątecznych wyprzedaży. Intel aktywnie promuje ekrany dotykowe, zdając sobie sprawę, że tylko takie urządzenia mogą w pełni uwolnić potencjał nowego interfejsu Windows 8 i odpowiednio zwiększyć sprzedaż urządzeń. W styczniu Intel wprowadził nowe wymagania dla ultrabooków opartych na najnowszej generacji chipów Haswell, w tym wymagania dotyczące ekranu dotykowego. „Firma Intel dodała do specyfikacji ultrabooków obsługę dotyku, więc z definicji dzisiejszy ultrabook powinien mieć ekran dotykowy” — powiedział Bob O'Donnell, analityk IDC. Dodał też, że choć perspektywy sprzedaży detalicznej notebooków dotykowych są coraz lepsze, to udział takich urządzeń w rynku notebooków od prawie roku utrzymuje się poniżej 10%. Pan O'Donnell podkreślił: „Tak, liczby poprawiają się teraz dość szybko, ale poprzedni powolny wzrost może zmusić IDC do obniżenia prognoz na ten rok”.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Czujniki akustyczne na hełmach wojskowych wykryją snajperów

▪ Starożytny makaron

▪ Rosną koszty elektroniki samochodowej

▪ Soundbary Yamaha YAS-109 i YAS-209

▪ Solar Impulse 2 kończy lot dookoła świata

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Silniki elektryczne. Wybór artykułu

▪ artykuł François Rabelais. Słynne aforyzmy

▪ Artykuł Ile jest religii? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Praca z rozpuszczalnikami. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Czujniki pojemnościowe. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Czeskie przysłowia i powiedzenia. Duży wybór

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024