توان خورشیدی تمرکزی (concentrating solar power)

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
توان خورشیدی متمرکز (concentrated solar power) CSP یا توان خورشیدی تمرکزی (concentrating solar power) یا گرمای خورشیدی متمرکز (concentrated solar thermal) سیستم‌های تولید برق خورشیدی (solar power) هستند که از آینه یا لنز برای تمرکز یک منطقه بزرگ از نور خورشید یاانرژی گرمایی خورشیدی (solar thermal energy) بر روی یک منطقه کوچک استفاده می‌کنند. برق زمانی تولید می شود که نور متمرکز شده به حرارت تبدیل شود و یک موتور حرارتی (heat engine) که معمولا یک توربین بخار (steam turbine) متصل به یک ژنراتور برق (power generator) است را به حرکت در آورد و یا واکنش ترموشیمیایی (thermochemical reaction) ایجاد کند.
CSP نباید با فتو ولتاییک متمرکز (concentrator photovoltaics) یا CPV اشتباه گرفته شود. در CPV نور خورشید متمرکز شده است به وسیله اثر فتو ولتاییک به طور مستقیم به برق تبدیل می‌شود.

Concentrated-Solar-Power-Diagram.jpg

معمولا CSP برای تولید برق از بخار استفاده می‌کند. سیستم‌های خورشیدی متمرکز برای تمرکز یک منطقه بزرگ از نور خورشید بر روی یک منطقه کوچک از لنز یا آینه با سیستم‌هایترکر خورشیدی (solar tracker) استفاده می‌کنند. نور متمرکز شده سپس به عنوان حرارت و یا به عنوان منبع حرارتی برای یک نیروگاه معمولی استفاده می‌شود. همچنین متمرکزکننده‌های خورشیدی مورد استفاده در سیستم‌های CSP اغلب می‌توانند برای ارایه گرمایش یا سرمایش فرآیند‌های صنعتی از جمله در تهویه مطبوع خورشیدی (solar air-conditioning) به کار روند.

Concentrated-Solar-Power-Diagram2.gif
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
تکنولوژی تمرکزی خورشیدی دارای پنج شکل معمول است:

  • ناودانی سهمی‌گون (parabolic trough)
  • ناودانی محصور (enclosed trough)
  • بشقاب‌های استرلینگ (dish Stirlings)
  • آینه فرنل خطی متمرکز (concentrating linear Fresnel reflector)
  • برج توان خورشیدی (solar power tower)


می‌شود. اگر چه این متمرکزکننده‌های خورشیدی ساده هستند اما از بیشینه تمرکز تئوری خود کاملا به دور می‌باشند. به عنوان مثال تمرکز ناودانی سهمی‌گون در حدود 1/3 بیشینه تئوری آن برای زاویه قابل قبول طراحی می‌باشد که دلیل آن تلرانس‌های مختلف ساخت سیستم می‌باشد. نزدیک شدن به بیشینه نظری می‌تواند با استفاده از متمرکز کننده‌های پیچیده‌تر بر اساس اپتیک غیر تصویری به دست آید.

CSP-Technologies.jpg


ناودانی سهمی‌گون

ناودانی سهمی‌گون از یک آینه سهمی‌گون خطی تشکیل شده است که نور را بر روی یک گیرنده (receiver) متمرکز می‌کند که بر روی خط کانونی آینه قرار دارد. گیرنده یک لوله مستقیم است که درست در میان بالای آینه سهمی‌گون قرار دارد و از سیال عامل پر شده است. آینه در طول ساعات روز با ردیابی خورشید، نور آن را در امتداد یک محور متمرکز می‌کند. سیال عامل مانند نمک مذاب با عبور از دریافت کننده به 150 تا 350 درجه سانتی گراد گرم می‌شود و از آن به عنوان منبع حرارتی برای سیستم تولید برق استفاده می‌شود. تکنولوژی ناودانی، توسعه‌یافته‌ترین سیستم CSP است.

Parabolic-Tough.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
ناودانی محصور
سیستم‌های ناودانی محصور برای تولید حرارت فرآیندی به کار می‌روند. این طراحی سیستم حرارتی خورشیدی را همانند گل‌خانه محصور می‌کند. محفظه شیشه‌ای یک محیط حفاظت شده مقاوم در برابر عناصری است که می‌توانند به صورت منفی قابلیت اطمینان و راندمان سیستم‌های گرمایی خورشیدی را تحت تاثیر قرار دهند. آینه‌های منحنی سبک خورشیدی به وسیله سیم از سقف گل‌خانه معلق می‌شوند. یک سیستم ترکینگ تک محوری (single-axis tracking system) آینه را برای بازیابی مقدار بهینه نور خورشید مکان‌یابی می‌کند. آینه‌ها نور خورشید را متمرکز و آن را به یک شبکه لوله‌های فولادی ثابت می‌تابانند که آن‌ها نیز از سازه گلخانه آویزان هستند. آب در سراسر طول لوله حمل می شود و برای تولید بخار آب در زمان تابش شدید خورشید به کار می‌رود. حفاظت از آینه‌ها در برابر باد و گرد و غبار اجازه می‌دهد تا به میزان‌های بالاتر دما برسیم.

Enclosed-Trough.jpg

Enclosed-Trough2.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
آینه‌های فرنل
آینه‌های فرنل (Fresnel reflectors) از تعداد زیادی از آینه‌های نواری تخت و نازک ساخته شده‌اند و نور خورشید را بر روی لوله‌هایی که سیال در آن‌ها پمپ می‌شود متمرکز می‌کنند. آینه تخت باعث فراهم شدن سطح بازتاب بیش‌تری در همان فضای یک آینه سهمی‌گون می‌شود و در نتیجه نور خورشید بیش‌تری در دسترس قرار می‌گیرد و قیمت آن‌ها بسیار ارزان‌تر از آینه‌های سهمی‌گون است.

Fresnel-Reflector2.jpg

Fresnel-Reflector.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
دیش استرلینگ
سیستم دیش استرلینگ (dish Stirling) یا موتور بشقابی (dish engine) از یک آینه سهمی‌گون مستقل تشکیل شده است که نور را بر روی یک گیرنده در نقطه کانونی آینه متمرکز می‌کند. آینه خورشید را در دو محور دنبال می‌کند. سیال عامل در گیرنده به 250 تا 700 درجه سانتی‌گراد گرم و پس از آن برای تولید برق توسط یک موتور استرلینگ (Stirling engine) استفاده می‌شود. سیستم‌های دیش استرلینگ یک راندمان خورشیدی بالا (بین 31 تا 32 درصد) فراهم می‌کنند و ماهیت مدولار آن‌ها باعث امکان تغییر مقیاس می‌شود.

Dish-Stirling2.jpg

Dish-Stirling3.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
برج توان خورشیدی
برج توان خورشیدی (solar power tower) از آرایه‌ای از آینه‌های با ترکینگ دو محوره یاهلیوستات‌ها (heliostats) تشکیل شده است که نور خورشید را بر روی یک گیرنده مرکزی در بالای یک برج متمرکز می‌کنند. گیرنده شامل ذخیره سیال است که می‌تواند از آب دریا تشکیل شده باشد. سیال عامل درون گیرنده به 500 تا 1000 درجه سانتی‌گراد گرم و پس از آن به عنوان منبع حرارت برای یک سیستم تولید برق و یا ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌شود. یک مزیت برج خورشیدی این است که به جای تمام برج، می‌توان آینه‌ها را تنظیم کرد. توسعه برج‌های توان کم‌تر از سیستم‌های ناودانی پیش‌رفت کرده است، اما دارای راندمان بالاتر و قابلیت ذخیره انرژی بهتری هستند.

Solar-Power-Tower2.jpg

Solar-Power-Tower.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
افزایش بازیافت نفت با گرمایش خورشیدی
حرارت خورشید می‌تواند برای تامین بخار و کاهش ویسکوزیته نفت سنگین و آسان کردن پمپاژ آن به کار رود. برج توان خورشیدی و ناودانی سهمی‌گون می‌توانند برای تامین بخار برای استفاده مستقیم به کار روند و بنابراین به هیچ ژنراتوری نیاز نیست و برقی تولید نمی‌شود. افزایش بازیافت نفت با گرمایش خورشیدی (solar thermal enhanced oil recovery) می‌تواند عمر میدان‌های نفتی با روغن بسیار غلیظ را افزایش دهد و در غیر این صورت پمپاژ نفت مقرون به صرفه نخواهد بود.

Solar-Thermal-Enhanced-Oil-Recovery.jpg
 

Similar threads

بالا