Keskittynyt aurinkoenergialämpöjärjestelmä tuottaa sähköä ja lämpöä eri toimialoille, kuten veden suolanpoistoon, öljyn talteenottoon ja muihin. US Department of Energy Solar Technologies Office (SETO) tukee CSP-tutkimusta suorituskyvyn parantamiseksi, kustannusten leikkaamiseksi ja luotettavuuden lisäämiseksi. Kuluneen vuosikymmenen aikana CSP:n sähkökustannukset ovat laskeneet yli 5 % parempien järjestelmien ja lisääntyneen lämpöenergian varastoinnin ansiosta, mikä mahdollistaa jatkuvan aurinkosähkön. SETO pyrkii lisäksi vähentämään CSP-kuluja 0.05 dollariin kilowattitunnilta peruskuormituslaitoksissa, joissa on vähintään 12 tunnin lämpöenergian varastointi.
Keskittyvät aurinkolämpövoimalaitteet ovat tyypillisesti suurissa projekteissa, joka tunnetaan nimellä uility-scale CSP-laitokset, ja tarjoavat erilaisia kokoonpanoja. Sähkötornijärjestelmät sijoittavat peilit ympyränmuotoiseen järjestelyyn, joka ympäröi keskustornia, joka toimii vastaanottimena.
Keskittävä aurinkolämpöjärjestelmän konfigurointi
Keskittämällä aurinkolämpövoimaa (CSP) voidaan hyödyntää aurinkoenergiaa sähkön tuottamiseen auringonvalon muuntaminen turbiinitehoksi. Näitä taustalla olevia teknologioita voidaan käyttää myös lämmön tuottamiseen erilaisiin teollisiin käyttötarkoituksiin, kuten mineraalien käsittelyyn, veden suolanpoistoon, elintarvikkeiden jalostukseen, öljyn talteenoton lisäämiseen ja kemikaalien tuotantoon.
Katso myös: Mikä on aurinkolämpökeräin?
CSP:n toiminta
Aurinkolämpövoiman keskittämisen toiminnallisuus sisältää peilikokoonpanot keskittää auringon energian vastaanottimeen ja muuttaa sen lämmöksi. Tämä lämpö muunnetaan höyryksi turbiinin liikuttamiseksi ja sähkön tuottamiseksi. CSP:n varastointikyky tekee siitä mukautuvan uusiutuvan energian käyttöön, jolloin se varastoi sähköä rajoitetusti auringonvalossa.
CSP-järjestelmiä voidaan yhdistää muihin energialähteisiin, jolloin muodostuu hybridilaitoksia. Niitä voidaan yhdistää lämpövoimaloihin, joissa käytetään polttoaineita, kuten hiiltä, maakaasua tai biopolttoaineita.
CSP-tekniikoita on neljä:
- Paraboliset lautasjärjestelmät: Paraboliset astiat keskittävät auringonvalon vastaanottimeen, jossa on seurantajärjestelmä, mikä tuottaa korkeita lämpötiloja, jotka sopivat aurinkoreaktoreille.
- Paraboliset kourujärjestelmät: Kaarevat heijastimet keskittävät aurinkoenergian lämpööljyä sisältävään vastaanottoputkeen ja lämmittävät sen sähköntuotantoa varten.
- Power Tower -järjestelmät: Peilit tai heliostaatit, seuraa ja keskitä auringonvalo tornin huipulla olevaan vastaanottimeen, lämmittää nestettä, joka on usein sulaa suolaa, höyryn tuottamiseksi turbiinia varten
- Lineaariset Fresnel-järjestelmät: Maan päällä olevat litteät peilit heijastavat auringonvaloa vastaanottoputkeen, kuten kouru- ja tornijärjestelmät, joissa on mahdollisuus integroida varastointiin.
PV vs CSP
Ensisijainen ero aurinkosähkön ja CSP:n välillä on niiden sähköntuotantomenetelmissä.
Keskittävä aurinkolämpövoimajärjestelmä käyttää erilaisia peilikonfiguraatioita valjastaakseen auringon energiaa ja käyttää lämpömoottoria tuottamaan sähköä. Sen sijaan aurinkosähköpaneelit hyödyntää auringon valoa suoraan, muuntaa sen sähköksi.
Toisin kuin CSP, PV-kennot absorboivat valoa ja stimuloivat elektroneja tuottamaan virtaa. Tämä tasavirta (DC) otetaan sitten talteen ja muunnetaan vaihtovirraksi (AC) käyttämällä inverttereitä jakelua varten sähköverkkoon.
CSP-järjestelmät ovat loistavia energian varastoinnissa Lämpöenergian varastointitekniikat (TES), mahdollistaa virrankäytön ilman auringonvaloa. Toisaalta aurinkosähköjärjestelmät eivät voi varastoida lämpöenergiaa, koska ne riippuvat suorasta auringonvalosta lämmön sijaan. Näin ollen CSP-järjestelmät ovat tehokkaampia energian varastoinnissa ja yleistä tehokkuutta.
Lue myös: Mitä on keskitetty aurinkosähkö?
CSP:n plussat ja miinukset
CSP:n edut ovat:
- Se on uusiutuva, kestävä energialähde hillitsee hiilijalanjälkeään. Toisin kuin fossiiliset polttoaineet, CSP hyödyntää maapallon luonnonvaroja, mikä hyödyttää ympäristöä ja käsittelee ilmastonmuutos.
- CSP takaa enemmän tasainen virtalähde verrattuna aurinkoenergiaan ja tuulivoimaan sulan suolan varastoinnin ansiosta, mikä takaa luotettavuuden.
- Helppo integrointi olemassa oleviin, jopa fossiilisia polttoaineita käyttäviin voimalaitoksiin johtaa pienemmät käyttökustannukset kuin ydin- ja hiilivetypohjaiset vaihtoehdot.
- CSP yhdistettynä muihin energialähteisiin, parantaa verkon turvallisuutta ja kattaa tulevaisuuden sähkötarpeet. Lisäksi se auttaa öljyn talteenottoa tuottamalla höyryä raskaan öljyn tiivistämiseksi pumppaamisen helpottamiseksi.
- CSP:llä on potentiaalia toimia a kannettava energiamuoto, kuten tutkimuksissa näkyy tutkia sen käyttöä kustannustehokkaan vedyn tuottamiseen kuljetusta varten.
Vaikka aurinkolämpövoiman keskittäminen tarjoaa monia etuja, se kohtaa haasteita.
- Sijaintiriippuvuus, joka vaatii suuria maa-alueita, kuten aurinkoenergiaa ja tuulivoimaa, rajoittaa sen toteutettavuutta asutuilla alueilla.
- Vesi-intensiiviset toiminnot turbiinien ja jäähdytysreaktorien käyttöön nostavat ympäristöhuolet, merivesi aiheuttaa mahdollisia auringonsäteilyongelmia.
- CSP-kasvit voivat houkutella eläimiä valon vuoksi, mikä aiheuttaa riskejä joillekin lajeille.
- Tekniikka on kallista ajaa, koska lämpövarastointimateriaalit ovat kalliita ja haastavia saada sula suola, yleinen valinta, ja sillä on toiminnallisia rajoituksia
- Kilpailu aurinkoenergian ja ydinvoiman kanssa estää CSP-kehityksen ja aiheuttaa vanhenemisriskin muiden energialähteiden läpimurtojen keskellä.
Suositus: Mikä on perinteinen vesivoimala?
