Keskittävä aurinkoenergiajärjestelmä tuottaa sähköä ja lämpöä useille teollisuudenaloille, kuten veden suolanpoistoon, öljyn talteenottoon ja muille. Yhdysvaltain energiaministeriön aurinkoteknologiatoimisto (SETO) tukee aurinkosähkön (CSP) tutkimusta suorituskyvyn parantamiseksi, kustannusten leikkaamiseksi ja luotettavuuden lisäämiseksi. Viimeisen vuosikymmenen aikana aurinkosähkön (CSP) sähkökustannukset ovat laskeneet yli 5 % parempien järjestelmien ja lämpöenergian varastoinnin lisääntyneen käytön ansiosta, mikä mahdollistaa jatkuvan aurinkoenergian tuotannon. SETO pyrkii lisäksi vähentämään aurinkosähkön (CSP) menoja 0.05 dollariin kilowattituntia kohden peruskuormalaitoksissa, joissa on vähintään 12 tuntia lämpöenergian varastointia.
Keskittäviä aurinkolämpöjärjestelmiä käytetään tyypillisesti laajamittaisissa projekteissa , jotka tunnetaan nimellä CSP-voimalaitokset, ja ne tarjoavat erilaisia kokoonpanoja. Voimatornijärjestelmät sijoittavat peilit ympyränmuotoiseen järjestelyyn keskitornin ympärille, joka toimii vastaanottimena.
Keskittävä aurinkolämpöjärjestelmän konfigurointi
Aurinkolämpöenergian keskittämismenetelmät (CSP) voivat valjastaa aurinkoenergian sähkön tuotantoon muuttamalla auringonvaloa turbiinienergiaksi . Näitä taustalla olevia teknologioita voidaan hyödyntää myös lämmön tuottamiseen erilaisiin teollisiin käyttötarkoituksiin, kuten mineraalien käsittelyyn, veden suolanpoistoon, elintarvikkeiden jalostukseen, öljyn talteenoton tehostamiseen ja kemikaalien tuotantoon.
Katso myös: Mikä on aurinkokeräin?
CSP:n toiminta
Aurinkolämpöenergian keskittämisen toiminnallisuus sisältää peilikonfiguraatioita , jotka keskittävät auringon energian vastaanottimeen ja muuttavat sen lämmöksi. Tämä lämpö muunnetaan höyryksi, joka pyörittää turbiinia ja tuottaa sähköä. CSP:n varastointikyky tekee siitä soveltuvan uusiutuvan energian käyttöön, varastoimalla energiaa rajoitetun auringonvalon ajanjaksoiksi.
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.
Keskittävässä aurinkolämpöjärjestelmässä käytetään erilaisia peilikonfiguraatioita auringon energian valjastamiseen, mikä pyörittää lämpömoottoria sähköenergian tuottamiseksi. Sitä vastoin aurinkopaneelit hyödyntävät auringonvaloa suoraan ja muuntavat 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 erinomaisia energian varastoinnissa lämpöenergian varastointiteknologioiden (TES) ansiosta, jotka mahdollistavat sähkön käytön myös ilman auringonvaloa. Toisaalta aurinkosähköjärjestelmät eivät voi varastoida lämpöenergiaa, koska ne käyttävät lämpöä pikemminkin kuin suoraa auringonvaloa. Näin ollen CSP-järjestelmät ovat tehokkaampia energian varastoinnin ja kokonaishyötysuhteen kannalta.
Lue myös: Mitä on väkevä 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 vesivoimalaitos?
