Системы концентрированной солнечной энергии (CSP) вырабатывают электроэнергию и тепло для различных отраслей промышленности, таких как опреснение воды, добыча нефти и многое другое. Управление солнечных технологий Министерства энергетики США (SETO) поддерживает исследования в области CSP для повышения производительности, снижения затрат и повышения надежности. За последнее десятилетие стоимость электроэнергии, вырабатываемой системами CSP, снизилась более чем на 5% благодаря усовершенствованным системам и расширенному использованию тепловых аккумуляторов, что позволяет обеспечить непрерывное солнечное электроснабжение. SETO стремится дополнительно снизить затраты на CSP до 0.05 доллара за киловатт-час для базовых электростанций с минимальным 12-часовым временем работы теплового аккумулятора.
Установки концентрированной солнечной тепловой энергии обычно используются в крупномасштабных проектах , известных как электростанции промышленного масштаба с концентрированной солнечной энергией (CSP), и предлагают различные конфигурации. В системах башенного типа зеркала располагаются по кругу вокруг центральной башни, которая выполняет функцию приемника.
Конфигурация системы концентрированной солнечной тепловой энергии
Технологии концентрированной солнечной тепловой энергии (CSP) позволяют использовать солнечную энергию для производства электроэнергии путем преобразования солнечного света в энергию турбины . Эти базовые технологии также могут быть использованы для обеспечения теплом различных промышленных нужд, таких как переработка минералов, опреснение воды, пищевая промышленность, повышение нефтеотдачи и химическое производство.
См. также: Что такое солнечный тепловой коллектор?
Работа CSP
Принцип работы концентрированной солнечной тепловой энергии заключается в использовании зеркальных конфигураций для концентрации солнечной энергии на приемнике, преобразуя ее в тепло. Это тепло преобразуется в пар, который приводит в движение турбину и вырабатывает электроэнергию. Возможность хранения энергии в концентрированных солнечных тепловых системах позволяет адаптировать их к использованию возобновляемых источников энергии, обеспечивая накопление энергии в периоды ограниченного солнечного света.
Системы CSP могут быть объединены с другими источниками энергии, образуя гибридные установки. Они могут быть объединены с тепловыми электростанциями, использующими такие виды топлива, как уголь, природный газ или биотопливо.
Существует четыре технологии CSP:
- Системы параболических антенн: Параболические антенны концентрируют солнечный свет на приемнике с системой слежения, создавая высокие температуры, подходящие для солнечных реакторов.
- Параболические желобные системы: Изогнутые отражатели концентрируют солнечную энергию на приемной трубе, содержащей термическое масло, нагревая его для выработки электроэнергии.
- Системы силовых башен: Зеркала или гелиостаты отслеживают и фокусируют солнечный свет на приемнике на вершине башни, нагревая жидкость, которая часто представляет собой расплавленные соли, для выработки пара для турбины.
- Линейные системы Френеля: Ряды плоских зеркал на земле отражают солнечный свет в приемную трубу, похожую на желобчатые и башенные системы, с возможностью интеграции в хранилище.
PV против CSP
Основное различие между солнечными фотоэлектрическими системами и системами КСЭ заключается в методах генерации электроэнергии.
В системах концентрированной солнечной тепловой энергии используются различные конфигурации зеркал для преобразования солнечной энергии в тепловую энергию, которая приводит в действие тепловой двигатель для выработки электроэнергии. В отличие от них, фотоэлектрические солнечные панели используют солнечный свет напрямую, преобразуя его в электричество.
В отличие от CSP, фотоэлементы поглощают свет, стимулируя электроны для генерации тока. Этот постоянный ток (DC) затем улавливается и преобразуется в переменный ток (AC) с помощью инверторов для распределения в электросети.
Системы концентрированной солнечной энергии (CSP) превосходят другие системы по эффективности хранения энергии благодаря технологиям теплового аккумулирования энергии (TES), позволяющим использовать электроэнергию даже при отсутствии солнечного света. С другой стороны, фотоэлектрические системы (PV) не могут хранить тепловую энергию, поскольку они зависят от прямого солнечного света, а не от тепла. Следовательно, системы CSP более эффективны с точки зрения хранения энергии и общей эффективности.
Читайте также: Что такое концентрированная фотовольтаика?
Плюсы и минусы CSP
Преимущества CSP:
- Это возобновляемый, устойчивый источник энергии, который сокращает свой углеродный след. В отличие от ископаемого топлива, КСЭ использует природные ресурсы Земли, принося пользу окружающей среде и решая проблемы изменение климата.
- CSP обеспечивает более постоянный источник питания по сравнению с солнечными фотоэлектрическими установками и ветровыми установками благодаря хранению энергии в расплавленных солях, что обеспечивает надежность.
- Простая интеграция в существующие электростанции, даже те, которые используют ископаемое топливо, приводит к более низкие эксплуатационные расходы чем альтернативы на основе атомной энергии и углеводородов.
- CSP в сочетании с другими источниками энергии, повышает безопасность сети и удовлетворяет будущие потребности в электроэнергии. Кроме того, он способствует добыче нефти, производя пар для концентрации тяжелой нефти для более легкой перекачки.
- У CSP есть потенциал выступать в качестве портативная форма энергии, как показано в исследованиях изучение его использования для получения экономически эффективного водорода для транспорта.
Концентрация солнечной тепловой энергии дает ряд преимуществ, но в то же время сталкивается с трудностями.
- Зависимость от местоположения, требующая больших земельных площадей, как для солнечных батарей и ветроэнергетики, ограничивает ее осуществимость в густонаселенных регионах.
- Водоемкие операции по приводу турбин и охлаждению реакторов повышают экологические проблемы, поскольку морская вода может создавать проблемы с солнечным излучением.
- Растения CSP могут привлекать животных из-за света, что представляет опасность для некоторых видов.
- Технология дорого обходится эксплуатация, поскольку теплоаккумулирующие материалы дороги и их сложно получить. Расплавленная соль, являющаяся обычным выбором, имеет эксплуатационные ограничения
- Конкуренция со стороны солнечной энергетики и ядерной энергетики сдерживает развитие КСЭ, создавая риск устаревания на фоне прорывов в области других источников энергии.
Рекомендуется: Что такое традиционная гидроэлектростанция?
