DIY napenergia koncentrátor. Napelemes koncentrátorok

(Kanada) kifejlesztett egy univerzális, nagy teljesítményű, hatékony és az egyik leggazdaságosabb napelemet parabola koncentrátorok(CSP - Concentrated Solar Power) 7 méter átmérőjű, hétköznapi lakástulajdonosok és ipari felhasználásra egyaránt. A cég mechanikus eszközök, optika és elektronika gyártására specializálódott, ami segítette versenyképes termék létrehozását.

Maga a gyártó szerint a SolarBeam 7M napkollektoros koncentrátor felülmúlja a többi típusú napelemes készüléket: a lapos napkollektorokat, a vákuumkollektorokat és a vályús napkollektorokat.

A Solarbeam szoláris koncentrátor külső képe

Hogyan működik?

A napelem-koncentrátor automatizálása két síkban követi nyomon a nap mozgását, és pontosan a nap felé irányítja a tükröt, így a rendszer a maximális napenergiát gyűjti össze hajnaltól késő napnyugtáig. Évszaktól és felhasználási helytől függetlenül a SolarBeam 0,1 fokos nappontosságot biztosít.

A szoláris koncentrátorra beeső sugarak egy pontra fókuszálnak.

A SolarBeam 7M számításai és tervezése

Stressz tesztelés

A rendszer kialakításához 3D modellezési és szoftveres stressztesztelési módszereket alkalmaztunk. A teszteket FEM (Finite Element Analysis) technikával végzik az alkatrészek és szerelvények belső és külső terhelések hatására bekövetkező feszültségeinek és elmozdulásának kiszámítására a tervezés optimalizálása és ellenőrzése érdekében. Ez a precíz tesztelés lehetővé teszi, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a SolarBeam képes működni szélsőséges szélterhelés és éghajlati viszonyok. A SolarBeam sikeresen szimulálta a szélterhelést 160 km/h-ig (44 m/s).

A parabola reflektor keret és az állvány közötti kapcsolat feszültségvizsgálata

Fotó a Solarbeam koncentrátor szerelvényéről

Napelemes koncentrátor állvány feszültségvizsgálata

Termelési szint

A parabolikus koncentrátorok magas gyártási költsége gyakran megakadályozza tömeges felhasználásukat az egyedi konstrukciókban. A bélyegzők és a fényvisszaverő anyagok nagy szegmenseinek használata csökkentette a gyártási költségeket. A Solartron számos, az autóiparban alkalmazott innovációt alkalmazott a költségek csökkentése és a termelés növelése érdekében.

Megbízhatóság

A SolarBeam-et tesztelték mostoha körülményekészakra, nagy teljesítményt és tartósságot biztosít. A SolarBeam minden időjárási körülményre készült, beleértve a magas és alacsony környezeti hőmérsékletet is, hóterhelés, jegesedés és erős szelek. A rendszert 20 vagy több éves működésre tervezték minimális karbantartás mellett.

A SolarBeam 7M parabolatükör akár 475 kg jeget is képes megtartani. Ez körülbelül 12,2 mm jégvastagságnak felel meg a teljes 38,5 m2-es területen.
A telepítés havazáskor normálisan működik a tükör szektorok ívelt kialakításának és az automatikus „automatikus hóeltakarítás” képességének köszönhetően.

Teljesítmény (összehasonlítás a vákuum- és síkkollektorokkal)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* - c1 (tm-ta) - c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

A nem koncentrálódó napkollektorok hatásfokát a következő képlettel számítottuk ki:

Hatékonyság = F kollektor hatásfok – (lejtő*Delta T)/G napsugárzás

A SolarBeam koncentrátor teljesítménygörbéje általánosan magas hatékonyságot mutat a teljes hőmérsékleti tartományban. A lapos napkollektorok és az evakuáltak többet mutatnak alacsony hatásfok amikor magasabb hőmérsékletre van szükség.

A Solartron és a lapos/vákuum napkollektorok összehasonlító táblázatai

A Solartron hatásfoka (COP) a dT hőmérséklet-különbségtől függően

Fontos megjegyezni, hogy a fenti diagram nem veszi figyelembe a szél hőveszteségét. Ezenkívül a fenti adatok a maximális hatékonyságot jelzik (délben), és nem tükrözik a napközbeni hatékonyságot. Az adatok az egyik legjobb síklemezes és vákuum-elosztón alapulnak. A nagy hatásfok mellett a SolarBeamTM további 30%-kal több energiát termel a kéttengelyes napkövetésnek köszönhetően. Azokban a földrajzi régiókban, ahol alacsony hőmérséklet uralkodik, a nagy elnyelőfelület miatt a sík- és evakuált kollektorok hatékonysága jelentősen csökken. A SolarBeamTM elnyelőfelülete mindössze 0,0625 m2 a 15,8 m2-es energiagyűjtő területhez képest, ezáltal alacsony hőveszteséget ér el.

Felhívjuk figyelmét, hogy a kéttengelyes nyomkövető rendszernek köszönhetően a SolarBeamTM koncentrátor mindig maximális hatékonysággal fog működni. A SolarBeam kollektor effektív területe mindig megegyezik a tükör tényleges felületével. A lapos (helyhez kötött) kollektorok potenciális energiát veszítenek az alábbi egyenlet szerint:
PL = 1 – COS i
ahol PL energiaveszteség %-ban, az elmozdulásnál mért maximumtól fokban)

Vezérlő rendszer

A SolarBeam vezérlők EZ-SunLock technológiát használnak. Ezzel a technológiával a rendszer gyorsan telepíthető és konfigurálható bárhol a világon. A nyomkövető rendszer 0,1 fokos pontossággal követi a napot, és csillagászati ​​algoritmust használ. A rendszer képes a távoli hálózatokon keresztül történő általános küldésre.

Vészhelyzetek, amikor a „tányér” automatikusan biztonságos pozícióba kerül.

• Ha a hűtőfolyadék nyomása a körben 7 PSI alá csökken
• Ha a szél sebessége meghaladja a 75 km/h-t
• Áramkimaradás esetén az UPS (szünetmentes tápegység) biztonságos helyzetbe helyezi a lemezt. Amikor az áramellátás helyreáll, az automatikus napkövetés folytatódik.

Monitoring

Mindenesetre, és különösen az ipari alkalmazások esetében, nagyon fontos, hogy ismerje a rendszer állapotát a megbízhatóság érdekében. A probléma fellépése előtt figyelmeztetni kell.

A SolarBeam képes figyelni a SolarBeam Remote Dashboard segítségével. Ez a panel könnyen használható és biztosítja fontos információ A SolarBeam állapota, diagnosztikai és energiatermelési információk.

Távoli konfiguráció és kezelés

A SolarBeam távolról konfigurálható, és gyorsan módosítható a beállítások. Az „tányér” mobilböngészővel vagy PC-vel távolról is vezérelhető, leegyszerűsítve vagy szükségtelenné téve a helyszíni vezérlőrendszereket.

Figyelmeztetések

Riasztás vagy karbantartási igény esetén a készülék a következőn keresztül küld üzenetet email kijelölt szervizszemélyzet. Minden figyelmeztetés testreszabható a felhasználói preferenciák szerint.

Diagnosztika

A SolarBeam távoli diagnosztikai képességekkel rendelkezik: rendszer hőmérséklet és nyomás, energiatermelés stb. Egy pillantással láthatja a rendszer működési állapotát.

Jelentések és diagramok

Ha energiatermelési jelentésekre van szükség, azok könnyen beszerezhetők minden lemezhez. A jelentés lehet grafikon vagy táblázat formájában.

Telepítés

A SolarBeam 7M-et eredetileg nagyméretű CSP telepítésekhez tervezték, így a telepítés a lehető legegyszerűbb volt. A kialakítás lehetővé teszi a fő alkatrészek gyors összeszerelését, és nem igényel optikai beállítást, így a rendszer telepítése és üzembe helyezése olcsó.

Telepítési idő

Egy 3 fős csapat egy SolarBeam 7M-et telepíthet az elejétől a végéig 8 órán belül.

Elhelyezési követelmények

A SolarBeam 7M szélessége 7 méter, 3,5 méteres hátránnyal. Több SolarBeam 7M beszerelésekor minden rendszerhez körülbelül 10 x 20 méteres területet kell kijelölni, hogy biztosítva legyen a maximális napkollekció. a legkisebb összegetárnyékolás.

Szerelés

A Parabolic Hub mechanikus emelőrendszerrel a talajon történő összeszerelésre készült, lehetővé téve a rácsok, tükör szektorok és tartók gyors és egyszerű felszerelését.

Felhasználási területek

Villamosenergia-termelés ORC (Organic Rankine Cycle) berendezésekkel.

Ipari sótalanító üzemek

A vízsótalanító üzem hőenergiáját a SolarBeam tudja biztosítani

Minden olyan iparágban, ahol sok hőenergiára van szükség a folyamatciklushoz, például:

• Élelmiszer (főzés, sterilizálás, alkoholgyártás, mosás)
• Vegyipar
• Műanyag (fűtés, kipufogó, leválasztás, ...)
• Textil (fehérítés, mosás, préselés, gőzkezelés)
• Ásványolaj (kőolajtermékek szublimációja, derítése)
• És még sok más

Telepítési hely

A telepítésre alkalmas helyek azok a régiók, amelyek legalább 2000 kWh-t kapnak napfény m2 per év (kW*h/m2/év). A világ következő régióit tartom a legígéretesebb termelőknek:

• A volt Szovjetunió régiói
• Délnyugat USA
• Közép- és Dél-Amerika
• Észak- és Dél-Afrika
• Ausztrália
• Európa mediterrán országai
• Közel-Kelet
• India és Pakisztán sivatagi síkságai
• Kína régiói

Modell specifikáció Solarbeam-7M

• Csúcsteljesítmény - 31,5 kW (1000 W/m2 teljesítmény mellett)
• Az energiakoncentráció mértéke több mint 1200-szoros (18 cm-es folt)
• Maximális hőmérséklet fókuszban - 800°C
• Maximális hűtőfolyadék hőmérséklet - 270°C
• Működési hatékonyság - 82%
• Reflektor átmérője - 7m
• A parabola tükör területe 38,5 m2
• Fókusztávolság - 3,8 m
• A szervomotorok villamosenergia-fogyasztása - 48W+48W / 24V
• Szélsebesség üzem közben - akár 75 km/h (20 m/s)
• A szél sebessége (in biztonságos mód) - 160 km/h-ig
• Azimut napkövetés - 360°
• Függőleges napkövetés - 0 - 115°
• Támaszmagasság - 3,5m
• Reflektor súlya - 476 kg
• Teljes tömeg -1083 kg
• Abszorber mérete - 25,4 x 25,4 cm
• Elnyelőfelület -645 cm2
• Hűtőfolyadék térfogata az abszorberben - 0,55 liter

A reflektor teljes méretei

Röviden:
1) A CSP (Concentrated Solar Power) állomások kapacitása világszerte 1 GW-tal nőtt 2012-ben. Ez a piac minden évben >100%-kal növekszik (nem elírás!).
2) Beépített kapacitások: 2,8 GW, 2,9 építés alatt, 7 GW a tervek szerint.
3) A legnépszerűbb technológia a parabola reflektorok, de egyre népszerűbbek a torony koncentrátorok és a Fresnel lencsekoncentrátorok.

Most további részletek. A piac a következőképpen növekszik:


(világosbarna és barna színben: a CSP beépített és éves beépített kapacitása (GW). Forrás: Photon International 12/2012)

Hogyan fognak fejlődni a CSP-technológiák? Nézzük ezt a képet:


(a „legenda” magyarázata balról jobbra: általános, parabola reflektorok, tornyok, parabola edények, lineáris Fresnel reflektorok. Az első diagram 2012 végére, a második: építés alatt, az utolsó: tervezett)

Nyilván "ma" a parabola reflektorok, de "holnap" népszerűek lesznek a koncentrátortornyok. A legnagyobb építés alatt álló projekt ezen a területen jelenleg a 392 MW-os Ivanpah Solar Electric Generating Station Dél-Kaliforniában. 170 000 tükör fókuszálja a fényt a tornyokra.

A CLFR fokozatosan hódítja meg a piacot: 1-ről 7%-ra emelkedik. A legnagyobb projekt ezen a területen az Avera Solar 100 MW-os Rajasthanban.

Mik azok a parabola reflektorok?

Ez egy olyan rendszer, ahol a parabola tükrök a tengelyük mentén elfordulva fókuszálnak napsugarak a hőelnyelő csövön. Ez a rendszer lehetővé teszi a 100-szoros koncentrálást és a hűtőfolyadék (speciális olaj) felmelegítését 400 fokig. Egy hőcserélőn keresztül a forró olaj energiát ad le a gőznek, amely viszont forgatja a turbinát. Ezen a területen az újabb rendszerek tartalmazhatnak egy akkumulátort olvadt sótartály formájában (legfeljebb 8 óra). A rendszer már jól ismert (a 80-as évektől).

Hátrányok és előnyök:

1. bevált technológia.


2. De magas költségek más, „zöld” forrásokhoz (például fotovoltaikushoz) képest.


3. De a hűtőfolyadék hőmérséklete alacsony.


4. De bizonyos esetekben az ilyen rendszerek vízellátást igényelnek, ami sivatagi körülmények között nem könnyű.


5. A telepítési hely lejtése azonban nem haladhatja meg az 1% -ot.

Hátrányok és előnyök:

1. Lehetővé teszi magasabb hőmérséklet elérését, nagyobb hatékonyságot, alacsonyabb energiaköltséget, mint a parabola reflektorok.


2. Nem igényel ultrasík tájakat (5%-os gradienssel telepíthető).


3. Az energiatartalék a tartályban olvadt sóval akár 15 óra.


4. Az ilyen rendszerek használatának története azonban rövidebb, így a hitelezés kockázata magasabb.


5. De az ár még mindig magas.

Mik azok a koncentrátorrendszerek lineáris Fresnel reflektorokkal?
Ez több egyszerű rendszerek parabola csatornákhoz képest. 30-szor koncentrálják a fényt, és olaj helyett vizet használnak a hőátadásra.

Hátrányok és előnyök:
Egyszerű kialakítás, alacsony energiaköltség.
De nagy technológiai kockázat: a technológiát még nem tesztelték, mint a parabola reflektorokat.

A koncentrátorok ma már létükért küzdenek: az egyre olcsóbb, már megszokottá vált napelemek nyomást gyakorolnak erre a piacra.

• 1 beépített watt koncentrátorból ma körülbelül 5 dollárba kerül (parabolikus koncentrátorok),


• 1 beépített watt koncentráló tornyok esetében kb. 7 dollár (az ár ugyanaz marad, ha 6-7 órán keresztül homokolvadékban tárolják az energiát, 10 dollár, ha 12-15 órán át).


• 1 beépített watt normál paneleknél körülbelül 1 dollár.

Nem szabad azonban megfeledkezni arról, hogy ez egy sokkal fiatalabb iparág, amely a 10 évvel ezelőtt készült hagyományos fotovoltaik útját követi. Ezen a területen van lehetőség árcsökkentésre, és bízom benne, hogy minden technológiának lesz elég „helye a napon”.

De emlékszem arra az optimizmusra is, amellyel a Siemens felvette a koncentrátorokat (a Siemens a közelmúltban bejelentette, hogy leállítja a munkát ezen a területen), és emlékszem a vékonyréteg-szilícium fotovoltaikával kapcsolatos lelkesedésre is. Mindkét esetben a lehetőség ablaka sok zsebre bezárult.

Beszéljünk a hiányosságokról. A tükröket meg kell tisztítani. Ráadásul a felületüknek ideálisnak kell lennie, és annak is kell maradnia. mindigállomás működése.


(tisztítás

Közzétéve 2013.08.09

Mindenkit érdekel az alternatív energia nagy mennyiség nagy elmék. Nem vagyok kivétel. 🙂

Az egész egy egyszerű kérdéssel kezdődött: „A kefe nélküli motorból generátort lehet alakítani?”
-Tud. Minek?
- Készítsen szélgenerátort.

A szélmalom elektromos áram előállítására nem túl kényelmes megoldás. Változó szélerősség, töltőkészülék, akkumulátorok, inverterek, sok olcsó berendezés. Egyszerűsített séma szerint a szélmalom „kitűnően” megbirkózik a melegvízzel. Mert a terhelés tízes, és abszolút nem igényes a rá szolgáltatott villamos energia paramétereire. Megszabadulhat a bonyolult, drága elektronikától. A számítások azonban jelentős tervezési költségeket mutattak egy 500 wattos generátor felpörgetése érdekében.
A szél által szállított teljesítményt a képlet számítja ki P=0,6*S*V 3, ahol:
P– teljesítmény, Watt
S- Terület, m2
V– szélsebesség, m/s

Egy 1 m2-en 2 m/s sebességgel fújó szél 4,8 watt energiát „hordoz”. Ha a szél sebessége 10 m/s-ra nő, a teljesítmény 600 Wattra nő. A legjobb szélgenerátorok hatásfoka 40-45%. Ezt figyelembe véve egy 500 Wattos generátorhoz mondjuk 5 m/s széllel. A szélgenerátor légcsavar által söpört területnek körülbelül 12 négyzetméternek kell lennie. Ami egy közel 4 méter átmérőjű csavarnak felel meg! A sok pénznek kevés haszna van. Add ide az engedély beszerzésének szükségességét (zajhatár). A szélturbina felszerelését egyébként egyes országokban még az ornitológusokkal is egyeztetni kell.

De aztán eszembe jutott a Nap! Rengeteg energiát ad nekünk. Először egy befagyott víztározó felett gondoltam erre. Amikor megláttam egy több mint egy méter vastag és 15 x 50 kilométeres jégtömeget, azt gondoltam: „Ez nagyon sok jég!” Mennyi ideig kell melegíteni, hogy megolvadjon!?” És a Nap mindezt tizenöt nap alatt megteszi. A referenciakönyvekben megtalálhatja a Föld felszínét elérő energiasűrűséget. A körülbelül 1 kilowatt négyzetméterenkénti adat csábítóan hangzik. De ez tiszta napon az Egyenlítőnél van. Mennyire megvalósítható a napenergia hasznosítása gazdasági szükségletek szélességi köreinken (Ukrajna középső része), a rendelkezésre álló anyagok felhasználásával?

Milyen valódi erő nyerhető belőle, minden veszteséget figyelembe véve? négyzetméter?

A probléma tisztázása érdekében elkészítettem az első parabolikus hőkoncentrátort kartonból (a fókusz a parabola tálban van). A szektorok mintáját normál ételfóliával borítottam. Nyilvánvaló, hogy a felület minősége, sőt a fólia fényvisszaverő képessége is nagyon távol áll az ideálistól.

De a feladat pontosan egy bizonyos vízmennyiség felmelegítése volt „kolhozos” módszerekkel, hogy megtudja, milyen teljesítmény érhető el az összes veszteség figyelembevételével. A mintát egy Excel fájl segítségével lehet kiszámítani, amit az interneten találtam azoktól, akik szeretnek önállóan parabolaantennákat építeni.
A víz térfogatának, hőkapacitásának, kezdeti és végső hőmérsékletének ismeretében kiszámíthatja a fűtésre fordított hőmennyiséget. És a fűtési idő ismeretében kiszámíthatja a teljesítményt. A koncentrátor méreteinek ismeretében meghatározható, hogy egy négyzetméternyi felületből, amelyre a napfény esik, milyen gyakorlati teljesítmény érhető el.

Térfogatként vízhez vettünk egy fél alumíniumdobozt, kívülről feketére festve.

Egy parabolikus szoláris koncentrátor fókuszába egy víztartályt helyeznek. A szoláris koncentrátor a Nap felé irányul.

1. számú kísérlet

május végén 7 óra körül került megrendezésre. A reggel korántsem az ideális időpont, de pont reggel süt be a Nap a „laboratóriumom” ablakán.

Parabola átmérővel 0,31 m számítások azt mutatták, hogy nagyságrendileg hatványt kaptunk 13,3 watt. Azok. legkevésbé 177 Watt/nm. Itt kell megjegyezni, hogy a kör nyitott tégely messze a legjobbtól a legjobb lehetőség hogy jó eredményt érjünk el. Az energia egy része magának a konzervdoboznak a melegítésére megy el, egy része besugárzik környezet, beleértve a légáramlatok által elhordott. Általában még az ideálistól ilyen távoli körülmények között is legalább lehet kapni valamit.

2. számú kísérlet

A második kísérlethez egy parabola átmérőjű 0,6 m. Fém szalag vásárolva: hardver üzlet. Fényvisszaverő tulajdonságai valamivel jobbak, mint az alumínium élelmiszer-fólia.

A parabola gyújtótávolsága hosszabb volt (a fókusz a parabola tálán kívül).

Ez lehetővé tette, hogy a sugarakat a fűtőelem egyik felületére vetítsék, és magasabb hőmérsékletet kapjanak a fókuszban. A parabola néhány másodperc alatt könnyen átég egy papírlapot. A kísérlet június elején 7 óra körül zajlott. Az azonos térfogatú vízzel és azonos edénnyel végzett kísérlet eredményei alapján megkaptam a teljesítményt 28 Watt., ami kb 102 Watt/m2. Ez kevesebb, mint az első kísérletben. Ez azzal magyarázható, hogy a parabolából érkező napsugarak nem mindenhol estek optimálisan az edény kerek felületére. A sugarak egy része elhaladt mellette, néhány érintőlegesen esett. Az üveget az egyik oldalon a friss reggeli szellő hűtötte, míg a másik oldalon felmelegítette. Az első kísérletben, mivel a fókusz a tálban volt, az edényt minden oldalról melegítették.

3. számú kísérlet

Felismerve, hogy a megfelelő hűtőbordával tisztességes eredmény érhető el, a következő konstrukció készült: egy feketére festett konzervdobozban csövek találhatók a vízellátáshoz és -elvezetéshez. Hermetikusan lezárt átlátszó dupla üveggel. Hőszigetelt.

Az általános séma a következő:

A fűtés a következőképpen történik: a napkollektorból érkező sugarak ( 1 ) behatolnak az üvegen keresztül a hűtőbordába ( 2 ), ahol fekete felületre esve felmelegszik. A víz az edény felületével érintkezve elnyeli a hőt. Az üveg nem engedi át jól az infravörös (hő) sugárzást, így a hősugárzási veszteségek minimálisak. Mert az üveg idővel felmelegszik meleg víz, és elkezd hőt sugározni, dupla üvegezést alkalmaztak. Tökéletes lehetőség, ha vákuum van a poharak között, de ez otthon nehezen megoldható feladat. A doboz hátoldala polisztirol habbal van hőszigetelve, ami szintén korlátozza a hőenergia környezetbe sugárzását.

Hűtőborda ( 2 ) csövek segítségével ( 4,5 ) csatlakozik a tartályhoz ( 3 ) (esetemben műanyag palack). A tartály alja 0,3 méterrel a fűtőtest felett van. Ez a kialakítás biztosítja a víz konvekcióját (önkeringését) a rendszerben.

Ideális esetben tágulási tartályés a csöveket is hőszigetelni kell. A kísérletre június közepén reggel 7 óra körül került sor. A kísérlet eredményei a következők: Teljesítmény 96,8 watt, ami kb 342 Watt/nm.

Azok. Csak a hűtőborda kialakításának optimalizálásával több mint 3-szorosára javult a rendszer hatékonysága!

Az 1, 2, 3 kísérletek végrehajtása során a parabola Nap felé irányítását kézzel, „szemmel” végeztük. A parabolát és a fűtőelemeket kézzel tartották. Azok. a fűtő nem mindig volt a parabola fókuszában, mivel az ember keze elfárad, és elkezdi keresni a kényelmesebb pozíciót, ami technikai szempontból nem mindig helyes.

Amint azt bizonyára észrevette, részemről igyekeztek undorító körülményeket biztosítani a kísérlethez. Messze van tőle ideális körülmények, nevezetesen:
– nem ideális felület a koncentrátoroknak
– a koncentrátorfelületek nem ideális fényvisszaverő tulajdonságai
– nem ideális tájolás a nap felé
– nem ideális fűtési helyzet
- nem ideális időpont a kísérlethez (reggel)

nem akadályozhatta meg bennünket abban, hogy teljesen elfogadható eredményt érjünk el a hulladék anyagokból történő beépítésnél.

4. számú kísérlet

További egy fűtőelem mozdulatlanul rögzítették a napkoncentrátorhoz képest. Ez lehetővé tette a teljesítmény növelését 118 Watt, ami kb 419 Watt/m2. És ez benne van reggeli órák! Reggel 7-től 8-ig!

Vannak más módszerek is a napkollektoros vízmelegítésre. A vákuumcsöves kollektorok drágák, a lapos kollektorok pedig nagy hőveszteséggel rendelkeznek a hideg évszakban. A szoláris koncentrátorok használata megoldhatja ezeket a problémákat, de megköveteli a Nap felé orientáló mechanizmus megvalósítását. Mindegyik módszernek vannak előnyei és hátrányai is.

A napenergia összegyűjthető és felhasználható különböző utak. Az egyik legegyszerűbb és leghatékonyabb a tükörreflektor és koncentrátor. Nem nehéz saját kezűleg elkészíteni.

A reflektor visszaveri a napsugarakat, és egy víztartályra koncentrálja. Felmelegszik és felforr, gőzfolyamot termelve. A készülék kialakítása meglehetősen egyszerű, a lényeg az, hogy a tükrök automatikusan elforduljanak kívánt szögés nézte a Napot.

A keletkező gőzt például sütőbe küldik főzéshez, csövön keresztül ház fűtésére, turbinába áramtermelés céljából, motorba, hűtőszekrénybe stb. Valójában, ha megnézzük bármelyik gyártási folyamatot, annak szinte bármely része gőzzé alakítható.

Házi készítésű Solar-OSE gőzfejlesztő lineáris tükrökön, Arduino kártyával vezérelve a POC21 francia gyártói konferencián, amelyet házi környezetvédelmi projekteknek szenteltek.

Nemrég a szerzők nyilvánosan elérhetővé tették az eszköz Creative Commons licenc alatti összeszerelési utasításait. Egy ilyen kompakt, 1 kW-os készülék kiválóan alkalmas kisvállalkozások számára, különösen itt vidéki területek. Ha több modult kombinál, a teljesítmény többszörösére nő.

A gyártók szerint a gőzfejlesztő összes alkatrészének költsége körülbelül 2000 dollár lesz, de van különböző változatok megtakarítás.

Becsült összeszerelési idő: 150 óra. Egy hét, három ember.

Az utasítások biztosítják teljes lista minden anyag mérete és mérete, valamint a munkához szükséges szerszámok.

A működési elv szerint a szoláris koncentrátorok nagyon különböznek a. Sőt, a termikus naperőművek jóval hatékonyabbak, mint a fotovoltaikusok, számos jellemzőjük miatt.

A szoláris koncentrátor feladata, hogy a napsugarakat egy hűtőfolyadékot tartalmazó tartályra fókuszálja, ami lehet például olaj vagy víz, amelyek jól elnyelik a napenergiát. A koncentrálási módszerek változatosak: parabola-hengeres koncentrátorok, parabola tükrök vagy heliocentrikus torony típusú berendezések.

Egyes koncentrátorokban a napsugárzás a fókuszvonal mentén fókuszál, másokban a fókuszpontban, ahol a vevő található. Ha a napsugárzás egy nagyobb felületről egy kisebb felületre (vevőfelületre) verődik vissza, hőség, a hűtőfolyadék elnyeli a hőt, miközben áthalad a vevőn. A rendszer egésze tartalmaz egy felhalmozó részt és egy energiaátviteli rendszert is.

A felhős időszakokban a koncentrátorok hatékonysága jelentősen csökken, mivel csak a közvetlen napsugárzás fókuszál. Ez az oka annak, hogy az ilyen rendszerek érik el a legtöbbet magas hatásfok azokban a régiókban, ahol a napsugárzás szintje különösen magas: sivatagokban, az Egyenlítő közelében. A napsugárzás felhasználásának hatékonyságának növelése érdekében a koncentrátorok speciális nyomkövetőkkel és nyomkövető rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek biztosítják a koncentrátorok legpontosabb tájolását a nap irányába.

Mivel a szoláris koncentrátorok költsége magas, és a nyomkövető rendszerek időszakos karbantartást igényelnek, használatuk nagymértékben korlátozott ipari rendszerek elektromos geneártor.

Az ilyen berendezések hibrid rendszerekben is használhatók, például szénhidrogén üzemanyaggal kombinálva, akkor a tárolórendszer csökkenti a megtermelt villamos energia költségét. Ez lehetővé válik, mivel a generálás éjjel-nappal megtörténik.

Parabola hengeres szoláris koncentrátorok Akár 50 méter hosszúak is, és úgy néznek ki, mint egy hosszúkás tükörparabola. Egy ilyen koncentrátor homorú tükrök sorozatából áll, amelyek mindegyike párhuzamos napsugarakat gyűjt össze, és egy adott pontra fókuszálja. Egy ilyen parabola mentén egy hűtőfolyadékkal ellátott cső van elhelyezve úgy, hogy a tükrök által visszavert összes sugár rá fókuszáljon. A hőveszteség csökkentése érdekében a csövet egy üvegcső veszi körül, amelyet a henger fókuszvonala mentén feszítenek ki.

Az ilyen koncentrátorok észak-déli irányú sorokban vannak elhelyezve, és természetesen napelemes nyomkövető rendszerekkel is fel vannak szerelve. A vonalba fókuszált sugárzás csaknem 400 fokra melegíti fel a hűtőfolyadékot, amely áthalad a hőcserélőkön, és gőzt termel, amely megforgatja a generátor turbináját.

Az igazságosság kedvéért érdemes megjegyezni, hogy a cső helyén fotocella is elhelyezhető. Azonban annak ellenére, hogy fotocellákkal a koncentrátorok mérete kisebb is lehet, ez a hatásfok csökkenésével és a túlmelegedés problémájával jár, melynek megoldása jó minőségű hűtőrendszer kifejlesztését igényli.

A kaliforniai sivatagban a 80-as években 9 erőművet építettek parabola-hengeres koncentrátorokon, összesen 354 MW teljesítménnyel. Majd ugyanez a cég (Luz International) építette meg Deggette-ben a SEGS I hibrid állomást is, melynek teljesítménye 13,8 MW, amely ráadásul földgázkemencéket is tartalmazott. Általánosságban elmondható, hogy 1990-től a társaság 80 MW összteljesítményű hibrid erőműveket épített.

A parabola hengeres erőművek napenergia-termelésének fejlesztése Marokkóban, Mexikóban, Algériában és más fejlődő országokban zajlik a Világbank támogatásával.

A szakértők végül arra a következtetésre jutnak, hogy ma a parabola-hengeres erőművek mind jövedelmezőségben, mind hatékonyságban alulmúlják a torony- és lemez típusú naperőműveket.

- Ezek a parabola tükrök, hasonlóak a parabolaantennákhoz, amelyekkel a napsugarakat egy-egy vevőre fókuszálják, amely minden ilyen tányérnál található. Ugyanakkor a hűtőfolyadék hőmérséklete ezzel a fűtési technológiával eléri az 1000 fokot. A hűtőfolyadék azonnal a generátorhoz vagy a motorhoz kerül, amelyet a vevővel kombinálnak. Itt például Stirling és Brayton motorokat használnak, amelyek jelentősen növelhetik az ilyen rendszerek teljesítményét, mivel az optikai hatásfok magas és a kezdeti költségek alacsonyak.

A parabolikus tárcsás napelemes erőművek hatásfokának világrekordja 29%-os hatásfok, amelyet a hőenergiát elektromos energiává alakítanak át a Rancho Mirage-ban egy Stirling-motorral kombinált tárcsás erőműben.

A moduláris felépítésnek köszönhetően napelemes rendszerek A lemezes típusok nagyon ígéretesek, megkönnyítik a szükséges teljesítményszint elérését mind a közüzemi hálózatra csatlakozó, mind az autonóm fogyasztók számára. Példa erre a Georgia államban található STEP projekt, amely 114, 7 méter átmérőjű parabolatükörből áll.

A rendszer közepes, alacsony és magas nyomású. Gőz alacsony nyomás a kötőgyár légkondicionáló rendszerébe kerül, középnyomású gőz magához a kötésgyártáshoz, nagynyomású gőz pedig közvetlenül az áramtermeléshez.

Természetesen a Stirling-motorral kombinált napelem-koncentrátorok a nagy energiavállalatok tulajdonosai számára érdekesek. A Science Applications International Corporation tehát három energiacéggel együttműködve egy Stirling-motort és parabolatükröket használó rendszert fejleszt, amely 25 kW villamos energiát képes előállítani.

A központi vevővel ellátott torony típusú naperőművekben a napsugárzás a vevőre összpontosul, amely a torony tetején található.. A torony körül nagyszámú heliosztát reflektorok. A heliosztátok biaxiális napkövető rendszerrel vannak felszerelve, aminek köszönhetően mindig el vannak forgatva, így a sugarak stacionáriusan koncentrálódnak a hűtőbordára.

A vevő elnyeli hőenergia, amely aztán megforgatja a generátor turbináját.

A vevőben keringő hűtőfolyadék gőzt továbbít a hőtárolóba. Általában a vízgőz 550 fokos hőmérsékleten, a levegő és más gáznemű anyagok 1000 fokos hőmérsékleten, a szerves folyadékok alacsony forráspontú - 100 fok alatti - és a folyékony fémek - 800 fokos hőmérsékleten működnek.

Az állomás céljától függően a gőz egy turbinát forgathat elektromos áram előállítására, vagy közvetlenül felhasználható valamilyen termelésben. A vevőegység hőmérséklete 538 és 1482 fok között változik.

A dél-kaliforniai Solar One toronyerőmű, az egyik első ilyen típusú erőmű, kezdetben víz-gőz rendszeren keresztül termelt áramot, 10 MW-ot termelve. Aztán korszerűsítésen esett át, és sokkal hatékonyabbá vált a továbbfejlesztett, immár olvadt sókon működő vevőkészülék és a hőtároló rendszer.

Ez vezetett ahhoz, hogy a hőtárolós toronyerőművek áttörést jelentenek a napelemes koncentrátortechnológiában: egy ilyen erőműben szükség szerint lehet villamos energiát termelni, hiszen a hőtároló rendszer akár 13 órán át is képes hőt tárolni.

Az olvadt só technológia lehetővé teszi a naphő 550 fokos tárolását, és ezentúl a nap bármely szakában és bármilyen időjárási viszonyok között lehet áramot termelni. A 10 MW teljesítményű Solar Two toronyállomás lett az ilyen típusú ipari erőművek prototípusa. A jövőben - ipari állomások építése 30-200 MW kapacitással nagy ipari vállalkozások számára.

A kilátások kolosszálisak, de a fejlődést hátráltatja a nagy területigény és az ipari méretű toronyállomások építésének jelentős költsége. Például egy 100 megawatt teljesítményű toronyállomás elhelyezéséhez 200 hektárra van szükség, míg egy 1000 megawatt áramot termelni képes atomerőműhöz mindössze 50 hektár. A kis kapacitású parabola-hengeres (moduláris típusú) állomások pedig költséghatékonyabbak, mint a toronyos állomások.

Így a torony- és parabolakoncentrátorok alkalmasak a 30 MW-tól 200 MW-ig terjedő teljesítményű, hálózatra kapcsolt erőművekhez. A moduláris lemezes koncentrátorok alkalmasak autonóm tápegység csak néhány megawattot igénylő hálózatok. Mind a torony-, mind a tárcsás rendszerek gyártása költséges, de nagyon nagy hatékonyságot biztosítanak.

Amint látjuk, a parabola koncentrátorok a következő évek legígéretesebb szoláris koncentrátortechnológiájaként optimális pozíciót foglalnak el.