DIY koncentrator sončne energije. Solarni koncentratorji

(Kanada) je razvila univerzalno, zmogljivo, učinkovito in eno najbolj varčnih solarnih parabolični koncentratorji(CSP - Concentrated Solar Power) s premerom 7 metrov, tako za navadne lastnike stanovanj kot za industrijsko uporabo. Podjetje je specializirano za proizvodnjo mehanskih naprav, optike in elektronike, s čimer je ustvarilo konkurenčen izdelek.

Po mnenju samega proizvajalca je solarni koncentrator SolarBeam 7M boljši od drugih tipov sončnih naprav: ploščatih sončnih kolektorjev, vakuumskih kolektorjev in koritastih sončnih koncentratorjev.

Zunanji pogled na sončni koncentrator Solarbeam

Kako deluje?

Avtomatizacija sončnega koncentratorja sledi gibanju sonca v dveh ravninah in usmerja zrcalo točno v sonce, kar omogoča sistemu, da zbere največ sončne energije od zore do poznega sončnega zahoda. Ne glede na letni čas ali lokacijo uporabe SolarBeam ohranja natančnost usmerjanja sonca do 0,1 stopinje.

Žarki, ki padajo na sončni koncentrator, so fokusirani v eno točko.

Izračuni in načrtovanje SolarBeam 7M

Stresno testiranje

Za načrtovanje sistema so bile uporabljene metode 3D modeliranja in programskega stresnega testiranja. Preizkusi se izvajajo z uporabo tehnik FEM (analiza končnih elementov) za izračun napetosti in premikov delov in sklopov pod vplivom notranjih in zunanjih obremenitev, da bi optimizirali in preverili zasnovo. To natančno testiranje nam omogoča, da potrdimo, da lahko SolarBeam deluje pod ekstremnimi obremenitvami vetra in podnebne razmere. SolarBeam je uspešno simuliral obremenitve vetra do 160 km/h (44 m/s).

Obremenitveni test povezave med okvirjem paraboličnega reflektorja in stojalom

Fotografija namestitvenega sklopa koncentratorja Solarbeam

Obremenitveno testiranje stojala solarnega koncentratorja

Raven proizvodnje

Pogosto visoki stroški izdelave paraboličnih koncentratorjev preprečujejo njihovo množično uporabo v individualni gradnji. Uporaba žigov in velikih segmentov odsevnega materiala je zmanjšala proizvodne stroške. Solartron je uporabil številne inovacije, ki se uporabljajo v avtomobilski industriji, da bi zmanjšal stroške in povečal proizvodnjo.

Zanesljivost

SolarBeam je bil testiran v težke razmere sever, zagotavlja visoko zmogljivost in vzdržljivost. SolarBeam je zasnovan za vse vremenske razmere, vključno z visokimi in nizkimi temperaturami okolja, snežna obremenitev, glazura in močni vetrovi. Sistem je zasnovan za 20 ali več let delovanja z minimalnim vzdrževanjem.

Parabolično ogledalo SolarBeam 7M lahko zadrži do 475 kg ledu. To je približno enako 12,2 mm debeline ledu na celotni površini 38,5 m2.
Inštalacija deluje normalno v snežnih padavinah zaradi ukrivljene zasnove sektorjev ogledal in zmožnosti samodejnega izvajanja »samodejnega odstranjevanja snega«.

Zmogljivost (primerjava z vakuumskimi in ploščatimi kolektorji)

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

Učinkovitost nekoncentracijskih sončnih kolektorjev je bila izračunana po naslednji formuli:

Učinkovitost = F Učinkovitost kolektorja – (naklon*Delta T)/G sončnega sevanja

Krivulja zmogljivosti za koncentrator SolarBeam kaže splošno visoko učinkovitost v celotnem temperaturnem območju. Več kažejo ploščati sončni kolektorji in vakuumirani nizka učinkovitost kadar so potrebne višje temperature.

Primerjalne karte Solartrona in ploščatih/vakuumskih sončnih kolektorjev

Učinkovitost (COP) Solartrona v odvisnosti od temperaturne razlike dT

Pomembno je omeniti, da zgornji diagram ne upošteva toplotne izgube zaradi vetra. Poleg tega zgornji podatki kažejo največjo učinkovitost (opoldan) in ne odražajo učinkovitosti čez dan. Podatki temeljijo na enem najboljših ploščatih in vakuumskih razdelilnikov. Poleg visoke učinkovitosti SolarBeamTM zaradi dvoosnega sledenja soncu proizvede dodatnih 30 % več energije. V geografskih območjih, kjer prevladujejo nizke temperature, je učinkovitost ploščatih in vakuumskih kolektorjev zaradi velike absorberske površine bistveno zmanjšana. SolarBeamTM ima absorbersko površino le 0,0625 m2 glede na površino zbiranja energije 15,8 m2, s čimer dosega nizke toplotne izgube.

Upoštevajte tudi, da bo zaradi dvoosnega sledilnega sistema koncentrator SolarBeamTM vedno deloval z največjo učinkovitostjo. Učinkovita površina zbiralnika SolarBeam je vedno enaka dejanski površini ogledala. Ploščati (stacionarni) kolektorji izgubljajo potencialno energijo v skladu s spodnjo enačbo:
PL = 1 – COS i
kjer je PL izguba energije v %, od največje vrednosti pri premiku v stopinjah)

Nadzorni sistem

Krmilniki SolarBeam uporabljajo tehnologijo EZ-SunLock. S to tehnologijo je mogoče sistem hitro namestiti in konfigurirati kjerkoli na svetu. Sledilni sistem sledi soncu do 0,1 stopinje natančno in uporablja astronomski algoritem. Sistem ima možnost splošnega dispečerstva preko oddaljenih omrežij.

Izredne razmere, v katerih se bo "krožnik" samodejno parkiral na varno mesto.

• Če tlak hladilne tekočine v tokokrogu pade pod 7 PSI
• Ko je hitrost vetra večja od 75 km/h
• V primeru izpada električne energije UPS (brezprekinitveno napajanje) premakne ploščo na varno mesto. Ko se napajanje ponovno vzpostavi, se samodejno sledenje soncu nadaljuje.

Spremljanje

V vsakem primeru, zlasti pri industrijskih aplikacijah, je za zagotovitev zanesljivosti zelo pomembno poznati zdravje vašega sistema. Preden pride do težave, morate biti opozorjeni.

SolarBeam ima možnost nadzora prek oddaljene nadzorne plošče SolarBeam. Ta plošča je enostavna za uporabo in omogoča pomembna informacija Informacije o stanju, diagnostiki in proizvodnji energije SolarBeam.

Oddaljena konfiguracija in upravljanje

SolarBeam je mogoče konfigurirati na daljavo in hitro spremeniti nastavitve. "Jed" je mogoče nadzorovati na daljavo z uporabo mobilnega brskalnika ali osebnega računalnika, kar poenostavi ali naredi sisteme za nadzor na kraju samem nepotrebne.

Opozorila

V primeru alarma ali potrebe po vzdrževanju naprava pošlje sporočilo prek E-naslov pooblaščeno servisno osebje. Vsa opozorila je mogoče prilagoditi glede na želje uporabnika.

Diagnostika

SolarBeam ima zmožnosti oddaljene diagnostike: sistemska temperatura in tlak, proizvodnja energije itd. Na prvi pogled lahko vidite stanje delovanja sistema.

Poročanje in grafikoni

Če so potrebna poročila o proizvodnji energije, jih je mogoče enostavno dobiti za vsako ploščo. Poročilo je lahko v obliki grafikona ali tabele.

Namestitev

SolarBeam 7M je bil prvotno zasnovan za obsežne instalacije CSP, zato je bila namestitev kar se da enostavna. Zasnova omogoča hitro montažo glavnih komponent in ne zahteva optične poravnave, zaradi česar sta namestitev in zagon sistema poceni.

Čas namestitve

Skupina 3 ljudi lahko namesti en SolarBeam 7M od začetka do konca v 8 urah.

Zahteve glede namestitve

Širina SolarBeam 7M je 7 metrov z zamikom 3,5 metra. Pri namestitvi več SolarBeam 7M mora biti vsakemu sistemu dodeljeno območje približno 10 x 20 metrov, da se zagotovi največje zbiranje sončne energije z najmanjši znesek senčenje.

Montaža

Parabolično pesto je zasnovano za sestavljanje na tleh z uporabo mehanskega dvižnega sistema, ki omogoča hitro in enostavno namestitev opornikov, sektorjev ogledal in nosilcev.

Področja uporabe

Proizvodnja električne energije z napravami ORC (Organic Rankine Cycle).

Industrijske naprave za razsoljevanje

Toplotno energijo za napravo za razsoljevanje vode lahko dobavlja SolarBeam

V kateri koli industriji, kjer je za procesni cikel potrebno veliko toplotne energije, kot so:

• Živila (kuhanje, sterilizacija, proizvodnja alkohola, pranje)
• Kemična industrija
• Plastika (ogrevanje, izpuh, ločevanje, ...)
• Tekstil (beljenje, pranje, stiskanje, obdelava s paro)
• Nafta (sublimacija, bistrenje naftnih derivatov)
• In veliko več

Lokacija namestitve

Primerne lokacije za namestitev so regije, ki prejemajo vsaj 2000 kWh sončna svetloba na m2 na leto (kW*h/m2/leto). Za najbolj obetavne proizvajalce menim, da so naslednje regije sveta:

• Regije nekdanje Sovjetske zveze
• Jugozahodne ZDA
• Srednja in Južna Amerika
• Severna in Južna Afrika
• Avstralija
• Sredozemske države Evrope
• srednji vzhod
• Puščavske ravnice Indije in Pakistana
• Regije Kitajske

Specifikacija modela Solarbeam-7M

• Konična moč - 31,5 kW (pri moči 1000 W/m2)
• Stopnja koncentracije energije je več kot 1200-krat (točka 18 cm)
• Najvišja temperatura v žarišču - 800°C
• Najvišja temperatura hladilne tekočine - 270°C
• Učinkovitost delovanja - 82%
• Premer reflektorja - 7m
• Površina paraboličnega ogledala je 38,5 m2
• Goriščna razdalja - 3,8m
• Poraba električne energije servomotorjev - 48W+48W / 24V
• Hitrost vetra med delovanjem - do 75 km/h (20 m/s)
• Hitrost vetra (in varni način) - do 160 km/h
• Sledenje soncu po azimutu - 360°
• Navpično sledenje soncu - 0 - 115°
• Višina podpore - 3,5 m
• Teža reflektorja - 476 kg
• Skupna teža -1083 kg
• Velikost absorberja - 25,4 x 25,4 cm
• Površina absorberja -645 cm2
• Prostornina hladilne tekočine v absorberju - 0,55 litra

Skupne dimenzije reflektorja

Na kratko:
1) Zmogljivost postaj CSP (Concentrated Solar Power) po vsem svetu se je leta 2012 povečala za 1 GW. Vsako leto se ta trg poveča za >100 % (ni napaka!).
2) Inštalirane moči: 2,8 GW, 2,9 je v izgradnji, 7 GW je načrtovanih.
3) Najbolj priljubljena tehnologija so parabolični reflektorji, vendar postajajo vse bolj priljubljeni stolpni koncentratorji in koncentratorji Fresnelove leče.

Zdaj več podrobnosti. Trg raste takole:


(v svetlo rjavi in ​​rjavi barvi: instalirana in letna instalirana moč (GW) CSP. Vir: Photon International 12/2012)

Kako se bodo razvijale tehnologije CSP? Poglejmo to sliko:


(razlaga “legende” od leve proti desni: splošno, parabolični reflektorji, stolpi, parabolične antene, linearni Fresnelovi reflektorji. Prvi diagram je za konec leta 2012, drugi: v gradnji, zadnji: v načrtu)

Očitno so parabolični reflektorji »danes«, koncentratorski stolpi pa bodo popularni »jutri«. Največji projekt, ki se danes gradi na tem območju, je 392 MW Ivanpah Solar Electric Generating Station v južni Kaliforniji. 170.000 ogledal bo usmerilo svetlobo na stolpe.

CLFR postopoma ponovno osvaja trg: rast je od 1 do 7 %. Največji projekt na tem območju je 100 MW v Rajasthanu, ki ga izvaja Avera Solar.

Kaj so parabolični reflektorji?

To je sistem, kjer parabolična zrcala, ki se vrtijo vzdolž svoje osi, fokusirajo sončni žarki na toplotno absorbirajočo cev. Ta sistem vam omogoča 100-kratno koncentracijo in segrevanje hladilne tekočine (posebno olje) do 400 stopinj. Prek toplotnega izmenjevalnika vroče olje sprosti energijo pari, ta pa vrti turbino. Novejši sistemi na tem področju lahko vključujejo baterijo v obliki rezervoarja za staljeno sol (do 8 ur). Sistem je že dobro poznan (že od 80. let).

Slabosti in prednosti:

1. preizkušena tehnologija.


2. Toda visoki stroški glede na druge, "zelene" vire (na primer PV).


3. Toda nizka temperatura hladilne tekočine.


4. Toda v nekaterih primerih takšni sistemi zahtevajo oskrbo z vodo, kar v puščavskih razmerah ni enostavno.


5. Vendar pa mesto namestitve ne sme imeti naklona, ​​večjega od 1%.

Slabosti in prednosti:

1. Omogoča doseganje višjih temperatur, večjo učinkovitost, nižje stroške energije kot parabolični reflektorji.


2. Ne zahtevajte ultra ravnih pokrajin (lahko namestite pri naklonu 5 %).


3. Zaloga energije v rezervoarju s staljeno soljo je do 15 ur.


4. Toda zgodovina uporabe takih sistemov je krajša in je zato tveganje kreditiranja večje.


5. Ampak, cena je še vedno visoka.

Kaj so koncentratorski sistemi z linearnimi Fresnelovimi reflektorji?
Je več enostavni sistemi v primerjavi s paraboličnimi kanali. Svetlobo koncentrirajo 30-krat, za prenos toplote pa uporabljajo vodo namesto olja.

Slabosti in prednosti:
Preprost dizajn, nizki stroški energije.
Toda visoko tehnološko tveganje: tehnologija še ni bila testirana kot parabolični reflektorji.

Koncentratorji se danes borijo za obstoj: na ta trg pritiskajo vse cenejši sončni kolektorji, ki so že postali običajni.

• 1 instalirani vat iz koncentratorjev danes stane približno 5 USD (parabolični koncentratorji),


• 1 instalirani vat za koncentratorske stolpe je približno 7 $ (cena ostane enaka, če je energija shranjena v talini peska za 6-7 ur, 10 $, če je oskrba za 12-15 ur).


• 1 nameščeni vat za navadne plošče je približno 1 USD.

Ne smemo pa pozabiti, da gre za precej mlajšo panogo, ki stopa po poti tradicionalne fotovoltaike izpred 10 let. Na tem področju obstaja možnost znižanja cen in prepričan sem, da bo za vse tehnologije dovolj »mesta pod soncem«.

Spomnim pa se tudi optimizma, s katerim se je Siemens lotil koncentratorjev (Siemens je pred kratkim napovedal opustitev dela na tem področju) in navdušenja na področju tankoplastne silicijeve fotovoltaike. V obeh primerih se je okno priložnosti s pokom zaprlo za številne žepe.

Pogovorimo se o pomanjkljivostih. Ogledala je treba očistiti. Poleg tega mora biti njihova površina idealna in takšna mora tudi ostati. ves čas delovanje postaje.


(čiščenje

Objavljeno 8. 9. 2013

Vsi se zanimajo za alternativno energijo velika količina veliki umi. Jaz nisem izjema. 🙂

Vse se je začelo s preprostim vprašanjem: "Ali je brezkrtačni motor mogoče spremeniti v generator?"
-Lahko. Kaj za?
-Naredi vetrni generator.

Vetrnica za pridobivanje električne energije ni zelo priročna rešitev. Spremenljiva sila vetra, polnilno napravo, baterije, inverterji, veliko poceni opreme. V poenostavljeni shemi se vetrnica "odlično" spopade z ogrevalno vodo. Ker je obremenitev deset in absolutno ni zahtevna glede parametrov električne energije, ki se ji dobavlja. Znebite se lahko zapletene, drage elektronike. Toda izračuni so pokazali znatne stroške zasnove za vrtenje 500-vatnega generatorja.
Moč, ki jo prenaša veter, se izračuna po formuli P=0,6*S*V 3, kjer:
p- moč, Watt
S- Površina, m2
V– hitrost vetra, m/s

Veter, ki piha na 1 m2 s hitrostjo 2 m/s, “nosi” 4,8 vatov energije. Če se hitrost vetra poveča na 10 m/s, se moč poveča na 600 vatov. Najboljši vetrni generatorji imajo učinkovitost 40-45%. Ob upoštevanju tega za 500 W generator z vetrom recimo 5 m/s. Površina, ki jo pometa propeler vetrnega generatorja, mora biti približno 12 kvadratnih metrov. Kar ustreza vijaku s premerom skoraj 4 metre! Veliko denarja je malo koristno. Sem dodajte še potrebo po pridobitvi dovoljenja (omejitev hrupa). Mimogrede, v nekaterih državah je treba namestitev vetrne turbine uskladiti celo z ornitologi.

Potem pa sem se spomnila na Sonce! To nam daje veliko energije. Na to sem prvič pomislil po letenju nad zamrznjenim rezervoarjem. Ko sem zagledal gmoto ledu, debelo več kot meter in veliko 15 krat 50 kilometrov, sem pomislil: "To je veliko ledu!" Kako dolgo ga je treba segrevati, da se stopi!?” In vse to bo Sonce naredilo v petnajstih dneh. V referenčnih knjigah lahko najdete gostoto energije, ki doseže površino zemlje. Številka približno 1 kilovat na kvadratni meter zveni mamljivo. Ampak to je na ekvatorju na jasen dan. Kako smotrno je izkoriščanje sončne energije za gospodarske potrebe v naših zemljepisnih širinah (osrednji del Ukrajine), z uporabo razpoložljivih materialov?

Kakšno dejansko moč, ob upoštevanju vseh izgub, lahko dobimo iz njega? kvadratni meter?

Da bi razjasnil to vprašanje, sem naredil prvi parabolični koncentrator toplote iz kartona (fokus v skledi parabole). Vzorec sektorjev sem prekrila z navadno folijo za živila. Jasno je, da sta kakovost površine in celo odsevne sposobnosti folije zelo daleč od idealne.

Toda naloga je bila natančno segreti določeno količino vode z metodami "kolektivne kmetije", da bi ugotovili, kakšno moč bi lahko dobili ob upoštevanju vseh izgub. Vzorec je mogoče izračunati z Excelovo datoteko, ki sem jo našel na internetu od tistih, ki radi sami sestavljajo parabolične antene.
Če poznate količino vode, njeno toplotno kapaciteto, začetno in končno temperaturo, lahko izračunate količino toplote, porabljeno za ogrevanje. In če poznate čas ogrevanja, lahko izračunate moč. Če poznate dimenzije koncentratorja, lahko ugotovite, kakšno praktično moč lahko pridobite z enega kvadratnega metra površine, na katero pade sončna svetloba.

Kot prostornino za vodo smo vzeli polovico aluminijaste pločevinke, ki je bila zunaj pobarvana s črno barvo.

Posoda z vodo je postavljena v žarišče paraboličnega sončnega koncentratorja. Sončni koncentrator je usmerjen proti soncu.

Poskus št. 1

je potekal konec maja okoli 7. ure zjutraj. Jutro še zdaleč ni idealen čas, a ravno zjutraj skozi okno mojega »laboratorija« posije sonce.

S premerom parabole 0,31 m izračuni so pokazali, da je bila pridobljena moč velikosti 13,3 W. Tisti. vsaj 177 vatov/m2 Pri tem je treba opozoriti, da krog odprt kozarec daleč od najboljšega najboljša možnost da bi dobili dober rezultat. Del energije gre za ogrevanje same pločevinke, del se seva v okolju, vključno z odnašanjem zračnih tokov. Na splošno lahko tudi v tako daleč od idealnih razmer vsaj nekaj dobite.

Poskus št. 2

Za drugi poskus, parabolo s premerom 0,6 m. Kovinski trak kupljen pri trgovina s strojno opremo. Njegove odsevne lastnosti so nekoliko boljše od aluminijaste folije za živila.

Parabola je imela daljšo goriščno razdaljo (gorišče izven sklede parabole).

To je omogočilo projiciranje žarkov na eno površino grelnika in doseganje višje temperature v žarišču. Parabola zlahka prežge list papirja v nekaj sekundah. Poskus je potekal okoli 7. ure zjutraj v začetku junija. Na podlagi rezultatov poskusa z enako prostornino vode in isto posodo sem prejel moč 28 vatov., kar ustreza približno 102 W/m2. To je manj kot v prvem poskusu. To pojasnjujejo s tem, da sončni žarki iz parabole niso povsod optimalno padali na okroglo površino kozarca. Nekateri žarki so šli mimo, nekateri so padli tangencialno. Kozarec je na eni strani hladil svež jutranji vetrič, na drugi pa grel. V prvem poskusu je bil kozarec segret z vseh strani, ker je bilo žarišče v posodi.

Poskus št. 3

Ko smo ugotovili, da je mogoče doseči spodoben rezultat z izdelavo pravega hladilnega telesa, je bila narejena naslednja zasnova: črno pobarvana pločevinka ima v notranjosti cevi za dovod in odvod vode. Hermetično zaprto s prozornim dvojnim steklom. Toplotno izolirana.

Splošna shema je naslednja:

Ogrevanje poteka na naslednji način: žarki iz sončnega koncentratorja ( 1 ) prodre skozi steklo v hladilno telo lahko ( 2 ), kjer se ob padcu na črno površino segreje. Voda v stiku s površino kozarca absorbira toploto. Steklo slabo prepušča infrardeče (toplotno) sevanje, zato so izgube toplotnega sevanja minimalne. Ker se steklo sčasoma segreje topla voda, in začne oddajati toploto, je bila uporabljena dvojna zasteklitev. Popolna možnost, če je med stekli vakuum, vendar je to doma težko doseči. Hrbtna stran pločevinke je toplotno izolirana s polistirensko peno, ki tudi omejuje sevanje toplotne energije v okolje.

Hladilnik ( 2 ) z uporabo cevi ( 4,5 ) je priključen na rezervoar ( 3 ) (v mojem primeru plastična steklenica). Dno rezervoarja je 0,3 m nad grelcem. Ta zasnova zagotavlja konvekcijo (samokroženje) vode v sistemu.

V idealnem primeru ekspanzijski rezervoar cevi pa morajo biti tudi toplotno izolirane. Poskus je potekal okoli 7. ure zjutraj sredi junija. Rezultati poskusa so naslednji: Moč 96,8 vatov, kar ustreza približno 342 vatov/m2

Tisti. Samo z optimizacijo zasnove hladilnega telesa se je učinkovitost sistema izboljšala za več kot 3-krat!

Pri izvajanju poskusov 1,2,3 je bilo usmerjanje parabole proti soncu ročno, »na oko«. Parabolo in grelne elemente smo držali z roko. Tisti. grelec ni bil vedno v središču parabole, saj se roke osebe utrudijo in začnejo iskati udobnejši položaj, kar s tehničnega vidika ni vedno pravilno.

Kot ste morda opazili, sem se z moje strani trudil zagotoviti odvratne pogoje za poskus. Daleč od tega idealne razmere, in sicer:
– neidealna površina koncentratorjev
– niso idealne odbojne lastnosti površin koncentratorja
– ni idealna orientacija proti soncu
– položaj grelnika ni idealen
– ni idealen čas za eksperiment (jutro)

ni moglo preprečiti, da bi dobili povsem sprejemljiv rezultat za vgradnjo iz odpadnega materiala.

Poskus št. 4

Nadalje grelni element je bil pritrjen nepremično glede na sončni koncentrator. To je omogočilo povečanje moči na 118 vatov, kar ustreza približno 419 vatov/m2. In to je v jutranje ure! Od 7 do 8 zjutraj!

Obstajajo tudi drugi načini ogrevanja vode s pomočjo sončnih kolektorjev. Zbiralniki z vakuumskimi cevmi so dragi, ploščati pa imajo velike temperaturne izgube v hladni sezoni. Uporaba solarnih koncentratorjev lahko reši te težave, vendar zahteva implementacijo mehanizma za orientacijo na Sonce. Vsaka metoda ima tako prednosti kot slabosti.

Sončno energijo je mogoče zbirati in uporabljati različne poti. Eden najpreprostejših in najučinkovitejših je zrcalni reflektor in koncentrator. Ni ga težko narediti sam.

Reflektor odbija sončne žarke in jih koncentrira na posodo z vodo. Segreje se in zavre, pri čemer nastane curek pare. Zasnova naprave je precej preprosta, glavna stvar je, da se ogledala samodejno vrtijo želeni kot in gledal sonce.

Nastala para se pošlje na primer v pečico za kuhanje, po ceveh za ogrevanje hiše, v turbino za proizvodnjo električne energije, v motor, hladilnik itd. Pravzaprav, če pogledate kateri koli proizvodni proces, je skoraj vsak njegov del mogoče pretvoriti v paro.

Doma narejen generator pare Solar-OSE na linearnih zrcalih, ki ga krmili plošča Arduino na konferenci francoskih proizvajalcev POC21, posvečeni domačim okoljskim projektom.

Pred kratkim so avtorji dali v javnost navodila za sestavljanje naprave pod licenco Creative Commons. Takšna kompaktna naprava z močjo 1 kW je kot nalašč za mala podjetja, zlasti v podeželje. Če združite več modulov, se moč večkrat poveča.

Po navedbah izdelovalcev bodo stroški vseh delov uparjalnika približno 2000 dolarjev, vendar je različne variante prihranki.

Predviden čas sestavljanja: 150 ur. En teden, tri osebe.

Navodila zagotavljajo celoten seznam in dimenzije vseh materialov ter orodja, potrebnega za delo.

Glede na načelo delovanja se sončni koncentratorji zelo razlikujejo od. Poleg tega so termosončne elektrarne zaradi številnih lastnosti veliko bolj učinkovite od fotovoltaičnih.

Naloga solarnega koncentratorja je usmeriti sončne žarke na posodo s hladilno tekočino, ki sta lahko na primer olje ali voda, ki dobro absorbirata sončno energijo. Metode koncentracije so različne: parabolično-cilindrični koncentratorji, parabolična zrcala ali heliocentrične instalacije v obliki stolpa.

V nekaterih koncentratorjih je sončno sevanje usmerjeno vzdolž goriščne črte, v drugih - na žariščno točko, kjer se nahaja sprejemnik. Ko se sončno sevanje odbije od večje površine na manjšo površino (sprejemno površino), toplota, hladilna tekočina absorbira toploto, ko se premika skozi sprejemnik. Sistem kot celota vsebuje tudi akumulacijski del in sistem za prenos energije.

Učinkovitost koncentratorjev se močno zmanjša v oblačnih obdobjih, saj se fokusira le direktno sončno sevanje. Prav zaradi tega takšni sistemi dosežejo največ visoka učinkovitost v regijah, kjer je stopnja insolacije še posebej visoka: v puščavah, blizu ekvatorja. Za povečanje učinkovitosti izrabe sončnega sevanja so koncentratorji opremljeni s posebnimi sledilniki in sledilnimi sistemi, ki zagotavljajo čim natančnejšo orientacijo koncentratorjev v smeri sonca.

Ker so stroški sončnih koncentratorjev visoki in sistemi za sledenje zahtevajo redno vzdrževanje, je njihova uporaba v veliki meri omejena industrijski sistemi proizvodnjo električne energije.

Takšne naprave se lahko uporabljajo v hibridnih sistemih v kombinaciji, na primer z ogljikovodikovim gorivom, potem bo sistem za shranjevanje zmanjšal stroške proizvedene električne energije. To bo postalo mogoče, saj se bo proizvodnja dogajala 24 ur na dan.

Parabolični cilindrični sončni koncentratorji Dolge so do 50 metrov in imajo videz podolgovate zrcalne parabole. Takšen koncentrator je sestavljen iz niza konkavnih zrcal, od katerih vsako zbira vzporedne sončne žarke in jih fokusira na določeno točko. Vzdolž takšne parabole je cev s hladilno tekočino nameščena tako, da so vsi žarki, ki jih odbijajo ogledala, osredotočeni nanjo. Za zmanjšanje toplotnih izgub je cev obdana s stekleno cevjo, ki je razpeta vzdolž goriščne črte valja.

Takšni koncentratorji so razporejeni v vrstah v smeri sever-jug in so seveda opremljeni s sistemi za sledenje soncu. Sevanje, usmerjeno v linijo, segreje hladilno tekočino na skoraj 400 stopinj; prehaja skozi toplotne izmenjevalnike, pri čemer nastaja para, ki vrti turbino generatorja.

Po pravici povedano je treba omeniti, da je fotocelica lahko nameščena tudi namesto cevi. Kljub dejstvu, da je pri fotocelicah velikost koncentratorjev lahko manjša, je to preobremenjeno z zmanjšanjem učinkovitosti in problemom pregrevanja, katerega rešitev zahteva razvoj visokokakovostnega hladilnega sistema.

V kalifornijski puščavi je bilo v 80. letih prejšnjega stoletja zgrajenih 9 elektrarn na parabolično-cilindričnih koncentratorjih s skupno močjo 354 MW. Nato je isto podjetje (Luz International) zgradilo tudi hibridno postajo SEGS I v Deggetteju z močjo 13,8 MW, ki je dodatno vključevala peči na zemeljski plin. Na splošno je podjetje od leta 1990 zgradilo hibridne elektrarne s skupno močjo 80 MW.

Razvoj sončne proizvodnje v paraboličnih cilindričnih elektrarnah poteka v Maroku, Mehiki, Alžiriji in drugih državah v razvoju s financiranjem Svetovne banke.

Strokovnjaki na koncu ugotavljajo, da so danes parabolično-cilindrične elektrarne tako po dobičkonosnosti kot učinkovitosti slabše od stolpnih in ploščatih sončnih elektrarn.

- To so parabolična zrcala, podobna satelitskim antenam, s katerimi se sončni žarki fokusirajo na sprejemnik, ki se nahaja v žarišču vsake takšne antene. Hkrati temperatura hladilne tekočine s to ogrevalno tehnologijo doseže 1000 stopinj. Hladilna tekočina se takoj dovaja v generator ali motor, ki je kombiniran s sprejemnikom. Tu se na primer uporabljajo motorji Stirling in Brayton, ki lahko bistveno povečajo zmogljivost takšnih sistemov, saj je optična učinkovitost visoka in začetni stroški nizki.

Svetovni rekord učinkovitosti solarne elektrarne s paraboličnim diskom je 29-odstotna učinkovitost, dosežena pri pretvorbi toplotne energije v električno energijo v elektrarni na disk v kombinaciji s Stirlingovim motorjem v Rancho Mirage.

Zahvaljujoč modularni zasnovi, solarni sistemi disk so zelo obetavni; omogočajo enostavno doseganje zahtevanih ravni moči tako za hibridne porabnike, ki so priključeni na komunalna omrežja, kot za avtonomne. Primer je projekt STEP, sestavljen iz 114 paraboličnih ogledal s premerom 7 metrov, ki se nahaja v zvezni državi Georgia.

Sistem proizvaja srednje, nizke in visok pritisk. Steam nizek pritisk se dovaja v klimatski sistem pletilne tovarne, srednjetlačna para za samo proizvodnjo pletenja, visokotlačna para pa direktno za pridobivanje električne energije.

Seveda so solarni koncentratorji v kombinaciji s Stirlingovim motorjem zanimivi za lastnike velikih energetskih podjetij. Tako Mednarodna korporacija Science Applications v sodelovanju s tremi energetskimi podjetji razvija sistem s Stirlingovim motorjem in paraboličnimi ogledali, ki lahko proizvede 25 kW električne energije.

Pri stolpnih sončnih elektrarnah s centralnim sprejemnikom je sončno sevanje usmerjeno na sprejemnik, ki se nahaja na vrhu stolpa.. Okoli stolpa je veliko število heliostatski reflektorji. Heliostati so opremljeni z dvoosnim sistemom za sledenje soncu, zahvaljujoč kateremu se vedno vrtijo tako, da so žarki nepremično koncentrirani na hladilnem telesu.

Sprejemnik absorbira termalna energija, ki nato vrti turbino generatorja.

Hladilna tekočina, ki kroži v sprejemniku, prenaša paro v hranilnik toplote. Običajno vodna para deluje s temperaturo 550 stopinj, zrak in druge plinaste snovi s temperaturo do 1000 stopinj, organske tekočine z nizkim vreliščem - pod 100 stopinj in tekoča kovina - do 800 stopinj.

Odvisno od namena postaje lahko para vrti turbino za proizvodnjo električne energije ali pa se neposredno uporablja v kakšni proizvodnji. Temperatura v sprejemniku se giblje od 538 do 1482 stopinj.

Stolpna elektrarna Solar One v južni Kaliforniji, ena prvih tovrstnih elektrarn, je sprva proizvajala elektriko preko vodno-parnega sistema in proizvedla 10 MW. Nato je bil podvržen posodobitvi, izboljšani sprejemnik, ki zdaj deluje na staljene soli, in sistem za shranjevanje toplote pa sta postala veliko učinkovitejša.

To je privedlo do stolpnih termoakumulacijskih elektrarn, ki pomenijo preboj v tehnologiji sončnih koncentratorjev: elektriko v taki elektrarni je mogoče proizvesti po potrebi, saj lahko termoakumulacijski sistem hrani toploto do 13 ur.

Tehnologija staljene soli omogoča shranjevanje sončne toplote pri 550 stopinjah, elektriko pa je zdaj mogoče proizvesti kadar koli v dnevu in v vsakem vremenu. Stolpna postaja Solar Two z močjo 10 MW je postala prototip industrijskih elektrarn te vrste. V prihodnosti - gradnja industrijskih postaj z zmogljivostjo od 30 do 200 MW za velika industrijska podjetja.

Obeti so ogromni, vendar razvoj ovirajo potreba po velikih površinah in visoki stroški gradnje industrijskih stolpnih postaj. Na primer, da bi postavili stolpno postajo s 100 megavati, potrebujemo 200 hektarjev, jedrska elektrarna, ki lahko proizvede 1000 megavatov električne energije, pa potrebuje le 50 hektarjev. Parabolično-cilindrične postaje (modularnega tipa) z nizko zmogljivostjo pa so stroškovno učinkovitejše od stolpnih.

Tako so stolpni in parabolični koncentratorji primerni za elektrarne z močjo od 30 MW do 200 MW, ki so priključene na omrežje. Modularni disk koncentratorji so primerni za avtonomno napajanje omrežja, ki potrebujejo le nekaj megavatov. Izdelava obeh stolpnih in diskovnih sistemov je draga, vendar zagotavljata zelo visoko učinkovitost.

Kot lahko vidimo, zavzemajo parabolični koncentratorji optimalen položaj kot najbolj obetavna tehnologija sončnih koncentratorjev za prihodnja leta.