Кула на слънчевата енергия

Слънчева кула - Електроцентрала. В слънчевите електроцентрали огледалата се използват за концентриране на слънчевата светлина и превръщането им в топлинна енергия). Този процес позволява да се постигнат температури над 1000 градуса по Целзий, които могат да се използват за генериране на електричество, наред с други неща.

Слънчевата енергия кулите генерират електрическа енергия от слънчева светлинафокусиране на концентрирана слънчева радиация върху монтиран на кула топлообменник (приемник). Системата използва стотици хиляди огледала за следене на слънце, наречени хелиостати, за да отразяват падащата слънчева светлина върху приемника. Тези инсталации са най-подходящи за приложения в мащаби от 30 до 400 MWe. В соларна кула от солена сол, течна сол при 290ºC (554ºF) се изпомпва от “студен” резервоар през приемника, където се нагрява до 565ºC (1049ºF) и след това в “горещ” резервоар за съхранение.

Когато е необходима мощност от централата, горещата сол се изпомпва на пара генерираща система който произвежда прегрята пара законвенционална турбина / генераторна система на Rankinecycle. От парогенератора солта се връща в студения резервоар, където се съхранява и евентуално се нагрява отново в приемника.

Фигура 1 е схематична диаграма на основните потоци на потока в соларна електроцентрала от стопена сол.

Определяне на оптимума размер на съхранение да отговарят на изискванията за експедиция на енергия е важна част от процеса на проектиране на системата. Резервоарите за съхранение могат да бъдат проектирани с достатъчен капацитет за захранване на турбина при пълна мощност до 13 часа.

Конфигурация на слънчевата кула

Фигура 1. Схема на системата на кулите за мощност в стопанска сол (Solar Two, базова конфигурация).

Гелиостатното поле, което обгражда кулата, еза оптимизиране на годишните показатели на централата. Полето и приемникът също са оразмерени в зависимост от нуждите на полезността. В една типична инсталация, събирането на слънчевата енергия се осъществява със скорост, която надвишава максималния, необходим за осигуряване на пара към турбината.

Със слънчева мощност от около 2.7, енергийна кула от разтопена сол, разположена в пустинята Калифорния Мохаве, може да бъде проектирана за фактор на годишен капацитет от около 65%. (Въз основа на симулации в национални лаборатории на Sandia с компютърен код на SOLERGY [1].) Следователно енергийната кула може потенциално да работи за 65% от годината, без да е необходимо резервно гориво. Без съхранение на енергия, слънчевите технологии се ограничават до фактори за годишен капацитет до 25%.

Изпращането на електроенергия откулата за разтопена сол е илюстрирана на фигура 2, която показва способността за отделяне на товара за типичен ден в Южна Калифорния. Фигурата показва интензивността на слънчевата енергия, енергията, съхранявана в горещия резервоар, и електрическата мощност като функция от времето на деня. В този пример слънчевата инсталация започва да събира топлинна енергия скоро след изгрев слънце и я съхранява в горещия резервоар, като акумулира енергия в резервоара през целия ден. В отговор на търсенето на пиково натоварване на решетката, турбината се включва в 1:00 PM и продължава да генерира мощност до 11 PM.

Фигура 2. Възможност за диспечерска дейност на енергийни кули от стопена сол

Поради съхранението, изходната мощност оттурбинният генератор остава постоянен чрез колебания в слънчевата интензивност и докато цялата енергия, съхранявана в горещия резервоар, не е изчерпана. Съхранението и изпращането на енергия са много важни за успеха на технологията на кулата за слънчева енергия, а разтопената сол се смята, че е от ключово значение за рентабилното съхранение на енергия.

Електрическите кули трябва да бъдат големи, за да бъдат икономични. Енергийните кули не са модулни и не могат да бъдат построени в по-малки размери на съдове / Стърлинг или чрез електрически инсталации и да са икономически конкурентни, но използват конвенционален енергиен блок и могат лесно да изпращат мощност, когато се съхранява.

В САЩ Югозападът е идеален заенергийните кули заради високото ниво на слънчеви бани и относително ниски разходи за земя. Подобни местоположения в Северна Африка, Мексико, Южна Америка, Близкия изток и Индия също са подходящи за енергийни кули.

Предимства на системата -Съхранение на енергия

Наличието на евтина и ефективна система за съхраняване на енергия може да даде на енергийните кули конкурентно предимство.

Таблица 2 осигурява сравнение на прогнозните разходи, производителност и продължителност на живота на технологиите за съхранение на слънчева енергия за хипотетични електроцентрали с мощност 200 MW [5,6].

Топлоенергията в енергийната кула позволяваелектроенергията да бъде изпращана към мрежата, когато търсенето на енергия е най-високо, като по този начин се увеличава паричната стойност на електроенергията. Подобно на хидроцентралите, енергийните кули със складиране на сол се считат за диспечерски, а не като периодична електроцентрала за възобновяема енергия.

Например, Южна Калифорния Едисън компаниядава на централата заплащане на капацитет, ако е в състояние да изпълни изискването за диспечерски способности: коефициент на капацитет 80% от обяд до 18:00, от понеделник до петък, от юни до септември.

Докато бъдещото нерегулирано пазарно място може да признае тази стойност по различен начин, енергията, доставена по време на пикови периоди, със сигурност ще бъде по-ценна.

Освен това енергията може да се изпраща, топлиннаСъхранението също така дава на дизайнера на централата свобода да разработва електроцентрали с широк спектър от фактори на капацитета, за да отговори на нуждите на комуналната мрежа. Чрез променяне на размера на слънчевото поле, слънчевия приемник и размера на топлинното съхранение, инсталациите могат да бъдат проектирани с фактори за годишен капацитет между 20 и 65% (вж. Фигура 6).

Икономическите проучвания показват, че енергията се увеличаваразходите се намаляват чрез добавяне на повече съхранение до ограничение от около 13 часа (~ 65% коефициент на капацитет). Макар да е вярно, че съхранението увеличава цената на инсталацията, е вярно също така, че заводите с по-висок коефициент на мощност имат по-добро икономическо използване на турбината и друг баланс на оборудването на завода.

Тъй като съхранението на сол е евтино, намаляването на LEC се дължи на увеличеното използване на турбината, което компенсира увеличената цена поради добавянето на съхранение.

Фигура 6. В кулата на слънчевата енергия може да бъде променена конструкцията на завода, за да се постигнат различни фактори на капацитета.

За увеличаване на коефициента на капацитет за дадена турбинаразмерът, дизайнерът би (1) увеличава броя на хелиостатите, (2) увеличава топлинните резервоари, (3) повдига кулата и (4) увеличава размерите на приемника.