Нерӯи офтобии мутамарказ: ҳалли энергетикӣ барои оянда

Дар солҳои охир, ҷустуҷӯ барои ҳалли устувори энергетикӣ ба технологияҳои инноватсионӣ оварда расонд, ки яке аз онҳо Нерӯи консентратсионии офтобӣ (CSP) мебошад. Бар хилофи анъанавӣ панелҳои офтобӣ, ки нури офтобро мустақиман ба нерӯи барқ ​​табдил медиҳанд, Системаҳои CSP оинаҳо ё линзаҳоро истифода мебаранд, то нури офтобро ба як минтақаи хурд мутамарказ кунанд ва гармиро тавлид кунанд, ки онро ба нерӯи барқ ​​табдил додан мумкин аст.

Фаҳмидани нерӯи мутамарказшудаи офтобӣ (CSP)

Нерӯи офтобии мутамарказ (CSP) технологияи барқароршавандаи энергия аст, ки оинаҳо ё линзаҳо барои тамаркуз кардани нури офтоб ба як минтақаи хурд барои тавлиди гармӣ истифода мекунад. Ин гармӣ маъмулан барои тавлиди буғ истифода мешавад, ки турбинаро ба генератор пайваст мекунад ва ба ин васила нерӯи барқ ​​тавлид мекунад. Системаҳои CSP аз панелҳои анъанавии офтобии фотоэлектрикӣ (PV) фарқ мекунанд, зеро онҳо ба гармӣ такя мекунанд, на нерӯи барқ, ки тавассути табдил додани нури офтоб ба нерӯи ҷараёни мустақим (DC) тавлид мешавад.

Чӣ тавр CSP кор мекунад:

1. Консентратсияи нури офтоб:

   • Оинаҳо ё линзаҳо нури офтобро ба а қабулкунаки дар пункти марказй вокеъ гардидааст.
   • Намудҳои маъмултарини системаҳои CSP иборатанд аз ҷӯйборҳои параболӣ, манораҳои энергияи офтобӣ, хӯрокҳои параболӣва Рефлекторҳои Fresnel.

2. Истеҳсоли гармӣ:

   • Нури консентратсияи офтоб ба вуҷуд меояд гармии баланд дар қабулкунанда.
   • Сипас ин гармӣ ба моеъи корӣ (ба монанди об, равған ё намаки гудохта) интиқол дода мешавад.

3. Насли эҷодӣ:

   • Гармии моеъ барои тавлиди буғ истифода мешавад, ки а whirl ба як генератори барқӣ.
   • Интихобан, баъзе системаҳои CSP муҳаррики Стирлингро истифода мебаранд, ки аз гармӣ барои тавлиди нерӯи механикӣ кор мекунад.

4. Захираи энергия:

   • Системаҳои CSP аксар вақт бо онҳо муҷаҳҳаз карда мешаванд анбори гармӣ барои нигоҳ доштани гармии зиёдатӣ барои тавлиди нерӯи барқ ​​​​дар давраҳои абрнок ё шабона.
   • Намаки гудохта маъмулан барои нигоҳдорӣ истифода мешавад, зеро он метавонад гармиро барои соатҳо бирӯяд ва нигоҳ дорад ва ба нерӯгоҳ имкон медиҳад, ки ҳатто ҳангоми нурпошии офтоб нерӯи барқ ​​тавлид кунад.

Намудҳои нерӯи консентратсионии офтобӣ (CSP)

Якчанд намудҳои гуногуни системаҳои консентратсионии нерӯи офтобӣ (CSP) мавҷуданд, ки ҳар яке бо тарҳи беназири худ ва усули гирифтани нури офтоб. Биёед намудҳои асосии технологияҳои CSP-ро муфассалтар дида бароем:

Рефлекторҳои хаттии Френел (LFR)

Рефлекторҳои хаттии Френел оинаҳои дароз ва ҳамворро истифода мебаранд, то нури офтобро ба найчаи қабулкунанда дар болои оинаҳо тамаркуз кунанд. Ин оинаҳо ҳаракати офтобро дар саросари осмон пайгирӣ мекунанд ва кафолат медиҳанд, ки нури офтоб дар давоми рӯз мутамарказ мешавад. Гармие, ки дар найчаи қабулкунанда тавлид мешавад, моеъро гарм мекунад, ки баъдан барои тавлиди буғ барои тавлиди нерӯи барқ ​​истифода мешавад. Системаҳои LFR одатан нисбат ба дигар технологияҳои CSP сохтан арзонтаранд ва ин онҳоро як варианти ҷолиб мегардонад лоиҳаҳои микёси коммуналӣ.

Коллекторҳои табақҳои параболӣ (PDC)

Коллекторҳои табақҳои параболӣ аз оинаи табақшакл иборатанд, ки нури офтобро ба қабулкунандае, ки дар нуқтаи марказии табақ ҷойгир аст, равона мекунад. Ин насб имкон медиҳад, ки ҳарорати баланд ба даст оварда шавад ва имкон медиҳад, ки бо истифода аз муҳаррики Стирлинг ё турбинаи буғӣ нерӯи барқ ​​тавлид карда шавад. Гарчанде ки системаҳои PDC метавонанд хеле самаранок бошанд ва ҳатто дар миқёси хурдтар нерӯи барқ ​​истеҳсол кунанд, онҳо дар муқоиса бо дигар намудҳои CSP аксар вақт мураккабтар ва гаронтар буда, истифодаи васеъи онҳоро маҳдуд мекунанд.

Коллекторҳои параболӣ (PTC)

Коллекторҳои Parabolic Trough яке аз технологияҳои маъмултарини CSP мебошанд. Дар ин тарҳ, оинаҳои параболӣ нури офтобро ба найчаи қабулкунанда, ки бо моеъи интиқоли гармӣ пур шудааст, равона мекунанд. Вақте ки моеъ гарм мешавад, он ба гармкунаки гармӣ интиқол дода мешавад, ки дар он барои рондани турбина буғ истеҳсол мекунад. Системаҳои PTC бо эътимоднокӣ ва самаранокии худ маълуманд ва онҳо аксар вақт дар он ҷойгир карда мешаванд станцияхои калони электрикии офтобй, таъмин намудани миқдори зиёди энергия.

Манораҳои нерӯи офтобӣ (ST)

Манораҳои нерӯи офтобӣ ё манораҳои гармидиҳии офтобӣ як қатор оинаҳоро (гелиостатҳо) истифода мебаранд, ки офтобро пайгирӣ мекунанд ва нури офтобро ба бурҷи марказӣ инъикос мекунанд. Дар болои манора приёмник нури концентрацияшудаи офтобро чамъ карда, моеъеро гарм мекунад, ки аз он барои хосил кардани буг барои кувваи электр истифода бурдан мумкин аст. Ин навъи системаи CSP метавонад ҳарорати хеле баландро ба даст орад ва қодир аст, ки энергияро самаранок захира кунад ва онро як варианти тавоно барои тавлиди миқёси бузурги нерӯи офтобӣ кунад.

Афзалиятҳо ва нуқсонҳои нерӯи мутамаркази офтобӣ (CSP)

афзалиятҳо

1. Самаранокии баланд: Системаҳои CSP метавонанд дар табдил додани энергияи офтоб ба нерӯи барқ, махсусан ҳангоми пайвастшавӣ бо захираи энергияи гармӣ ба самаранокии баланд ноил шаванд. Ин ба онҳо имкон медиҳад, ки миқдори зиёди нерӯи барқро тавлид кунанд.

2. Қобилияти нигоҳдории энергия: Яке аз хусусиятҳои барҷастаи CSP қобилияти нигоҳ доштани энергияи гармӣ мебошад. Ин маънои онро дорад, ки нерӯгоҳҳои CSP метавонанд ҳатто вақте ки офтоб намедурахшад, нерӯи барқ ​​истеҳсол кунанд ва дар муқоиса бо панелҳои анъанавии офтобӣ таъминоти боэътимоди энергияро таъмин кунанд.

3. Насли миқёси калон: Технологияи CSP махсусан барои лоиҳаҳои миқёси коммуналӣ мувофиқ аст. Он метавонад миқдори зиёди нерӯи барқро тавлид кунад, ки онро барои қонеъ кардани ниёзҳои энергетикии шаҳрҳо ва саноат як варианти қобили қабул гардонад.

4. Коҳиши партовҳои газҳои гулхонаӣ: Бо истифода аз энергияи офтоб, системаҳои CSP ба коҳиши партовҳои газҳои гулхонаӣ дар муқоиса бо нерӯгоҳҳои сӯзишвории истихроҷшаванда мусоидат намуда, дар коҳиш додани тағирёбии иқлим нақши муҳим мебозанд.

5. Потенсиал барои системаҳои гибридӣ: CSP метавонад бо дигар манбаъҳои энергия, аз қабили гази табиӣ, барои эҷоди системаҳои гибридӣ, ки эътимоднокӣ ва самаранокии энергияро афзоиш медиҳанд, ҳамгиро карда шавад.

нуқсонҳои

1. Нури бевоситаи офтобро талаб мекунад: Технологияи CSP дар минтақаҳое самараноктар аст, ки нури бевоситаи офтобии фаровон доранд. Он барои тавлиди нерӯи барқ ​​дар рӯзҳои абрнок ё боронӣ мубориза мебарад, ки метавонад татбиқи онро дар иқлими камтар офтобӣ маҳдуд кунад.

2. Хароҷоти баланди ибтидоӣ: Сармоягузории ибтидоӣ барои системаҳои CSP метавонад назаррас бошад. Арзиши оинаҳо, замин ва инфрасохтор метавонад баланд бошад, ки барои баъзе таҳиягарон монеа шуда метавонад.

3. Масъалахои истифодаи замин ва об: Нерӯгоҳҳои CSP барои ҷойгир кардани массивҳои офтобӣ миқдори зиёди заминро талаб мекунанд. Илова бар ин, бисёре аз системаҳои CSP обро барои хунуккунӣ истифода мебаранд, ки боиси нигарониҳо дар минтақаҳои хушке, ки захираҳои об маҳдуданд, ба миён меоянд.

4. Нигоҳдорӣ ва мураккабии амалиётӣ: Қисмҳои механикии системаҳои CSP, аз қабили оинаҳо ва системаҳои пайгирӣ, барои таъмини кори беҳтарин ба нигоҳубини мунтазам ниёз доранд. Ин метавонад боиси афзоиши мураккабии амалиёт ва хароҷот гардад.

5. Мутобиқати маҳдуди ҷуғрофӣ: CSP барои ҳама маконҳои ҷуғрофӣ мувофиқ нест. Минтақаҳои дорои нури офтобии маҳдуд, абрҳои баланд ё ҳавои номусоид метавонанд аз ин технология ба қадри минтақаҳои офтобӣ баҳра набаранд.

Лоиҳаҳои назарраси мутамарказшудаи нерӯи офтобӣ дар саросари ҷаҳон

Технологияи консентратсионии нерӯи офтобӣ (CSP) дар саросари ҷаҳон густариши назаррасро мушоҳида кард ва якчанд лоиҳаҳои назаррас, ки потенсиали онро барои тавлиди энергияи васеъ намоиш медиҳанд. Инҳоянд чанд лоиҳаи намояндагии CSP:

1. Системаи тавлиди барқи офтобии Иванпа (ИМА)

Воқеъ дар биёбони Mojave Калифорния, the Системаи тавлиди барқи офтобии Иванпа яке аз калонтарин корхонаҳои CSP дар ҷаҳон аст. Он дорои се манораи энергияи офтобӣ буда, иқтидори умумии 392 мегаватт (МВт) дорад. Корхона беш аз 300,000 2014 оинаро барои тамаркуз кардани нури офтоб ба дегҳои дар болои манораҳо ҷойгиршуда истифода мебарад. Ivanpah дар соли 140,000 ба фаъолият оғоз кард ва қодир аст, ки нерӯи барқи кофӣ тавлид кунад, то тақрибан XNUMX XNUMX хонаро таъмин кунад ва партобҳои карбонро ба таври назаррас коҳиш диҳад.

2. Маҷмааи офтобии консентратсионии Нур (Марокаш)

Дар Маҷмааи офтобии консентратсионии Нур, воқеъ дар наздикии Ouarzazate, яке аз бузургтарин лоиҳаҳои офтобӣ дар ҷаҳон аст. Он аз чор марҳила иборат буда, иқтидори умумии насбшуда 580 МВт мебошад. Лоиҳа маҷмӯи технологияҳои параболӣ ва манораҳои офтобиро истифода мебарад. Интизор меравад, ки ҳангоми пурра ба кор даромадани Нур беш аз як миллион нафарро бо нерӯи барқ ​​таъмин кунад ва ҳамасола тақрибан 760,000 2 тонна партовҳои CO2016-ро ҷуброн кунад. Марҳилаи аввали он, Нури I, соли XNUMX ба кор шурӯъ кард.

3. Лоиҳаи Энергияи офтобии Crescent Dunes (ИМА)

Дар Crescent Dunes Energy Solar Лоиҳа, ки дар Невада ҷойгир аст, тарҳи манораи офтобиро истифода мебарад ва иқтидори 110 МВт мебошад. Ин иншоот дорои системаи беназири нигоҳдории энергияи гармӣ мебошад, ки имкон медиҳад ҳатто пас аз ғуруби офтоб нерӯи барқро таъмин кунад. Crescent Dunes метавонад тақрибан 75,000 2015 хонаро бо нерӯи барқ ​​таъмин кунад, ки қобилияти нигоҳ доштани энергияро барои чанд соат нигоҳ дошта, онро ба манбаи боэътимоди энергияи барқароршаванда табдил медиҳад. Лоиҳа фаъолияташро соли XNUMX оғоз намуда, як бозигари калидӣ дар пешбурди технологияҳои нигоҳдории энергия мебошад.

4. Истгоҳи тавлиди Солана (ИМА)

Инчунин дар Аризона ҷойгир шудааст Истгоҳи тавлиди Солана иқтидори он 280 МВт буда, бо технологияи ҷӯйборҳои параболии худ намоён аст. Ин нерӯгоҳ дорои системаи нигоҳдории энергияи гармӣ мебошад, ки имкон медиҳад, ки пас аз ғуруби офтоб шаш соат нерӯи барқ ​​таъмин кунад. Солана метавонад ҳамасола тақрибан 70,000 2013 хонаро бо нерӯи барқ ​​таъмин кунад ва дар коҳиши партовҳои газҳои гулхонаӣ саҳми назаррас мегузорад. Ин иншоот соли XNUMX ба фаъолият оғоз кард ва дар нишон додани қобилиятнокии CSP бо нигоҳдорӣ нақши муҳим дошт.

5. Корхонаи термосолярии Gemasolar (Испания)

Дар Заводи Gemasolar, воқеъ дар Андалусия, Испания аввалин корхонаи тичоратиест, ки технологияи манораи марказиро бо захираи намаки гудохта истифода мебарад. Он дорои иқтидори 20 МВт буда, ба шарофати қобилияти нигоҳдории гармидиҳии худ, ҳатто шабона метавонад пайваста энергияро таъмин кунад. Gemasolar метавонад тақрибан 25,000 15 хонаро бо нерӯи барқ ​​таъмин кунад ва рекорди назарраси амалиётӣ бо зиёда аз 2011 соат тавлиди пайвастаи энергия ба даст овард. Корхона соли XNUMX ба кор шурӯъ кард ва намунаи лоиҳаҳои ояндаи CSP гардид.

Арзиши нерӯи офтобии мутамарказ

Арзиши системаҳои CSP маъмулан аз рӯи арзиши баробаркардашудаи нерӯи барқ ​​(LCOE) чен карда мешавад, ки арзиши миёнаи як мегаватт-соат (МВт/соат) нерӯи барқро, ки дар тӯли мӯҳлати амали лоиҳа тавлид мешавад, инъикос мекунад. Тибқи гузориши Агентии Байналмилалии Энергияи Таҷдидшаванда (IRENA), LCOE барои технологияи CSP дар соли 2021 вобаста ба технология ва хусусиятҳои мушаххаси лоиҳа тақрибан аз 60 то 120 доллар барои як МВт/соат буд.

Муқоиса бо дигар манбаъҳои барқароршавандаи энергия

1. Нерӯи шамол: LCOE барои нерӯи шамоли хушкӣ одатан нисбат ба CSP пасттар аст. То соли 2021, LCOE барои шамоли хушкӣ аз 30 то 60 доллар барои як МВт-соат буд, ки онро яке аз манбаъҳои аз ҳама камхарҷи барқароршавандаи энергияи дастрас табдил дод.

2. Гидроэнергетика: Гидроэнергетика одатан дорои LCOE-и рақобатпазир аст, ки аз $30 то $50 барои як МВт-соат аст. Аммо, ин ба таври назаррас вобаста ба ҷойгиршавии ҷуғрофӣ, андозаи иншоот ва мулоҳизаҳои экологӣ фарқ мекунад.

3. Фотоэлектрикҳои офтобӣ (PV): Арзиши PV офтобӣ дар солҳои охир ба таври назаррас коҳиш ёфт. Дар соли 2021, LCOE барои системаҳои миқёси PV офтобӣ тақрибан аз 30 то 50 доллар барои як МВт-соат буд, ки онро ҳам бо нерӯи шамол ва ҳам бо нерӯи обӣ рақобатпазир мегардонад. Паст шудани арзиши панелҳои офтобӣ ва пешрафти технология ба ин тамоюл мусоидат кардааст.

Оё нерӯи офтобии мутамарказ барои истифодаи хона мувофиқ аст?

Нерӯи консентратсионии офтобӣ (CSP) пеш аз ҳама барои амалиётҳои миқёси коммуналӣ тарҳрезӣ шудааст, ки онро барои барномаҳои истиқоматӣ ғайриимкон мегардонад. Системаҳои CSP майдонҳои калони замин ва шароити мушаххасро талаб мекунанд, ба монанди нури фаровони бевоситаи офтоб, ки маъмулан барои хонаҳои инфиродӣ қобили иҷро нестанд. Мушкилот ва хароҷоти марбут ба насби технологияи CSP дар миқёси хурд истифодаи онро барои мақсадҳои истиқоматӣ минбаъд маҳдуд мекунад.

Агар шумо ба истифодаи энергияи барқароршаванда дар хона таваҷҷӯҳ дошта бошед, беҳтарин вариант ин аст панелҳои офтобии болои бом. Ин системаҳо махсусан барои истифодаи манзил пешбинӣ шудаанд ва метавонанд бе зарурати замини васеъ ё инфрасохтори васеъ нури офтобро ба нерӯи барқ ​​табдил диҳанд. Панелҳои офтобии болои бом метавонанд нерӯи кофӣ тавлид кунанд, то хонаи шуморо бо барқ ​​таъмин кунад, вобастагӣ ба нерӯи барқро коҳиш диҳад ва хароҷоти барқро кам кунад.

At Шиелден, мо сифати баландро пешкаш менамоем 10 кВт системаи офтобӣ барои эхтиёчоти истикоматй. Ин система як ҳалли боэътимоди истифодаи энергияи офтобиро таъмин мекунад ва кафолат медиҳад, ки шумо метавонед аз нерӯи офтоб мустақиман аз болои боми худ истифода баред. Бо имтиёзҳои иловагии ҳавасмандгардонии андоз ва сарфаи энергия, гузариш ба системаи энергияи офтобӣ метавонад як сармоягузории оқилона барои хонаи шумо бошад.