תחנות כוח סולאריות. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

תחנות כוח סולאריות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

הכמות הכוללת של אנרגיית השמש המגיעה לפני כדור הארץ תוך שבוע עולה על האנרגיה של כל מאגרי הנפט, הגז, הפחם והאורניום בעולם. ניתן לאגור חום סולארי בדרכים רבות. טכנולוגיות מודרניות כוללות רכזים פרבוליים, מראות פרבוליות סולאריות ומגדלי חשמל סולאריים. ניתן לשלב אותם עם מפעלי בעירה של דלק מאובנים ובמקרים מסוימים להתאים אותם לאגירת חום. היתרון העיקרי של הכלאה ואחסון תרמי שכזה הוא שטכנולוגיה כזו יכולה לספק תזמון של ייצור חשמל (כלומר, ייצור חשמל יכול להתבצע בזמנים שבהם יש צורך בכך). הכלאה ואגירת חום יכולים להגדיל את הערך הכלכלי של החשמל המיוצר ולהפחית את העלות הממוצעת שלו.

רכז פרבולי שמש

תחנות כוח סולאריות

מתקנים אלה משתמשים במראות פרבוליות (מגשים) המרכזות את אור השמש על גבי צינורות קליטה המכילים נוזל קירור. נוזל זה מחומם לכמעט 400 מעלות צלזיוס ונשאב דרך סדרה של מחליפי חום; זה מייצר קיטור מחומם-על המניע טורבוגנרטור רגיל לייצור חשמל. כדי להפחית את איבוד החום, ניתן להקיף את הצינור המקבל בצינור זכוכית שקוף הממוקם לאורך קו המוקד של הגליל. בדרך כלל, מתקנים כאלה כוללים מערכות מעקב סולאריות חד ציר או דו ציר. במקרים נדירים הם נייחים.

נבנה בשנות ה-80 במדבר של דרום קליפורניה על ידי לוז אינטרנשיונל, תשע מהמערכות הללו יוצרות את המתקן הגדול ביותר להפקת חשמל תרמי סולארי עד כה. תחנות כוח אלו מספקות חשמל לרשת החשמל של דרום קליפורניה. עוד בשנת 1984, לוז אינטרנשיונל התקינה את מערכת ייצור האנרגיה הסולארית Solar Electric Generating System I (או SEGS I) בהספק של 13,8 MW ב-Daggette (דרום קליפורניה). בצינורות הקליטה, השמן חומם לטמפרטורה של 343 מעלות צלזיוס ונוצר קיטור להפקת חשמל. עיצוב "SEGS I" סיפק 6 שעות של אחסון חום. היא השתמשה בתנורי גז טבעי, ששימשו בהיעדר קרינת שמש. אותה חברה בנתה תחנות כוח דומות "SEGS II - VII" בהספק של 30 מגוואט. בשנת 1990, "SEGS VIII ו-IX" נבנו באגם הארפר, כל אחד בהספק של 80 MW.

תחנות כוח סולאריות

הערכות הטכנולוגיה מראות כי היא יקרה יותר מתחנות כוח סולאריות מסוג מגדל וצלחת (ראה להלן), בעיקר בשל ריכוז נמוך יותר של קרינת השמש, ולכן טמפרטורות נמוכות יותר ובהתאם, יעילות. עם זאת, עם יותר ניסיון תפעולי, טכנולוגיה משופרת ועלויות תפעול מופחתות, רכזי פרבולי עשויים להיות הטכנולוגיה הזולה והאמינה ביותר של העתיד הקרוב.

סוג פלטה סולארית

תחנות כוח סולאריות

סוג זה של צמח סולארי הוא ערימה של מראות צלחות פרבוליות (בצורתן דומה לצלחת לוויין) הממקדות אנרגיית שמש אל מקלטים הממוקמים במוקד של כל צלחת. הנוזל במקלט מחומם עד 1000 מעלות ומשמש ישירות לייצור חשמל במנוע קטן וגנרטור המחוברים למקלט.

מנועי סטירלינג וברייטון נמצאים כעת בפיתוח. מספר מערכות פיילוט בטווח של 7 קילוואט עד 25 קילוואט פועלות בארצות הברית. יעילות אופטית גבוהה ועלות ראשונית נמוכה הופכות את מערכות המראה/מנוע ליעילות ביותר מכל הטכנולוגיות הסולאריות. מנוע הסטירלינג ומערכת המראות הפרבוליות מחזיקות בשיא העולמי להמרה היעילה ביותר של אנרגיית השמש לחשמל. בשנת 1984 השיגה ה-Rancho Mirage בקליפורניה יעילות מעשית של 29%.

תחנות כוח סולאריות

בנוסף, הודות לעיצוב המודולרי שלהן, מערכות אלו מייצגות את האפשרות הטובה ביותר לענות על צורכי החשמל הן של צרכנים עצמאיים (בתחום הקילו-ואט) והן היברידית (בתחום מגה-ואט) המחוברים לרשתות השירות.

טכנולוגיה זו יושמה בהצלחה במספר פרויקטים. אחד מהם הוא פרויקט STEP (Solar Total Energy Project) במדינת ג'ורג'יה בארה"ב. זוהי מערכת גדולה של מראות פרבוליות שפעלה בשנים 1982-1989. בשננדואה. הוא כלל 114 מראות, כל אחת בקוטר 7 מטרים. המערכת הפיקה קיטור בלחץ גבוה לייצור חשמל, קיטור בלחץ בינוני לתעשיית הסריגה וקיטור בלחץ נמוך למערכת המיזוג באותו מפעל סריגה.

חברות אחרות התעניינו גם בשימוש המשולב במראות פרבוליות ובמנועי סטירלינג. כך, Stirling Technology, Stirling Thermal Motors ודטרויט דיזל, יחד עם Science Applications International Corporation, יצרו מיזם משותף עם הון של 36 מיליון דולר לפיתוח מערכת של 25 קילוואט המבוססת על מנוע סטירלינג.

מגדלי חשמל סולאריים עם מקלט מרכזי

תחנות כוח סולאריות

מערכות אלו משתמשות בשדה מסתובב של מחזירי הליוסטט. הם ממקדים את אור השמש אל מקלט מרכזי הבנוי בראש המגדל, אשר סופג אנרגיה תרמית ומניע טורבוגנרטור. מערכת המעקב הדו-צירית הנשלטת על ידי מחשב ממקמת את ההליוסטטים כך שקרני השמש המוחזרות יהיו נייחות ונופלות תמיד על המקלט. הנוזל שמסתובב במקלט מעביר חום אל מצבר החום בצורה של קיטור. הקיטור מסובב טורבינה לייצור חשמל, או משמש ישירות בתהליכים תעשייתיים. טמפרטורות המקלט נעות בין 538 ל-1482 מעלות צלזיוס.

תחנת הכוח המגדלית הראשונה, הנקראת Solar One, ליד ברסטו, דרום קליפורניה, הדגימה בהצלחה את השימוש בטכנולוגיה זו לייצור חשמל. החברה פעלה באמצע שנות ה-1980. הוא השתמש במערכת קיטור מים של 10 מגוואט. בשנת 1992, קונסורציום של חברות אנרגיה אמריקאיות החליט לשדרג את Solar One כדי להדגים מקלט מלח מותך ומערכת אחסון תרמית. הודות לאגירת חום, תחנות כוח מגדלים הפכו לטכנולוגיה סולארית ייחודית המאפשרת שיגור חשמל במקדמי עומס של עד 65%. במערכת כזו, מלח מותך נשאב ממיכל "קר" בטמפרטורה של 288 מעלות צלזיוס ועובר דרך מקלט בו הוא מחומם ל-565 מעלות צלזיוס ולאחר מכן חוזר למיכל "החם". כעת ניתן להשתמש במלח חם לייצור חשמל לפי הצורך. בדגמים מודרניים של מתקנים כאלה, חום מאוחסן במשך 3 עד 13 שעות.

תחנות כוח סולאריות

Solar Two, תחנת כוח במגדל 10 MW בקליפורניה, היא אב טיפוס לתחנות כוח תעשייתיות גדולות. הוא ייצר חשמל לראשונה באפריל 1996, מה שסימן את תחילתה של תקופה של 3 שנים של בדיקות, הערכה והפקת פיילוט להדגמת טכנולוגיית מלח מותך. חום השמש מאוחסן במלח מותך בטמפרטורה של 550 מעלות צלזיוס, כך שהתחנה יכולה לייצר חשמל ביום ובלילה, בכל מזג אוויר. השלמתו המוצלחת של פרויקט Solar Two אמורה להקל על בניית מגדלים כאלה על בסיס תעשייתי בטווח הספק של 30 עד 200 מגוואט.

השוואה בין מפרטים

מגדלים ורכזים פרבוליים-גליליים פועלים בצורה אופטימלית כחלק מתחנות כוח גדולות המחוברות לרשת בעלות הספק של 30-200 MW, בעוד שמערכות מסוג דיסק מורכבות ממודולים וניתן להשתמש בהן הן בהתקנות עצמאיות והן בקבוצות עם קיבולת כוללת של מספר מגה וואט. שקתות פרבוליות הן ללא ספק הטכנולוגיה המתקדמת ביותר לאנרגיה סולארית וסביר להניח שישמשו בעתיד הקרוב. תחנות כוח מסוג מגדל, בשל יכולת אחסון החום היעילה שלהן, יכולות להפוך בעתיד הקרוב גם לתחנות כוח סולאריות.

האופי המודולרי של ה"מגשים" מאפשר שימוש בהם במתקנים קטנים יותר. מגדלים ו"כלים" מאפשרים להשיג ערכי יעילות גבוהים יותר להמרת אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית בעלות נמוכה יותר מאשר רכזים פרבוליים. עם זאת, עדיין לא ברור אם טכנולוגיות אלו יצליחו להשיג את ההפחתה הנדרשת בעלויות ההון. רכזים פרבוליים הם כעת טכנולוגיה מוכחת, שמחכה להזדמנות שלהם להשתפר. תחנות כוח במגדל צריכות להפגין את היעילות והאמינות התפעולית של טכנולוגיית מלח מותך באמצעות הליוסטטים זולים. עבור מערכות מסוג פופט, יש צורך ליצור לפחות מנוע מסחרי אחד ולפתח רכז זול.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חומר חדש לוכד מולקולות פחמן דו חמצני 20.10.2019

חוקרים מאוניברסיטת קיוטו, מאוניברסיטת טוקיו (יפן) ומאוניברסיטת ג'יאנגסו (סין) פיתחו חומר חדש שיכול ללכוד באופן סלקטיבי מולקולות פחמן דו חמצני (CO2) ולהמיר אותן ביעילות לחומרים אורגניים שימושיים.

החומר החדש הוא פולימר קואורדינציה נקבובי (PCP, הידוע גם בשם MOF, metal-organic framework) - מסגרת המורכבת מיוני מתכת אבץ. החוקרים בדקו את החומר שלהם באמצעות ניתוח עקיפה של קרני רנטגן ומצאו שהוא יכול ללכוד באופן סלקטיבי רק מולקולות CO2 ביעילות פי עשרה מזו של PCPs אחרים.

צריכה אנושית של דלקים מאובנים הובילה לעלייה בפליטת CO2 העולמית, מה שהוביל לבעיות חמורות הקשורות להתחממות כדור הארץ ושינויי אקלים. אחת הדרכים להתמודד עם זה היא "להסיר" פחמן מהאטמוספרה, אבל השיטות הנוכחיות לעשות זאת הן מאוד אינטנסיבית. התגובתיות הנמוכה של פחמן דו חמצני מקשה על הלכידה וההמרה.

כיצד החומר החדש לוכד מולקולות פחמן דו חמצני? יש לו רכיב אורגני עם מבנה מולקולרי דמוי מדחף: כאשר מולקולות CO2 מתקרבות לחומר, "הפרופלורים" הללו מסתובבים ומתארגנים מחדש כדי לאפשר לכידת CO2, וכתוצאה מכך שינויים קטנים בתעלות המולקולריות ב-PCP. החומר פועל כמו מסננת מולקולרית, המסוגל לזהות מולקולות פחמן דו חמצני לפי גודל וצורה. יתרון חשוב של PCP הוא שניתן למחזר אותו ולעשות בו שימוש חוזר. במהלך הניסויים, היעילות לא ירדה גם לאחר עשרה מחזורי תגובה.

וגם מולקולות פחמן דו חמצני נלכדות יכולות לשמש יתרונות: ניתן לעבד פחמן דו חמצני לכדי כימיקלים יקרי ערך, כגון קרבונטים מחזוריים, שניתן להשתמש בהם בפטרוכימיקלים ותרופות.

עוד חדשות מעניינות:

▪ סוללת מאה שנה על חיידקים

▪ כור על מלחים מותכים וניטרונים מהירים

▪ שבבים לבקרת LCD בפורמטים XGA ו-SXGA

▪ ריתוך חיכוך עץ

▪ מבול מאדים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ניסויים בפיזיקה. בחירת מאמרים

▪ מאמר צניחה. היסטוריה של המצאות וייצור

▪ מאמר מה זה GBAS? תשובה מפורטת

▪ מאמר בודה קיסוס. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מחליף פאזה דיגיטלי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר Hamcomm - רדיומודם בייקום. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר