תחנות כוח תרמיות סולאריות. רכזי שמש. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

 הערות למאמר

תחנות כוח כאלה מרכזות אנרגיית שמש באמצעות עדשות ומחזירי אור. מכיוון שניתן לאגור את החום הזה, תחנות כאלה יכולות לייצר חשמל לפי הצורך, ביום או בלילה, בכל מזג אוויר.

מראות גדולות - בעלות פוקוס נקודתי או ליניארי - מרכזות את קרני השמש עד כדי כך שהמים הופכים לאדים, תוך שחרור מספיק אנרגיה כדי להפוך את הטורבינה. לוז קורפ התקינו שדות ענק של מראות כאלה במדבר קליפורניה. הם מייצרים 354 MW של חשמל. מערכות אלו יכולות להמיר אנרגיה סולארית לחשמל ביעילות של כ-15%.

כל הטכנולוגיות המתוארות, מלבד בריכות סולאריות, משתמשות בריכוזים כדי להשיג טמפרטורות גבוהות, המשקפות את אור השמש ממשטח גדול יותר למשטח קולט קטן יותר. בדרך כלל, מערכת כזו מורכבת מרכז, מקלט, נוזל קירור, מערכת אחסון ומערכת העברת אנרגיה.

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 כזה 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.

מערכת פרבולית (מגש).

מתקנים אלה עושים שימוש במראות פרבוליות (מגשים) המרכזות את אור השמש בצינורות קליטה המכילים נוזל העברת חום. נוזל זה מחומם לכמעט 400 מעלות צלזיוס ונשאב דרך סדרה של מחליפי חום; זה מייצר קיטור מחומם-על, שמניע מחולל טורבינה קונבנציונלי לייצור חשמל. כדי להפחית את איבוד החום, הצינור הקולט עשוי להיות מוקף בצינור זכוכית שקוף הממוקם לאורך קו המוקד של הגליל. ככלל, מתקנים כאלה כוללים מערכות מעקב סולאריות חד-ציריות או דו-ציריות. במקרים נדירים, הם נייחים.

הערכות הטכנולוגיה מראות כי היא יקרה יותר מתחנות כוח סולאריות מסוג מגדל וצלחת, 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 פרבוליים עשויים להיות הטכנולוגיה הזולה והאמינה ביותר של העתיד הקרוב.

נבנה בשנות ה-80 במדבר של דרום קליפורניה על ידי לוז אינטרנשיונל, תשע מהמערכות הללו מהוות את תחנת הכוח התרמית הסולארית הגדולה בעולם כיום. תחנות כוח אלו מספקות חשמל לרשת החשמל הציבורית של דרום קליפורניה. עוד בשנת 1984, לוז אינטרנשיונל התקינה מערכת ייצור חשמלית סולארית 13,8 מגה-וואט I (או SEGS I) בדגט, דרום קליפורניה. בצינורות הקליטה, השמן חומם לטמפרטורה של 343 מעלות צלזיוס ונוצר קיטור להפקת חשמל. עיצוב "SEGS I" סיפק 6 שעות של אחסון חום. הוא השתמש 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. בשל קשיים חקיקתיים ופוליטיים רבים, לוז אינטרנשיונל ושלוחותיה הגישו בקשה לפשיטת רגל ב-25 בנובמבר 1991. כעת תחנות "SEGS I - IX" מופעלות על ידי חברות אחרות במסגרת החוזה הישן עם "דרום קליפורניה אדיסון". נאלצו לנטוש את התוכניות לבניית "SEGS X, XI, XII", מה שאומר אובדן קיבולת מתוכננת של 240 MW נוספים.

סוג פלטה סולארית

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

בנוסף, הודות לתכנון מודולרי, מערכות כאלה 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. באוקטובר 1989 סגרה חברת החשמל את התחנה עקב פגיעה בטורבינה הראשית וחוסר מימון לתיקון התחנה.

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%.

מיזם משותף בין Sandia National Lab ו-Cummins Power Generation מנסה כעת למסחר מערכת 7,5kW. קאמינס מקווה למכור 10 יחידות בשנה עד 000. חברות אחרות מעוניינות גם להשתמש במראות פרבוליות ובמנועי סטירלינג ביחד. לדוגמה, Stirling Technology, Stirling Thermal Motors ודטרויט דיזל, יחד עם Science Applications International Corporation, הקימו מיזם משותף של 2004 מיליון דולר לפיתוח מערכת של 36 קילוואט המבוססת על מנוע סטירלינג.

מגדלי חשמל סולאריים עם מקלט מרכזי

מערכות אלו משתמשות בשדה מסתובב של מחזירי הליוסטט. הם ממקדים את אור השמש אל מקלט מרכזי הבנוי על גבי המגדל, אשר סופג אנרגיית חום ומניע מחולל טורבינה. מערכת מעקב דו-צירית הנשלטת על ידי מחשב ממקמת את ההליוסטטים כך שקרני השמש המוחזרות יהיו נייחות ותמיד נופלות על המקלט. הנוזל שמסתובב במקלט מעביר חום אל מצבר החום בצורה של קיטור. הקיטור מניע טורבינה לייצור חשמל או משמש ישירות בתהליכים תעשייתיים. הטמפרטורות במקלט מגיעות בין 538 ל-1482 מעלות צלזיוס.

מפעל המגדל הראשון, שנקרא "Solar One" ליד ברסטו, דרום קליפורניה, הדגים בהצלחה את היישום של טכנולוגיה זו לייצור חשמל. החברה פעלה באמצע שנות ה-1980. הוא השתמש במערכת קיטור מים עם קיבולת של 10 MWe. 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 במקדם עומס של עד 65%. במערכת כזו מלח מותך נשאב ממיכל "קר" בטמפרטורה של 288 מעלות צלזיוס ועובר דרך מקלט, שם 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.

Solar Two, מגדל כוח של 10 MW בקליפורניה, הוא אב טיפוס של תחנות כוח תעשייתיות גדולות. היא סיפקה חשמל לראשונה באפריל 1996, מה שסימן את תחילתה של תקופה של 3 שנים של בדיקות, הערכה וייצור כוח פיילוט כדי להדגים את טכנולוגיית המלח המותך. חום השמש מאוחסן במלח מותך בטמפרטורה של 550 מעלות צלזיוס, שבזכותו יכולה התחנה לייצר חשמל יום ולילה, בכל מזג אוויר. סיום מוצלח של פרויקט "סולאר שני" אמור להקל על הקמת מגדלים כאלה על בסיס תעשייתי בטווח הספקים שבין 30 ל-200 מגוואט.

השוואה בין מפרטים

הטבלה מסכמת את המאפיינים המרכזיים של שלוש האפשרויות לייצור חשמל תרמי סולארי. מגדלים ומרכזים פרבוליים-גליליים פועלים בצורה אופטימלית כחלק מתחנות כוח גדולות המחוברות לרשת בהספק של 30-200 MW, בעוד שמערכות מסוג דיסק מורכבות ממודולים וניתן להשתמש בהן הן בהתקנות עצמאיות והן בקבוצות בעלות הספק כולל 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.

מאפיינים של תחנות כוח תרמיות סולאריות

(p) = תחזית; (ד) = עובדה

השוואה בין טכנולוגיות תרמיות סולאריות מרכזיות

כמה בעיות כלכליות ועיצוביות של תחנות כוח סולאריות תרמיות

עלות החשמל המיוצר על ידי תחנות כוח סולאריות תרמיות תלויה בגורמים רבים. ביניהם עלויות הון, עלויות תפעול ועלויות תחזוקה, ביצועי המערכת. עם זאת, חשוב לציין כי עלות הטכנולוגיה והעלות הסופית של החשמל המופק נתונות להשפעה משמעותית של גורמים חיצוניים שאינם קשורים ישירות לטכנולוגיה זו. לדוגמה, רכזים פרבוליים ומגדלים עצמאיים קטנים יכולים להיות די יקרים. על מנת להוזיל את עלותן ולהפוך אותן לתחרותיות עם תחנות כוח מודרניות של דלק מאובנים, יש צורך להגדיל בהדרגה את הקיבולת שלהן ולבנות מרכזי אנרגיה סולארית, שבהם ממוקמים מספר מתקני אנרגיה באותו אתר. בנוסף, מכיוון שטכנולוגיות אלו מחליפות את הדלקים המסורתיים, לרגולציית המס יכולה להיות השפעה משמעותית על התחרותיות שלהם.

עלות מול ערך

באמצעות אגירת חום והכלאה, תחנות כוח סולאריות תרמיות יכולות להפוך למקור בר קיימא וגמיש של חשמל. הוא אמין ומסוגל לייצר חשמל בעת הצורך. כתוצאה מכך, לחשמל מבוקר יש ערך גבוה לחברת החשמל שכן הוא מקזז את הצורך בבנייה ותפעול של תחנות כוח חדשות. משמעות הדבר היא שבעוד שתחנת כוח תרמית סולארית עשויה לעלות יותר מתחנת כוח מסורתית, הערך יכול להיות גבוה יותר.

יתרונות תחנות כוח סולאריות

תחנות כוח סולאריות תרמיות יוצרות פי שניים וחצי יותר משרות מיומנות בעלות שכר גבוה מאשר תחנות כוח מסורתיות השורפות דלק מאובנים. ועדת האנרגיה של מדינת קליפורניה ערכה מחקר שהראה כי אפילו עם זיכוי מס קיימים, תחנת כוח תרמית סולארית צריכה לשלם בערך פי 1,7 יותר מסים פדרליים ומקומיים מאשר מפעל מחזור משולב בעל קיבולת שווה. אילו היו משלמים אותם מיסים עבור תחנות כוח אלו, עלות החשמל המיוצר על ידן תהיה זהה בערך.

פוטנציאל

אם רק 1% ממדבריות כדור הארץ היו משמשים לייצור חשמל תרמי סולארי נקי, הוא היה מתקבל יותר ממה שנוצר היום משריפת דלקים מאובנים ברחבי העולם.

ממצאים

טכנולוגיות לייצור חשמל תרמי סולארי על בסיס ריכוז אור השמש נמצאות בשלבי פיתוח שונים. רכזים פרבוליים נמצאים בשימוש כבר היום בקנה מידה תעשייתי: במדבר מוהאבי (קליפורניה), כושר ההתקנה הוא 354 MW. מגדלי חשמל סולאריים נמצאים בשלב של פרויקטים להדגמה. פרויקט פיילוט בשם "Solar Two" בהספק של 10 MW נבדק בברסטו (ארה"ב). מערכות מסוג דיסק עוברות את השלב של פרויקטי הדגמה. מספר פרויקטים נמצאים בפיתוח עיצובי. תחנת אב טיפוס של 25 קילוואט פועלת בגולדן (ארה"ב). לתחנות כוח תרמיות סולאריות יש מספר תכונות שהופכות אותן לטכנולוגיה אטרקטיבית מאוד בשוק האנרגיה המתחדשת העולמית המתרחבת.

באוקראינה, תחת השלטון הסובייטי, בשנות ה-80, נבנתה תחנת כוח סולארית ניסיונית בהספק של 5 מגה-וואט ליד העיר שצ'לקינו, מחוז לנינסקי ברפובליקה האוטונומית של קרים. בזמן הפרסטרויקה, כשהתמיכה הכספית מהמדינה נעלמה מתחנת הכוח הסולארית, תחנת הכוח הסולארית לא יכלה להחזיר את עלויות התפעול שלה. תחנת הכוח הסולארית נעצרה ונבזזה. בשנת 2005 פורקה סופית תחנת הכוח הסולארית בהתאם להחלטת משרד הדלק והאנרגיה של אוקראינה.

תחנות כוח סולאריות תרמיות עברו דרך ארוכה בעשורים האחרונים. המשך עבודת הפיתוח אמורה להפוך את המערכות הללו לתחרותיות יותר עם דלקים מאובנים, להגביר את אמינותן ולספק אלטרנטיבה רצינית מול הביקוש ההולך וגובר לחשמל.

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 מדפסת תלת מימד מיני בתקציב דה וינצ'י 17.09.2016 במיוחד עבור סטודנטים, מגזר חינוכי ועסקים קטנים, XYZ Printing הכריזה על אחת ממדפסות התלת מימד הזולות במגוון שלה. החידוש עולה רק 3 דולר, מה שהופך אותו למשתלם עבור רבים. רק המינימייקר של דה וינצ'י לילדים זול יותר, אבל היכולות שלו מוגבלות משמעותית. המדפסת מעוצבת כמו קובייה עם קצה של 15 ס"מ. כלולה תוכנת מידול תלת מימד מבית XYZ Printing. החידוש כולל מודול אלחוטי Wi-Fi. המדפסת תומכת בפונקציית הכיול האוטומטי של תאלר האלומיניום (משטח שטוח אופקי עליו נוצר האובייקט התלת מימדי), מה שחוסך מהמשתמש התאמה ידנית. לדברי המפתחים, אלומיניום מפזר היטב חום, מה שמפחית את הסיכון לשריפת ידיים בעת הוצאת הדגם המוגמר מהמדפסת. קיים גם מנגנון להזנה אוטומטית של חומרים להדפסת תלת מימד. בחלק ממוסדות החינוך, מדפסות XYZ Printing 3D כבר נבדקו בהצלחה וקיבלו משוב חיובי מהמורים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ ויזה + אייפון

▪ העברת נתונים באמצעות נויטרונים מהירים

▪ מדפסות הזרקת דיו מדפיסות מכשירים אלקטרוניים מוכנים

▪ ניקוי יבש של ציפורים

▪ אנשים צדים ציפורים או להיפך

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר פרמטרים, אנלוגים, סימון רכיבי רדיו. בחירת מאמרים

▪ מאמר עין המחט. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע תא המנוע ומכסה המנוע של מכונית העל של מקלארן F1 מכוסים בזהב? תשובה מפורטת

▪ מאמר רוטור ראשי של אוטוגירו. הובלה אישית

▪ מאמר מחוון סאונד. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר שלישיית קסם. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024