Во последниве години, потрагата по одржливи енергетски решенија доведе до иновативни технологии, од кои едната е Концентрирана соларна енергија (CSP). За разлика од традиционалните соларни панели кои директно ја претвораат сончевата светлина во електрична енергија, CSP системите користат огледала или леќи за да ја концентрираат сончевата светлина на мала површина, генерирајќи топлина што може да се претвори во електрична енергија.
Разбирање на концентрирана соларна енергија (CSP)
Концентрирана соларна енергија (CSP) е технологија за обновлива енергија која користи огледала или леќи за да ја фокусира сончевата светлина на мала област за да генерира топлина. Оваа топлина обично се користи за производство на пареа која придвижува турбина поврзана со генератор, а со тоа произведува електрична енергија. Системите CSP се разликуваат од традиционалните фотоволтаични (PV) соларни панели, бидејќи тие се потпираат на топлина, а не на електрична енергија генерирана со конвертирање на сончевата светлина во струја (DC).
Како функционира CSP:
-
Концентрација на сончева светлина:
- Огледалата или леќите ја фокусираат сончевата светлина на a приемник лоциран во фокусната точка.
- Најчестите типови на CSP системи вклучуваат параболични корита, кули за соларна енергија, параболични јадења, и Френел рефлектори.
-
Создавање топлина:
- Концентрираната сончева светлина генерира висока температура топлина кај ресиверот.
- Оваа топлина потоа се пренесува во работна течност (како што се вода, масло или стопена сол).
-
Производство на електрична енергија:
- Топлината од течноста се користи за производство на пареа која придвижува a турбина поврзани со ан електричен генератор.
- Алтернативно, некои CSP системи користат мотор Стирлинг, кој се напојува од топлината за да генерира механичка моќност.
-
Складирање на енергија:
- CSP системите често се опремени со термичко складирање да се задржи вишокот топлина за производство на електрична енергија за време на облачни периоди или ноќе.
- Стопена сол вообичаено се користи за складирање, бидејќи може да ја апсорбира и задржува топлината со часови, дозволувајќи му на фабриката да генерира енергија дури и кога сонцето не сјае.
Видови на концентрирана соларна енергија (CSP)
Постојат неколку различни типови на системи за концентрирана соларна енергија (CSP), секој со својот уникатен дизајн и метод на зафаќање на сончевата светлина. Ајде внимателно да ги разгледаме главните типови на CSP технологии:
Линеарни рефлектори Френел (LFR)
Линеарните рефлектори Френел користат долги, рамни огледала распоредени во серија за да ја фокусираат сончевата светлина врз цевката за приемник што се наоѓа над огледалата. Овие огледала го следат движењето на сонцето низ небото, осигурувајќи дека сончевата светлина е ефикасно концентрирана во текот на денот. Топлината генерирана во цевката на приемникот загрева течност, која потоа се користи за производство на пареа за производство на електрична енергија. Системите LFR обично се поевтини за изградба од другите CSP технологии, што ги прави атрактивна опција проекти од комунални размери.
Параболични собирачи на садови (PDC)
Параболичните колектори за садови се состојат од огледало во облик на чинија што ја фокусира сончевата светлина на приемник кој се наоѓа во фокусната точка на садот. Ова поставување овозможува да се постигнат високи температури, што овозможува производство на електрична енергија со помош на мотор Стирлинг или мала парна турбина. Додека PDC системите можат да бидат високо ефикасни и да произведуваат електрична енергија дури и во помали размери, тие често се посложени и поскапи во споредба со другите типови CSP, ограничувајќи ја нивната широка употреба.
Параболични колектори (PTC)
Параболичните колектори се една од најчесто користените CSP технологии. Во овој дизајн, огледалата со параболичен облик ја фокусираат сончевата светлина на цевката на приемникот исполнета со течност за пренос на топлина. Како што течноста се загрева, таа се циркулира до разменувач на топлина, каде што произведува пареа за придвижување на турбината. PTC системите се познати по нивната доверливост и ефикасност, и тие често се распоредени во големи соларни централи, обезбедувајќи значителни количини на енергија.
Кули за соларна енергија (ST)
Кулите за соларна енергија, или соларните термални кули, користат голема низа огледала (хелиостати) кои го следат сонцето и ја рефлектираат сончевата светлина до централната кула. На врвот на кулата, приемник ја собира концентрираната сончева светлина и загрева течност, која може да се користи за производство на пареа за електрична енергија. Овој тип на CSP систем може да постигне многу високи температури и е способен за ефикасно складирање на енергија, што го прави моќна опција за производство на соларна енергија од големи размери.
Предности и недостатоци на концентрирана соларна енергија (CSP)
| Предности | Недостатоци |
|---|---|
| Висока ефикасност во конвертирање на сончевата енергија | Потребна е директна сончева светлина |
| Способност за складирање на енергија | Високи почетни капитални трошоци |
| Производство на електрична енергија од големи размери | Загриженост за користење на земјиштето и водата |
| Намалени емисии на стакленички гасови | Одржување и оперативна сложеност |
| Потенцијал за хибридни системи | Ограничена географска соодветност |
Предности
-
Висока ефикасност: Системите CSP можат да постигнат високи ефикасни во претворањето на сончевата енергија во електрична енергија, особено кога се во комбинација со складирање на топлинска енергија. Ова ги прави способни да генерираат значителни количини електрична енергија.
-
Способност за складирање енергија: Една од истакнатите карактеристики на CSP е неговата способност да складира топлинска енергија. Ова значи дека постројките CSP можат да произведуваат електрична енергија дури и кога сонцето не сјае, обезбедувајќи посигурно снабдување со енергија во споредба со традиционалните соларни панели.
-
Генерација од големи размери: Технологијата на CSP е особено добро прилагодена за проекти во размер за комунални услуги. Може да генерира значителни количини електрична енергија, што го прави остварлива опција за задоволување на енергетските потреби на градовите и индустриите.
-
Намалени емисии на стакленички гасови: Со користење на сончевата енергија, CSP системите придонесуваат за намалување на емисиите на стакленички гасови во споредба со електраните со фосилни горива, играјќи значајна улога во ублажувањето на климатските промени.
-
Потенцијал за хибридни системи: CSP може да се интегрира со други извори на енергија, како што е природниот гас, за да се создадат хибридни системи кои ја зголемуваат енергетската доверливост и ефикасност.
Недостатоци
-
Потребна е директна сончева светлина: Технологијата CSP е најефикасна во региони со изобилство директна сончева светлина. Се бори да генерира електрична енергија во облачни или дождливи денови, што може да ја ограничи неговата применливост во помалку сончеви клими.
-
Високи почетни капитални трошоци: Почетната инвестиција за CSP системи може да биде значајна. Цената на огледалата, земјиштето и инфраструктурата може да биде висока, што може да биде пречка за некои програмери.
-
Загриженост за користење на земјиштето и водата: Постројките за CSP бараат големи количества земја за да се приспособат на соларните низи. Дополнително, многу CSP системи користат вода за ладење, што предизвикува загриженост во сушните региони каде што водните ресурси се ограничени.
-
Одржување и оперативна сложеност: Механичките компоненти на CSP системите, како што се огледалата и системите за следење, бараат редовно одржување за да се обезбедат оптимални перформанси. Ова може да доведе до зголемена оперативна сложеност и трошоци.
-
Ограничена географска соодветност: CSP не е погоден за сите географски локации. Областите со ограничена сончева светлина, висока облачност или често лошо време можеби нема да имаат корист од оваа технологија колку што се сончевите региони.
Значајни проекти за концентрирана соларна енергија низ светот
Технологијата за концентрирана соларна енергија (CSP) доживеа значајно распоредување низ целиот свет, со неколку значајни проекти кои го покажаа нејзиниот потенцијал за производство на енергија од големи размери. Еве неколку репрезентативни проекти на CSP:
1. Ivanpah соларен електричен систем за генерирање (САД)
Се наоѓа во пустината Мохаве во Калифорнија, на Сончевиот систем за генерирање на електрична енергија Ivanpah е една од најголемите постројки за CSP во светот. Составен од три кули за соларна енергија, има вкупен капацитет од 392 мегавати (MW). Фабриката користи повеќе од 300,000 огледала за да ја фокусира сончевата светлина на котлите лоцирани на врвот на кулите. Ivanpah започна со работа во 2014 година и е способен да генерира доволно електрична енергија за да напојува приближно 140,000 домови, значително намалувајќи ги емисиите на јаглерод.
2. Концентриран соларен комплекс Noor (Мароко)
на Концентриран соларен комплекс Noor, кој се наоѓа во близина на Оарзазате, е еден од најголемите соларни проекти на глобално ниво. Се состои од четири фази, со вкупна инсталирана моќност од 580 MW. Проектот користи комбинација од технологии за параболично корито и соларни кули. Кога ќе биде целосно оперативен, се очекува Noor да обезбеди електрична енергија за над милион луѓе и да надомести околу 760,000 тони емисии на CO2 годишно. Неговата прва фаза, Noor I, започна со работа во 2016 година.
3. Проект за соларна енергија Crescent Dunes (САД)
на Полумесечина Дини Сончева енергија Проектот, лоциран во Невада, користи дизајн на кула за соларна енергија и има капацитет од 110 MW. Објектот има уникатен систем за складирање на топлинска енергија, што му овозможува да обезбеди електрична енергија дури и по зајдисонце. Crescent Dunes може да снабдува со електрична енергија околу 75,000 домови, со способност да складира енергија неколку часа, што го прави сигурен извор на обновлива енергија. Проектот започна со работа во 2015 година и е клучен играч во промовирањето на технологиите за складирање енергија.
4. Генераторска станица Солана (САД)
Исто така лоциран во Аризона, на Генераторска станица Солана има капацитет од 280 MW и е познат по својата параболична технологија на корито. Оваа постројка има систем за складирање на топлинска енергија што и овозможува да обезбеди електрична енергија шест часа по заоѓањето на сонцето. Солана може да напојува приближно 70,000 домови годишно и значително придонесува за намалување на емисиите на стакленички гасови. Објектот започна со работа во 2013 година и беше корисен во демонстрацијата на одржливоста на CSP со складирање.
5. Гемасоларна термосоларна постројка (Шпанија)
на Гемасоларна постројка, лоцирана во Андалузија, Шпанија, е првата комерцијална фабрика која користи технологија на централна кула со складирање на стопена сол. Има капацитет од 20 MW и може да обезбедува енергија непрекинато, дури и ноќе, благодарение на способностите за термичко складирање. Gemasolar може да снабдува со електрична енергија околу 25,000 домови и постигна извонреден оперативен рекорд, со преку 15 часа континуирано производство на енергија. Фабриката започна со работа во 2011 година и стана модел за идните проекти на CSP.
Цена на концентрирана соларна енергија
Цената на CSP системите обично се мери во однос на израмнетите трошоци за електрична енергија (LCOE), што ја одразува просечната цена на мегават-час (MWh) електрична енергија произведена во текот на животниот век на проектот. Според извештајот на Меѓународната агенција за обновлива енергија (IRENA), LCOE за технологијата CSP во 2021 година изнесуваше приближно 60 до 120 американски долари по MWh, во зависност од специфичната технологија и карактеристиките на проектот.
Споредба со други обновливи извори на енергија
-
Винд пауер: LCOE за копнената ветерна енергија е генерално пониска од онаа на CSP. Од 2021 година, LCOE за копнениот ветер се движеше од 30 до 60 долари за MWh, што го прави еден од најисплатливите обновливи извори на енергија на располагање.
-
Хидроенергија: Хидроенергијата обично има конкурентен LCOE, кој се движи од 30 до 50 долари за MWh. Сепак, ова значително варира врз основа на географската локација, големината на објектот и еколошките размислувања.
-
Фотоволтаичен солар (PV): Цената на соларните PV драстично се намали во последниве години. Во 2021 година, LCOE за соларни PV системи во размер за комунални услуги беше околу 30 до 50 долари по MWh, што го прави конкурентен и со ветерот и со хидроенергијата. Намалувањето на цената на соларните панели и напредокот во технологијата придонесоа за овој тренд.
Дали е концентрирана соларна енергија погодна за домашна употреба?
Концентрираната сончева енергија (CSP) е првенствено дизајнирана за операции во размер, што го прави непрактичен за станбени апликации. Системите за CSP бараат големи површини земја и специфични услови, како што е изобилство директна сончева светлина, кои обично не се изводливи за индивидуални домови. Комплексноста и трошоците поврзани со инсталирањето на CSP технологијата во мал обем дополнително ја ограничуваат нејзината употреба за станбени цели.
Ако сте заинтересирани да користите обновлива енергија дома, најдобрата опција е да размислите соларни панели на покривот. Овие системи се специјално дизајнирани за употреба во станбени простории и можат ефикасно да ја претворат сончевата светлина во електрична енергија без потреба од големо земјиште или инфраструктура. Соларните панели на покривот можат да генерираат доволно енергија за напојување на вашиот дом, намалувајќи ја зависноста од електричната мрежа и намалувајќи ги вашите сметки за енергија.
At Шилден, нудиме висококвалитетно Сончев систем од 10 kW прилагодени за станбени потреби. Овој систем обезбедува стабилно решение за искористување на сончевата енергија, осигурувајќи дека можете да ја искористите моќта на сонцето веднаш од вашиот покрив. Со дополнителните придобивки од даночните стимулации и заштедата на енергија, префрлањето на систем за соларна енергија може да биде паметна инвестиција за вашиот дом.
