태양광 집광기

기본적으로 태양열 집중 장치는 광전지 변환기… 또한 열형 태양광 발전소는 여러 가지 특성으로 인해 태양광 발전소보다 훨씬 효율적입니다.

태양열 집중 장치의 임무는 예를 들어 태양 에너지를 잘 흡수하는 기름이나 물과 같은 냉각 액체 용기에 태양 광선을 집중시키는 것입니다. 집광 방법은 포물선형 원통형 집광기, 포물선형 거울 또는 태양 중심 타워와 같이 다릅니다.

일부 집중 장치에서는 태양 복사가 초점선을 따라 집중되고 다른 집중 장치에서는 수신기가 있는 초점에 집중됩니다. 태양 복사가 더 큰 표면에서 더 작은 표면(리시버의 표면)으로 반사되면 고온에 도달하고 냉각수가 열을 흡수하여 리시버를 통해 이동합니다. 시스템 전체에는 저장 부분과 에너지 전달 시스템도 포함되어 있습니다.

집광기의 효율성은 구름이 낀 기간에는 직사광선에만 집중되기 때문에 크게 줄어듭니다.이러한 이유로 이러한 시스템은 일사량이 특히 높은 지역, 즉 사막, 적도 지역에서 최고의 효율성을 달성합니다. 태양 복사 사용의 효율성을 높이기 위해 집중 장치에는 태양 방향으로 집중 장치의 가장 정확한 방향을 보장하는 추적 시스템 인 특수 추적기가 장착되어 있습니다.

태양열 집중 장치는 비용이 많이 들고 추적 시스템은 정기적인 유지 관리가 필요하기 때문에 주로 산업용 발전 시스템에 사용이 제한됩니다.

이러한 설비는 예를 들어 탄화수소 연료와 함께 하이브리드 시스템에서 사용될 수 있으며 저장 시스템은 전기 생산 비용을 절감합니다. 이것은 생성이 24시간 내내 이루어지기 때문에 가능해질 것입니다.

파라볼릭 튜브형 태양열 집광기는 길이가 최대 50미터이며 길쭉한 거울 포물선과 비슷합니다. 이러한 집중 장치는 오목 거울 세트로 구성되며, 각 거울은 평행한 태양 광선을 모아 특정 지점에 집중시킵니다. 이러한 포물선을 따라 냉각액이 담긴 튜브가 위치하여 거울에서 반사되는 모든 광선이 집중됩니다. 열 손실을 줄이기 위해 튜브는 실린더의 초점선을 따라 연장되는 유리 튜브로 둘러싸여 있습니다.

이 허브는 남북 방향으로 일렬로 배열되어 있으며 확실히 태양 추적 시스템을 갖추고 있습니다. 라인에 집중된 복사열은 냉각수를 거의 400도까지 가열하고 열교환기를 통과하여 발전기의 터빈을 돌리는 증기를 생성합니다.

공정하게 말하면 광전지가 튜브 대신에 위치할 수도 있다는 점에 유의해야 합니다. 그러나 광전지를 사용하면 집광기 크기가 더 작아질 수 있음에도 불구하고 효율이 떨어지고 과열 문제가 발생하여 고품질 냉각 시스템의 개발이 필요합니다.

1980년대 캘리포니아 사막에는 총 354MW 용량의 포물선형 원통형 집중 발전소 9개가 건설되었습니다. 그런 다음 동일한 회사(Luz International)도 Deget에 13.8MW 용량의 SEGS I 하이브리드 설비를 건설했으며 여기에는 천연 가스 오븐이 추가로 포함되었습니다. 일반적으로 1990년까지 회사는 총 용량이 80MW.

포물선 발전소에서 태양 에너지 생산 개발은 모로코, 멕시코, 알제리 및 기타 개발 도상국에서 세계 은행의 자금 지원으로 수행되고 있습니다.

결과적으로 전문가들은 오늘날 파라볼릭 트로프 발전소가 수익성과 효율성 측면에서 타워형 태양광 발전소와 디스크형 태양광 발전소보다 뒤떨어져 있다고 결론지었습니다.

디스크형 태양광 설치 - 이들은 위성 안테나와 같이 각 안테나의 초점에 위치한 수신기에 태양 광선을 집중시키는 포물면 거울입니다. 동시에 이 가열 기술로 냉각수의 온도는 1000도에 이릅니다. 열 전달 유체는 수신기와 결합된 발전기 또는 엔진에 즉시 공급됩니다. 예를 들어, 광학 효율이 높고 초기 비용이 낮기 때문에 이러한 시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 Stirling 및 Brighton 엔진이 사용됩니다.

포물선형 접시형 태양광 설치의 효율성에 대한 세계 기록은 Rancho Mirage의 스털링 엔진과 결합된 접시형 설치로 달성한 29%의 열-전기 효율입니다.

모듈식 설계로 인해 일치형 태양광 시스템은 매우 유망하며 공공 전력망에 연결된 하이브리드 사용자와 독립 사용자 모두에게 필요한 전력 수준을 쉽게 달성할 수 있습니다. 조지아 주에 위치한 직경 7m의 포물면 거울 114개로 구성된 STEP 프로젝트가 그 예입니다.

이 시스템은 중압, 저압 및 고압 증기를 생성합니다. 저압 증기는 편직 공장의 공조 시스템에 공급되고, 중압 증기는 편직 산업 자체에 공급되며, 고압 증기는 직접 공급되어 전기를 생산합니다.

물론 스털링 엔진과 결합된 태양 디스크 집중 장치는 대규모 에너지 회사 소유주에게 관심이 있습니다. 따라서 Science Applications International Corporation은 3개의 에너지 회사와 협력하여 25kW의 전기를 생산할 수 있는 스털링 엔진과 포물면 거울을 사용하는 시스템을 개발하고 있습니다.

중앙 수신기가 있는 타워형 태양광 발전소에서 태양 복사는 타워 상단에 위치한 수신기에 집중됩니다… 많은 수의 반사경-헬리오스탯이 타워 주변에 배치됩니다.... 헬리오스탯에는 2축 태양 추적 시스템이 장착되어 있어 광선이 고정되어 열 수신기에 집중되도록 항상 회전합니다.

수신기는 열 에너지를 흡수하여 발전기의 터빈을 돌립니다.

리시버에서 순환하는 액체 냉각제는 증기를 축열기로 운반합니다. 일반적으로 작업은 온도가 550 도인 수증기, 최대 1000 도의 온도를 가진 공기 및 기타 기체 물질, 끓는점이 낮은 유기 액체 (100도 미만) 및 액체 금속 (최대 800도)입니다.

스테이션의 목적에 따라 증기는 터빈을 돌려 전기를 생성하거나 일부 생산에 직접 사용할 수 있습니다. 수신기의 온도는 538도에서 1482도까지 다양합니다.

남부 캘리포니아에 있는 Solar One 전력 타워는 최초의 전력 타워 중 하나로서 원래 10MW를 생산하는 증기-물 시스템을 통해 전기를 생산했습니다. 그런 다음 현대화를 거쳤고 이제 용융 염 및 열 저장 시스템과 함께 작동하는 개선된 리시버가 훨씬 더 효율적이 되었습니다.

이것은 배터리 타워 발전소를 위한 태양열 집광기 기술의 돌파구로 이어졌습니다. 이러한 발전소의 전력은 축열 시스템이 최대 13시간 동안 열을 저장할 수 있기 때문에 필요에 따라 생산할 수 있습니다.

녹은 소금 기술을 통해 태양열을 550도에 저장할 수 있으며 이제 하루 중 언제든지 어떤 날씨에도 전기를 생산할 수 있습니다. 10MW 용량의 타워 스테이션 "Solar Two"는 이러한 유형의 산업용 발전소의 원형이 되었습니다. 미래 — 대규모 산업 기업을 위한 30~200MW 용량의 산업 기업 건설.

전망은 엄청나지만 넓은 지역의 필요성과 산업 규모의 타워 스테이션 건설에 드는 상당한 비용으로 인해 개발이 방해를 받고 있습니다. 예를 들어, 100메가와트의 타워 스테이션을 설치하려면 200헥타르가 필요한 반면, 1,000메가와트의 전기를 생산할 수 있는 원자력 발전소는 50헥타르만 필요합니다. 반면에 작은 용량을 위한 파라볼릭-원통형 스테이션(모듈형)은 타워형 스테이션보다 비용 효율적입니다.

따라서 타워 및 파라볼릭 트로프 농축기는 그리드에 연결된 30MW ~ 200MW 발전소에 적합합니다. 모듈식 디스크 허브는 몇 메가와트만 필요한 네트워크의 자율 전원 공급에 적합합니다. 타워 및 슬래브 시스템 모두 제조 비용이 많이 들지만 효율성이 매우 높습니다.

보시다시피 파라볼릭 트로프 집광기는 향후 몇 년 동안 가장 유망한 태양 집광기 기술로서 최적의 위치를 ​​차지합니다.

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