태양열 발전소의 유형: 타워, 디스크, 포물선형-원통형 집중 장치, 태양 진공, 결합

태양 복사 에너지 또는 다른 말로 변환하려면 — 태양열과 빛을 전기에너지로, 수년 동안 전 세계 많은 국가에서 태양열 발전소를 사용해 왔습니다. 이들은 발전소 유형에 따라 다른 원리로 작동하는 다른 디자인의 엔지니어링 구조입니다.

누군가가 "태양열 발전소"라는 조합을 듣고 태양 전지판으로 덮인 거대한 지역을 상상한다면 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 광전지라고 불리는 이러한 유형의 발전소는 오늘날 많은 가정에서 매우 인기가 있기 때문입니다. 그러나 이것이 태양광 발전소의 유일한 유형은 아닙니다.

산업적 규모로 전기를 생산하는 오늘날 알려진 모든 태양광 발전소는 탑형, 판형, 광전지, 포물선형-원통형 집광기, 태양광 진공 및 복합형의 6가지 유형으로 나뉩니다.각 유형의 태양광 발전소를 자세히 살펴보고 전 세계 여러 국가의 특정 구조에 주목해 봅시다.

탑 발전소

태양광 발전소 — 헬리오스탯 필드에 의해 형성된 광학 집중 시스템의 복사선이 타워에 장착된 태양 수신기로 향하는 태양광 발전소입니다.

타워 발전소는 원래 태양 복사의 영향으로 물이 증발하는 원리를 기반으로 합니다. 여기서 수증기는 작동 유체로 사용됩니다. 그러한 역의 중앙에 위치한 탑은 가시광선과 열을 가장 잘 흡수하기 위해 검은색으로 칠해진 상단의 물 탱크를 가지고 있습니다. 또한 타워에는 저수지에 물을 공급하는 기능을 하는 펌프 그룹이 있습니다. 온도가 500 ° C를 초과하는 증기는 스테이션 영역에 위치한 터빈 발전기를 돌립니다.

탑 꼭대기에 최대한의 일사량을 집중시키기 위해 주변에 수백 개의 헬리오스탯이 설치되어 반사된 태양 복사를 물통으로 직접 보내는 역할을 합니다. Heliostats는 거울이며 각각의 면적은 수십 평방 미터에 이릅니다.

헬리오스탯[heliostat] — 반사된 직접 태양 복사를 태양 복사 수신기로 향하게 하는 개별 방향 장치가 있는 광학 집광 시스템의 평면 또는 초점 거울 요소.

자동 초점 시스템이 장착된 지지대에 장착된 모든 헬리오스탯은 낮 동안 태양의 움직임에 따라 포지셔닝이 작동하기 때문에 반사된 태양 복사를 타워 상단, 탱크로 직접 보냅니다.

가장 더운 날에는 생성된 증기의 온도가 700°C까지 올라갈 수 있으며, 이는 터빈의 정상 작동에 충분합니다.

예를 들어, 네게브 사막의 영토인 이스라엘에서는 2017년 말까지 121MW 이상의 용량을 가진 타워가 있는 발전소 건설이 완료될 것이며 타워의 높이는 240미터가 될 것입니다. (건설 당시 세계에서 가장 높은 태양열 탑) , 그리고 그 주변에는 Wi-Fi 제어를 통해 배치될 수십만 개의 헬리오스탯 바닥이 있을 것입니다. 탱크의 증기 온도는 540°C에 도달할 것입니다. 7억 7,300만 달러 규모의 프로젝트는 이스라엘 전기 수요의 1%를 충당할 것입니다.

타워에서 태양 복사열에 의해 가열될 수 있는 것은 물만이 아닙니다. 예를 들어, 스페인에서는 2011년에 제마솔라 타워 태양광 발전소가 가동되어 소금 냉각수가 가열됩니다. 이 솔루션으로 밤에도 난방이 가능했습니다.

565 ° C로 가열 된 소금은 특수 탱크에 들어간 후 터빈을 돌리는 증기 발생기로 열을 전달합니다. 전체 시스템의 정격 용량은 19.9MW이며 9개월 동안 하루 24시간 최대 용량으로 작동하는 27,500가구의 네트워크에 전력을 공급하기 위해 110GWh의 전기(연평균)를 공급할 수 있습니다.

많은 발전소

원칙적으로 이러한 유형의 발전소는 타워형 발전소와 유사하지만 구조적으로 다릅니다. 각각 전기를 생성하는 별도의 모듈을 사용합니다. 이 모듈에는 반사경과 수신기가 모두 포함되어 있습니다. 반사경을 형성하는 거울의 포물선 조립체가 지지대에 장착됩니다.

거울 증폭기 — 거울 코팅이 된 태양 복사 집광기.Specular faceted concentrator — 공통 반사 표면을 형성하는 평면 또는 곡선 모양의 개별 거울로 구성된 태양 복사의 반사 집중 장치.

수신기는 포물면의 초점에 있습니다. 반사경은 각각 개별적으로 맞춤화된 수십 개의 거울로 구성됩니다. 수신기는 발전기와 결합된 스털링 엔진이거나 증기로 변환되는 물 탱크일 수 있으며 증기는 터빈을 돌립니다.

예를 들어, 2015년 스웨덴의 리파소(Ripasso)는 남아프리카에서 스털링 엔진이 장착된 파라볼릭 열열 장치를 테스트했습니다. 설치물 반사경은 96개의 부품으로 구성된 포물면 거울로 총면적은 104제곱미터다.

초점은 플라이휠이 장착되고 발전기에 연결된 스털링 수소 엔진에 있었습니다. 접시는 낮 동안 태양을 따라 천천히 돌았습니다. 결과적으로 효율성 계수는 ​​34%였으며 이러한 각 "플레이트"는 사용자에게 연간 85MWh의 전기를 제공할 수 있었습니다.

공평하게, 우리는 이러한 유형의 태양 광 발전소의 "플레이트"의 초점에 오일 용기를 배치 할 수 있으며 그 열은 증기 발생기로 전달되어 차례로 회전합니다. 발전기의 터빈.

포물선형 튜브형 태양광 발전소

여기서 다시 가열 매체는 집중된 반사 복사선에 의해 가열됩니다. 거울은 최대 50m 길이의 포물선 모양으로 남북 방향에 위치하며 태양의 움직임에 따라 회전합니다. 거울의 초점에는 액체 냉각제가 움직이는 고정 튜브가 있습니다.냉각수가 충분히 따뜻해지면 열이 열교환기의 물로 전달되어 증기가 발전기를 다시 돌립니다.

Parabolic Corridor Concentrator — 태양 복사의 거울 집광기로서 그 모양은 평행하게 움직이는 포물선에 의해 형성됩니다.

1980년대 캘리포니아에서 Luz International은 총 용량이 354MW인 9개의 발전소를 건설했습니다. 그러나 수년간의 연습 끝에 전문가들은 오늘날 포물선 발전소가 타워 및 플레이트 태양열 발전소보다 수익성과 효율성 측면에서 열등하다는 결론에 도달했습니다.

그러나 2016년 카사블랑카 인근 사하라 사막에서 발전소가 발견됐다. 태양열 집광기, 500MW 용량. 50만 개의 12미터 거울이 냉각수를 393°C로 가열하여 물을 발전기 터빈 회전을 위한 증기로 바꿉니다. 밤에는 용융염에 저장되어 열에너지가 계속 작동합니다. 이러한 방식으로 모로코는 환경 친화적인 에너지원 문제를 점진적으로 해결할 계획입니다.

태양광 발전소

광전지 모듈, 태양 전지판을 기반으로 한 스테이션. 그들은 현대 사회에서 매우 인기 있고 널리 퍼져 있습니다. 실리콘 셀 기반 모듈은 요양소, 개인 별장 및 기타 건물과 같은 작은 부지에 전력을 공급하는 데 널리 사용되며 필요한 전력을 갖춘 스테이션이 별도의 부품으로 조립되어 지붕이나 적절한 지역의 부지에 설치됩니다. 산업용 태양광 발전소는 소도시에 전기를 공급할 수 있습니다.

Solar Power Plant (SES) [solar power plant] — 태양 복사 에너지를 전기로 변환하도록 설계된 발전소.

예를 들어, 러시아에서는 2015년에 러시아 최대 규모의 태양광 발전소가 가동되었습니다. 총 용량 25MW의 100,000개의 태양광 패널로 구성된 "Alexander Vlazhnev" 태양광 발전소는 Orsk와 Gai 사이의 80 헥타르. 스테이션의 용량은 비즈니스 및 주거용 건물을 포함하여 Orsk 시의 절반에 전기를 공급하기에 충분합니다.

이러한 스테이션의 작동 원리는 간단합니다. 빛 광자의 에너지는 실리콘 웨이퍼에서 전류로 변환됩니다. 이 반도체의 본질적인 광전 효과는 오랫동안 태양 전지 제조업체에서 연구되고 수용되었습니다. 그러나 24%의 효율을 제공하는 결정질 실리콘이 유일한 옵션은 아닙니다. 기술은 지속적으로 개선되고 있습니다. 그래서 2013년에 샤프 엔지니어들은 인듐-갈륨-비소 원소에서 44.4%의 효율성을 달성했으며 초점 렌즈를 사용하면 46%를 모두 달성할 수 있습니다.

태양 진공 발전소

절대적으로 생태학적 유형의 태양광 발전소. 원칙적으로는 온도차(지면의 공기가 가열되어 위로 돌진함)로 인해 발생하는 자연 기류를 사용합니다. 1929년에 이 아이디어는 프랑스에서 특허를 받았습니다.

유리로 덮인 땅 조각 인 온실이 건설되고 있습니다. 온실 중앙에는 발전기 터빈이 장착된 높은 파이프인 타워가 돌출되어 있습니다. 태양은 온실을 데우고 파이프를 통해 위로 돌진하는 공기는 터빈을 돌립니다.흘수는 태양이 닫힌 유리 부피의 공기를 가열하는 한, 그리고 지구 표면이 열을 유지하는 한 밤에도 일정하게 유지됩니다.

이러한 유형의 실험 스테이션은 스페인 마드리드에서 남쪽으로 150km 떨어진 1982년에 건설되었습니다. 온실의 지름은 244미터, 파이프의 높이는 195미터였습니다. 최대 개발 전력은 50kW에 불과합니다. 그러나 터빈은 녹과 강풍으로 인해 고장날 때까지 8년 동안 가동되었습니다. 2010년 중국은 200kW를 공급할 수 있는 태양광 진공 스테이션 건설을 완료했습니다. 그것은 277 헥타르의 면적을 차지합니다.

복합 태양광 발전소

이들은 온수 및 난방 통신이 열교환기에 연결되는 스테이션이며 일반적으로 다양한 요구에 따라 물을 가열합니다. 집광기가 태양광 패널과 병렬로 작동할 때 결합된 스테이션에는 결합된 솔루션도 포함됩니다. 결합된 태양열 발전소는 종종 개인 주택의 대체 전원 공급 및 난방을 위한 유일한 솔루션입니다.