सौर ऊर्जा संयंत्रांचे प्रकार: टॉवर, डिस्क, पॅराबॉलिक-सिलिंड्रिकल कॉन्सन्ट्रेटर, सौर-व्हॅक्यूम, एकत्रित

सौर किरणोत्सर्ग उर्जेचे रूपांतर करण्यासाठी किंवा दुसऱ्या शब्दांत - सौर उष्णता आणि प्रकाश, विद्युत उर्जेमध्ये, गेल्या अनेक वर्षांपासून जगभरातील अनेक देश सौर ऊर्जा प्रकल्प वापरत आहेत. ही अभियांत्रिकी रचना आहेत ज्या वेगळ्या डिझाइनसह आहेत, पॉवर प्लांटच्या प्रकारानुसार भिन्न तत्त्वांवर कार्य करतात.

जर कोणी, "सौर उर्जा संयंत्र" संयोजन ऐकून, सौर पॅनेलने झाकलेल्या विशाल क्षेत्राची कल्पना केली, तर हे आश्चर्यकारक नाही, कारण फोटोव्होल्टेइक नावाचे या प्रकारचे पॉवर प्लांट आज अनेक घरांमध्ये खूप लोकप्रिय आहेत. परंतु सौर ऊर्जा प्रकल्पाचा हा एकमेव प्रकार नाही.

आज ओळखले जाणारे सर्व सौर ऊर्जा संयंत्र जे औद्योगिक स्तरावर वीज निर्मिती करतात ते सहा प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहेत: टॉवर, प्लेट, फोटोव्होल्टेइक, पॅराबॉलिक-सिलिंड्रिकल कॉन्सन्ट्रेटर, सौर-व्हॅक्यूम आणि एकत्रित.चला प्रत्येक प्रकारच्या सोलर पॉवर प्लांटवर तपशीलवार नजर टाकूया आणि जगभरातील विविध देशांमधील विशिष्ट संरचनांकडे लक्ष देऊया.

टॉवर पॉवर प्लांट्स

सोलर पॉवर प्लांट - एक सौर उर्जा संयंत्र ज्यामध्ये हेलिओस्टॅट्सच्या क्षेत्राद्वारे तयार केलेल्या ऑप्टिकल कॉन्सन्ट्रेटिंग सिस्टममधून रेडिएशन टॉवर-माउंट केलेल्या सोलर रिसीव्हरकडे निर्देशित केले जाते.

टॉवर पॉवर प्लांट्स मूलतः सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली पाण्याच्या बाष्पीभवनाच्या तत्त्वावर आधारित होते. येथे पाण्याची वाफ कार्यरत द्रव म्हणून वापरली जाते. अशा स्टेशनच्या मध्यभागी स्थित, टॉवरच्या वर एक पाण्याची टाकी आहे जी दृश्यमान किरणोत्सर्ग आणि उष्णता दोन्ही उत्तम प्रकारे शोषून घेण्यासाठी काळ्या रंगात रंगलेली आहे. याव्यतिरिक्त, टॉवरमध्ये पंप गट आहे ज्याचे कार्य जलाशयाला पाणी पुरवठा करणे आहे. स्टीम, ज्याचे तापमान 500 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त आहे, स्टेशनच्या प्रदेशावर स्थित टर्बाइन जनरेटर बदलते.

टॉवरच्या शीर्षस्थानी जास्तीत जास्त सौर किरणोत्सर्ग केंद्रित करण्यासाठी, शेकडो हेलिओस्टॅट्स स्थापित केले आहेत, ज्यांचे कार्य परावर्तित सौर विकिरण थेट पाण्याच्या कंटेनरवर निर्देशित करणे आहे. हेलिओस्टॅट्स मिरर आहेत, त्यातील प्रत्येकाचे क्षेत्रफळ दहापट चौरस मीटरपर्यंत पोहोचू शकते.

हेलिओस्टॅट [हेलिओस्टॅट] - परावर्तित थेट सौर विकिरण सौर रेडिएशन रिसीव्हरकडे निर्देशित करण्यासाठी वैयक्तिक अभिमुखता यंत्र असलेले ऑप्टिकल एकाग्रता प्रणालीचे सपाट किंवा फोकसिंग मिरर घटक.

स्वयंचलित फोकसिंग सिस्टीमसह सुसज्ज असलेल्या सपोर्टवर आरोहित, सर्व हेलिओस्टॅट्स परावर्तित सौर विकिरण थेट टॉवरच्या शीर्षस्थानी, टाकीकडे निर्देशित करतात, कारण दिवसा सूर्याच्या हालचालीनुसार स्थिती कार्य करते.

सर्वात उष्ण दिवशी, उत्पादित वाफेचे तापमान 700 °C पर्यंत वाढू शकते, जे टर्बाइनच्या सामान्य ऑपरेशनसाठी पुरेसे आहे.

उदाहरणार्थ, इस्रायलमध्ये, नेगेव वाळवंटाच्या प्रदेशावर, 2017 च्या अखेरीस, 121 मेगावॅटपेक्षा जास्त क्षमतेच्या टॉवरसह पॉवर प्लांटचे बांधकाम पूर्ण केले जाईल. टॉवरची उंची 240 मीटर असेल (बांधकामाच्या वेळी जगातील सर्वात उंच सौर टॉवर). टाकीतील वाफेचे तापमान ५४० डिग्री सेल्सिअसपर्यंत पोहोचेल. ७७३ दशलक्ष डॉलर्सचा प्रकल्प इस्रायलच्या विजेच्या गरजांपैकी १% भाग करेल.

टॉवरमध्ये सौर किरणोत्सर्गाने गरम होणारी एकमेव गोष्ट पाणी नाही. उदाहरणार्थ, स्पेनमध्ये, 2011 मध्ये, गेमसोलर टॉवर सौर ऊर्जा प्रकल्प कार्यान्वित करण्यात आला, ज्यामध्ये मीठ शीतलक गरम केले जाते. या सोल्युशनमुळे रात्री देखील गरम करणे शक्य झाले.

मीठ, 565 डिग्री सेल्सियस पर्यंत गरम केले जाते, एका विशेष टाकीमध्ये प्रवेश करते, त्यानंतर ते स्टीम जनरेटरमध्ये उष्णता प्रसारित करते, ज्यामुळे टर्बाइन फिरते. संपूर्ण प्रणालीची रेट क्षमता 19.9 मेगावॅट आहे आणि 9 महिने पूर्ण क्षमतेने 24 तास कार्यरत असलेल्या 27,500 घरांच्या नेटवर्कला वीज देण्यासाठी 110 GWh वीज (वार्षिक सरासरी) पुरवण्यास सक्षम आहे.

लोट पॉवर प्लांट्स

तत्वतः, या प्रकारचे पॉवर प्लांट टॉवर प्लांटसारखेच आहेत, परंतु संरचनात्मकदृष्ट्या भिन्न आहेत. हे स्वतंत्र मॉड्यूल वापरते, त्यापैकी प्रत्येक वीज निर्माण करते. मॉड्यूलमध्ये रिफ्लेक्टर आणि रिसीव्हर दोन्ही समाविष्ट आहेत. रिफ्लेक्टर बनवणारी आरशांची पॅराबॉलिक असेंब्ली सपोर्टवर बसविली जाते.

मिरर अॅम्प्लीफायर - मिरर कोटिंगसह सौर विकिरण केंद्रक.स्पेक्युलर फॅसेड कॉन्सन्ट्रेटर - सौर किरणोत्सर्गाचा एक स्पेक्युलर कॉन्सन्ट्रेटर ज्यामध्ये सपाट किंवा वक्र आकाराचे वैयक्तिक आरसे असतात जे एक सामान्य परावर्तित पृष्ठभाग बनवतात.

प्राप्तकर्ता पॅराबोलॉइडच्या फोकसवर स्थित आहे. रिफ्लेक्टरमध्ये डझनभर मिरर असतात, प्रत्येक वैयक्तिकरित्या सानुकूलित केला जातो. रिसीव्हर हे जनरेटरसह एकत्रित केलेले स्टर्लिंग इंजिन किंवा पाण्याची टाकी असू शकते ज्याचे वाफेमध्ये रूपांतर होते आणि वाफेने टर्बाइन वळते.

उदाहरणार्थ, 2015 मध्ये, रिपासो, स्वीडनने दक्षिण आफ्रिकेत स्टर्लिंग इंजिनसह पॅराबॉलिक हेलोथर्मल युनिटची चाचणी केली. स्थापनेचा परावर्तक एक पॅराबोलिक मिरर आहे ज्यामध्ये 96 भाग आणि एकूण क्षेत्रफळ 104 चौरस मीटर आहे.

फ्लायव्हीलने सुसज्ज असलेल्या आणि जनरेटरला जोडलेल्या स्टर्लिंग हायड्रोजन इंजिनवर लक्ष केंद्रित केले गेले. दिवसा सूर्याच्या मागे जाण्यासाठी प्लेट हळूहळू वळली. परिणामी, कार्यक्षमता घटक 34% होता आणि अशा प्रत्येक "प्लेट" वापरकर्त्याला प्रति वर्ष 85 MWh वीज प्रदान करण्यास सक्षम होते.

निष्पक्षतेने, आम्ही लक्षात घेतो की या प्रकारच्या सौर उर्जा संयंत्राच्या "प्लेट" च्या केंद्रस्थानी, तेलाचा एक कंटेनर असू शकतो, ज्याची उष्णता स्टीम जनरेटरमध्ये हस्तांतरित केली जाऊ शकते, ज्यामुळे, फिरते. इलेक्ट्रिक जनरेटरची टर्बाइन.

पॅराबॉलिक ट्यूब सौर ऊर्जा संयंत्रे

येथे पुन्हा गरम माध्यम एकाग्र परावर्तित रेडिएशनद्वारे गरम केले जाते. आरसा पॅराबॉलिक सिलेंडरच्या स्वरूपात 50 मीटर लांब आहे, जो उत्तर-दक्षिण दिशेने स्थित आहे आणि सूर्याच्या हालचालीनंतर फिरतो. आरशाच्या फोकसमध्ये एक स्थिर ट्यूब असते ज्याच्या बाजूने द्रव शीतकरण एजंट हलतो.शीतलक पुरेसा उबदार झाल्यावर, उष्णता हीट एक्सचेंजरमधील पाण्यात हस्तांतरित केली जाते, जेथे वाफेने जनरेटर पुन्हा चालू केला.

पॅराबोलिक कॉरिडॉर कॉन्सन्ट्रेटर - सौर किरणोत्सर्गाचा एक आरसा केंद्रीत करणारा, ज्याचा आकार स्वतःला समांतर फिरणाऱ्या पॅराबोलाद्वारे तयार केला जातो.

1980 च्या दशकात कॅलिफोर्नियामध्ये, लुझ इंटरनॅशनलने 354 मेगावॅट क्षमतेचे असे 9 पॉवर प्लांट बांधले. तथापि, बर्‍याच वर्षांच्या सरावानंतर, तज्ञ या निष्कर्षापर्यंत पोहोचले आहेत की आज पॅराबॉलिक पॉवर प्लांट्स टॉवर आणि प्लेट सोलर पॉवर प्लांट्सपेक्षा नफा आणि कार्यक्षमता या दोन्ही बाबतीत निकृष्ट आहेत.

तथापि, 2016 मध्ये, कॅसाब्लांकाजवळील सहारा वाळवंटात पॉवर प्लांटचा शोध लागला. सौर केंद्रक, 500 मेगावॅट क्षमतेसह. अर्धा दशलक्ष 12-मीटरचे आरसे कूलंटला 393 डिग्री सेल्सिअस तापमानात गरम करतात जेणेकरुन जनरेटर टर्बाइन फिरण्यासाठी पाण्याचे वाफेमध्ये रूपांतर होते. रात्री, थर्मल एनर्जी वितळलेल्या मीठात साठवून कार्य करत राहते. अशाप्रकारे, मोरोक्को राज्याने पर्यावरणास अनुकूल उर्जा स्त्रोताची समस्या हळूहळू सोडवण्याची योजना आखली आहे.

फोटोव्होल्टेइक पॉवर प्लांट्स

फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूल, सौर पॅनेलवर आधारित स्टेशन. ते आधुनिक जगात खूप लोकप्रिय आणि व्यापक आहेत. सिलिकॉन सेलवर आधारित मॉड्यूल्सचा वापर लहान साइट्स, जसे की सेनेटोरियम, खाजगी व्हिला आणि इतर इमारतींना शक्ती देण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, जेथे आवश्यक शक्ती असलेले स्टेशन स्वतंत्र भागांमधून एकत्र केले जाते आणि छतावर किंवा योग्य क्षेत्राच्या प्लॉटवर स्थापित केले जाते. औद्योगिक फोटोव्होल्टेइक पॉवर प्लांट लहान शहरांना वीज पुरवठा करण्यास सक्षम आहेत.

सोलर पॉवर प्लांट (एसईएस) [सोलर पॉवर प्लांट] - सौर किरणोत्सर्गाच्या ऊर्जेला विजेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले पॉवर प्लांट.

उदाहरणार्थ, रशियामध्ये, 2015 मध्ये देशातील सर्वात मोठा फोटोव्होल्टेइक पॉवर प्लांट सुरू करण्यात आला. "अलेक्झांडर व्लाझनेव्ह" सौर ऊर्जा प्रकल्प, 100,000 सौर पॅनेलचा समावेश आहे, ज्याची एकूण क्षमता 25 मेगावॅट आहे, ऑर्स्क आणि गाई शहरांमधील 80 हेक्टर. व्यवसाय आणि निवासी इमारतींसह ओर्स्क शहराच्या अर्ध्या भागाला वीज पुरवण्यासाठी स्टेशनची क्षमता पुरेशी आहे.

अशा स्थानकांच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत सोपे आहे. प्रकाश फोटॉनची ऊर्जा सिलिकॉन वेफरमध्ये विद्युत् प्रवाहात रूपांतरित केली जाते; या सेमीकंडक्टरमधील आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा दीर्घकाळ अभ्यास केला गेला आहे आणि सौर सेल उत्पादकांनी ते स्वीकारले आहे. परंतु क्रिस्टलीय सिलिकॉन, जे 24% ची कार्यक्षमता देते, हा एकमेव पर्याय नाही. तंत्रज्ञान सतत सुधारत आहे. तर 2013 मध्ये, शार्प अभियंत्यांनी इंडियम-गॅलियम-आर्सेनाइड घटकापासून 44.4% कार्यक्षमता प्राप्त केली आणि फोकसिंग लेन्सच्या वापरामुळे सर्व 46% साध्य करणे शक्य होते.

सौर व्हॅक्यूम पॉवर प्लांट्स

पूर्णपणे पर्यावरणीय प्रकारचे सौर स्टेशन. तत्त्वानुसार, नैसर्गिक हवेचा प्रवाह वापरला जातो, जो तापमानाच्या फरकामुळे होतो (पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील हवा गरम होते आणि वरच्या दिशेने जाते). 1929 मध्ये फ्रान्समध्ये या कल्पनेचे पेटंट घेण्यात आले.

एक हरितगृह बांधले जात आहे, जो काचेने झाकलेला जमिनीचा तुकडा आहे. ग्रीनहाऊसच्या मध्यभागी एक टॉवर बाहेर येतो, एक उंच पाईप ज्यामध्ये जनरेटर टर्बाइन बसवले जाते. सूर्य हरितगृह गरम करतो आणि पाईपमधून वर जाणारी हवा टर्बाइन वळवते.जोपर्यंत सूर्य बंद काचेच्या खंडात हवा गरम करतो तोपर्यंत मसुदा स्थिर राहतो आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर उष्णता टिकून राहते तोपर्यंत रात्रीही.

या प्रकारचे एक प्रायोगिक स्टेशन 1982 मध्ये स्पेनमधील माद्रिदच्या दक्षिणेस 150 किलोमीटरवर बांधले गेले. ग्रीन हाऊसचा व्यास 244 मीटर होता आणि पाईप 195 मीटर उंच होता. जास्तीत जास्त विकसित शक्ती फक्त 50 किलोवॅट आहे. तथापि, गंज आणि जोराच्या वाऱ्यामुळे तो निकामी होईपर्यंत टर्बाइन 8 वर्षे चालला. 2010 मध्ये, चीनने सौर व्हॅक्यूम स्टेशनचे बांधकाम पूर्ण केले जे 200 किलोवॅट प्रदान करण्यास सक्षम होते. हे 277 हेक्टर क्षेत्र व्यापलेले आहे.

एकत्रित सौर ऊर्जा संयंत्रे

हे असे स्टेशन आहेत जेथे गरम पाणी आणि हीटिंग कम्युनिकेशन्स हीट एक्सचेंजर्सशी जोडलेले आहेत, सर्वसाधारणपणे ते विविध गरजांसाठी पाणी गरम करतात. एकत्रित स्टेशन्समध्ये एकत्रित उपाय देखील समाविष्ट असतात जेव्हा केंद्रक सौर पॅनेलच्या समांतरपणे कार्य करतात. पर्यायी वीज पुरवठा आणि खाजगी घरे गरम करण्यासाठी एकत्रित सौर ऊर्जा संयंत्रे हाच एकमेव उपाय आहे.