सौर केंद्रक

मूलभूतपणे, सौर केंद्रकांपेक्षा खूप वेगळे आहेत फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टर… शिवाय, थर्मल-प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्रे अनेक वैशिष्ट्यांमुळे फोटोव्होल्टाइक्सपेक्षा अधिक कार्यक्षम आहेत.

सौर एकाग्र यंत्राचे कार्य म्हणजे सूर्याच्या किरणांना थंड द्रवाच्या कंटेनरवर केंद्रित करणे, जे उदाहरणार्थ तेल किंवा पाणी असू शकते, जे सौर ऊर्जा शोषण्यास चांगले आहे. एकाग्र करण्याच्या पद्धती भिन्न आहेत: पॅराबॉलिक दंडगोलाकार केंद्रक, पॅराबॉलिक मिरर किंवा हेलिओसेंट्रिक टॉवर.

काही केंद्रीत, सौर किरणोत्सर्ग फोकल रेषेवर केंद्रित असते, तर काहींमध्ये - रिसीव्हर असलेल्या केंद्रबिंदूवर. जेव्हा सौर विकिरण मोठ्या पृष्ठभागावरून लहान पृष्ठभागावर (रिसीव्हरच्या पृष्ठभागावर) परावर्तित होते, तेव्हा उच्च तापमान गाठले जाते, शीतलक उष्णता शोषून घेते, रिसीव्हरमधून फिरते. संपूर्ण प्रणालीमध्ये स्टोरेज भाग आणि ऊर्जा हस्तांतरण प्रणाली देखील असते.

केवळ थेट सौर किरणोत्सर्गावर लक्ष केंद्रित केल्यामुळे ढगाळ कालावधीत केंद्रकांची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या कमी होते.या कारणास्तव, या प्रणाली अशा प्रदेशांमध्ये सर्वोच्च कार्यक्षमता प्राप्त करतात जिथे पृथक्करण पातळी विशेषतः उच्च आहे: वाळवंटात, विषुववृत्तीय प्रदेशात. सौर किरणोत्सर्गाच्या वापराची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी, केंद्रक विशेष ट्रॅकर्स, ट्रॅकिंग सिस्टमसह सुसज्ज आहेत जे सूर्याच्या दिशेने एकाग्रतेचे सर्वात अचूक अभिमुखता सुनिश्चित करतात.

कारण सोलर कॉन्सन्ट्रेटर्सची किंमत जास्त आहे आणि ट्रॅकिंग सिस्टमला वेळोवेळी देखभाल आवश्यक आहे, त्यांचा वापर प्रामुख्याने औद्योगिक वीज निर्मिती प्रणालींपुरता मर्यादित आहे.

अशा स्थापनेचा वापर हायब्रीड सिस्टममध्ये एकत्रितपणे केला जाऊ शकतो, उदाहरणार्थ, हायड्रोकार्बन इंधनासह, नंतर स्टोरेज सिस्टम उत्पादित विजेची किंमत कमी करेल. चोवीस तास पिढी घडणार असल्याने हे शक्य होईल.

पॅराबॉलिक ट्यूब सोलर कॉन्सन्ट्रेटर्स 50 मीटर पर्यंत लांब असतात, जे लांबलचक आरशाच्या पॅराबोलासारखे असतात. अशा एकाग्र यंत्रामध्ये अवतल आरशांचा संच असतो, ज्यापैकी प्रत्येक सूर्याची समांतर किरण गोळा करतो आणि त्यांना एका विशिष्ट बिंदूवर केंद्रित करतो. अशा पॅराबोलाच्या बाजूने, शीतलक द्रव असलेली एक नळी असते, ज्यामुळे आरशांद्वारे परावर्तित होणारे सर्व किरण त्यावर केंद्रित असतात. उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी, नलिका एका काचेच्या नळीने वेढलेली असते जी सिलेंडरच्या फोकल लाइनच्या बाजूने वाढते.

हे हब उत्तर-दक्षिण दिशेला पंक्तीमध्ये व्यवस्था केलेले आहेत आणि निश्चितपणे सौर ट्रॅकिंग सिस्टमने सुसज्ज आहेत. रेषेत केंद्रित रेडिएशन कूलंटला जवळजवळ 400 अंशांपर्यंत गरम करते, ते हीट एक्सचेंजर्समधून जाते, वाफ निर्माण करते ज्यामुळे जनरेटरची टर्बाइन फिरते.

निष्पक्षतेने, हे लक्षात घ्यावे की ट्यूबच्या जागी फोटोसेल देखील स्थित असू शकते. तथापि, फोटोव्होल्टेइक पेशींसह एकाग्रतेचे आकार लहान असू शकतात हे असूनही, हे कार्यक्षमतेत घट आणि जास्त गरम होण्याच्या समस्येने भरलेले आहे, ज्यासाठी उच्च-गुणवत्तेची शीतकरण प्रणाली विकसित करणे आवश्यक आहे.

1980 च्या दशकात कॅलिफोर्नियाच्या वाळवंटात, एकूण 354 मेगावॅट क्षमतेचे पॅराबॉलिक दंडगोलाकार केंद्रकांचे 9 पॉवर प्लांट बांधले गेले. त्यानंतर त्याच कंपनीने (लुझ इंटरनॅशनल) डेगेटमध्ये 13.8 मेगावॅट क्षमतेसह एक SEGS I हायब्रिड इंस्टॉलेशन देखील तयार केले, ज्यामध्ये नैसर्गिक वायू ओव्हनचाही समावेश होता. सर्वसाधारणपणे, 1990 पर्यंत, कंपनीने एकूण क्षमतेचे हायब्रीड पॉवर प्लांट तयार केले होते. 80 मेगावॅट.

पॅराबोलिक पॉवर प्लांट्समध्ये सौर ऊर्जा उत्पादनाचा विकास मोरोक्को, मेक्सिको, अल्जेरिया आणि इतर विकसनशील देशांमध्ये जागतिक बँकेच्या निधीसह केला जात आहे.

परिणामी, तज्ञांनी असा निष्कर्ष काढला आहे की आज, पॅराबॉलिक ट्रफ पॉवर प्लांट्स टॉवर आणि डिस्क सोलर पॉवर प्लांट्सपेक्षा नफा आणि कार्यक्षमतेच्या बाबतीत मागे आहेत.

डिस्क सोलर इन्स्टॉलेशन्स - हे सॅटेलाइट डिश, पॅराबॉलिक आरसे आहेत जे अशा प्रत्येक डिशच्या केंद्रस्थानी असलेल्या रिसीव्हरवर सूर्याची किरण केंद्रित करतात. त्याच वेळी, या हीटिंग तंत्रज्ञानासह शीतलकचे तापमान 1000 अंशांपर्यंत पोहोचते. उष्णता हस्तांतरण द्रवपदार्थ ताबडतोब जनरेटर किंवा इंजिनला दिले जाते जे रिसीव्हरसह एकत्र केले जाते. येथे, उदाहरणार्थ, स्टर्लिंग आणि ब्राइटन इंजिन वापरले जातात, जे अशा प्रणालींच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ करू शकतात, कारण ऑप्टिकल कार्यक्षमता जास्त आहे आणि प्रारंभिक खर्च कमी आहेत.

पॅराबॉलिक डिश सोलर इन्स्टॉलेशनच्या कार्यक्षमतेचा जागतिक विक्रम म्हणजे 29% थर्मल-टू-इलेक्ट्रिकल कार्यक्षमता रँचो मिराज येथे स्टर्लिंग इंजिनसह डिश-प्रकार इंस्टॉलेशनद्वारे प्राप्त केली गेली.

मॉड्युलर डिझाइनमुळे, मॅच टाईप सोलर सिस्टीम खूप आशादायक आहेत, ते तुम्हाला सार्वजनिक वीज ग्रीडशी जोडलेले आणि स्वतंत्र अशा दोन्ही हायब्रीड वापरकर्त्यांसाठी आवश्यक उर्जा पातळी सहज साध्य करण्याची परवानगी देतात. एक उदाहरण म्हणजे STEP प्रकल्प, ज्यामध्ये जॉर्जिया राज्यात स्थित 7 मीटर व्यासासह 114 पॅराबॉलिक मिरर आहेत.

प्रणाली मध्यम, कमी आणि उच्च दाब स्टीम तयार करते. कमी दाबाची वाफ विणकाम कारखान्याच्या वातानुकूलित यंत्रणेला पुरवली जाते, मध्यम-दाबाची वाफ विणकाम उद्योगालाच पुरवली जाते आणि उच्च दाबाची वाफ थेट वीज निर्मितीसाठी पुरवली जाते.

अर्थात, स्टर्लिंग इंजिनसह एकत्रित केलेले सौर डिस्क केंद्रीकरण मोठ्या ऊर्जा कंपन्यांच्या मालकांना स्वारस्य आहे. अशा प्रकारे, सायन्स ऍप्लिकेशन्स इंटरनॅशनल कॉर्पोरेशन, तीन ऊर्जा कंपन्यांच्या सहकार्याने, स्टर्लिंग इंजिन आणि पॅराबॉलिक मिरर वापरून एक प्रणाली विकसित करत आहे जी 25 किलोवॅट वीज निर्मिती करण्यास सक्षम असेल.

सेंट्रल रिसीव्हर असलेल्या टॉवर-प्रकारच्या सौर ऊर्जा संयंत्रांमध्ये, टॉवरच्या शीर्षस्थानी असलेल्या रिसीव्हरवर सौर विकिरण केंद्रित केले जाते. टॉवर्सभोवती मोठ्या संख्येने परावर्तक-हेलिओस्टॅट्स ठेवलेले आहेत... हेलिओस्टॅट्स दोन-अक्षीय सूर्य ट्रॅकिंग सिस्टमसह सुसज्ज आहेत, ज्यामुळे ते नेहमी वळतात जेणेकरून किरण स्थिर असतात, उष्णता प्राप्तकर्त्यावर केंद्रित असतात.

रिसीव्हर उष्णता ऊर्जा शोषून घेतो, जे नंतर जनरेटरचे टर्बाइन फिरवते.

रिसीव्हरमध्ये फिरणारे द्रव शीतलक वाफेला उष्णता संचयकाकडे घेऊन जाते. सामान्यतः 550 अंश तापमानासह पाण्याची वाफ, 1000 अंशांपर्यंत तापमानासह हवा आणि इतर वायू पदार्थ, कमी उकळत्या बिंदूसह सेंद्रिय द्रव - 100 अंशांपेक्षा कमी, तसेच द्रव धातू - 800 अंशांपर्यंत कार्य करतात.

स्टेशनच्या उद्देशानुसार, वाफेने टर्बाइन वळवून वीज निर्मिती केली जाऊ शकते किंवा काही प्रकारच्या उत्पादनात थेट वापरली जाऊ शकते. रिसीव्हरमधील तापमान 538 ते 1482 अंशांपर्यंत बदलते.

दक्षिण कॅलिफोर्नियामधील सौर वन पॉवर टॉवर, त्याच्या प्रकारातील पहिल्यापैकी एक, मूलतः 10 मेगावॅट उत्पादन करणाऱ्या स्टीम-वॉटर सिस्टमद्वारे वीज निर्मिती केली. नंतर त्याचे आधुनिकीकरण झाले आणि सुधारित रिसीव्हर, आता वितळलेल्या क्षारांसह आणि उष्णता साठवण प्रणालीसह काम करत आहे, लक्षणीयरीत्या अधिक कार्यक्षम बनले.

यामुळे बॅटरी टॉवर पॉवर प्लांट्ससाठी सोलर कॉन्सन्ट्रेटर तंत्रज्ञानामध्ये प्रगती झाली: अशा पॉवर प्लांटमधील वीज मागणीनुसार तयार केली जाऊ शकते, कारण उष्णता साठवण प्रणाली 13 तासांपर्यंत उष्णता साठवू शकते.

वितळलेल्या मीठ तंत्रज्ञानामुळे सौर उष्णता 550 अंशांवर साठवणे शक्य होते आणि आता दिवसाच्या कोणत्याही वेळी आणि कोणत्याही हवामानात वीज तयार केली जाऊ शकते. 10 मेगावॅट क्षमतेचे टॉवर स्टेशन "सोलर टू" या प्रकारच्या औद्योगिक ऊर्जा प्रकल्पांचा नमुना बनला आहे. भविष्यात - मोठ्या औद्योगिक उपक्रमांसाठी 30 ते 200 मेगावॅट क्षमतेच्या औद्योगिक उपक्रमांचे बांधकाम.

संभावना प्रचंड आहेत, परंतु मोठ्या क्षेत्राची गरज आणि औद्योगिक स्तरावर टॉवर स्टेशन्स बांधण्याच्या महत्त्वपूर्ण खर्चामुळे विकासात अडथळा येतो. उदाहरणार्थ, 100 मेगावॅट टॉवर स्टेशन ठेवण्यासाठी 200 हेक्टर जागेची आवश्यकता आहे, तर 1,000 मेगावॅट वीज निर्मिती करण्यास सक्षम असलेल्या अणुऊर्जा प्रकल्पासाठी फक्त 50 हेक्टर क्षेत्र आवश्यक आहे. लहान क्षमतेसाठी पॅराबॉलिक-सिलिंड्रिकल स्टेशन्स (मॉड्युलर प्रकार), दुसरीकडे, टॉवरच्या तुलनेत अधिक किफायतशीर आहेत.

अशा प्रकारे, टॉवर आणि पॅराबॉलिक ट्रफ कॉन्सन्ट्रेटर्स ग्रिडला जोडलेल्या 30 MW ते 200 MW पर्यंतच्या पॉवर प्लांटसाठी योग्य आहेत. मॉड्युलर डिस्क हब अशा नेटवर्कच्या स्वायत्त पॉवरिंगसाठी योग्य आहेत ज्यांना फक्त काही मेगावाट आवश्यक आहेत. टॉवर आणि स्लॅब या दोन्ही प्रणाली निर्मितीसाठी महाग आहेत परंतु खूप उच्च कार्यक्षमता देतात.

तुम्ही बघू शकता की, पॅराबॉलिक ट्रफ कॉन्सन्ट्रेटर्स येत्या काही वर्षांसाठी सर्वात आशादायक सोलर कॉन्सन्ट्रेटर तंत्रज्ञान म्हणून इष्टतम स्थान व्यापतात.

या विषयावर देखील वाचा: जगातील सौर ऊर्जेचा विकास