Солнечные концентраторы: зачем они?

[solar-front.livejournal.com]

Оригинал взят у solar_front в Солнечные концентраторы: недостатки, преимущества, проблемы.

Вкратце:
1) Мощность CSP (Concentrated Solar Power) станций во всем мире увеличилась на 1 ГВт в 2012 году. Ежегодно этот рынок растет на величину > 100% (не опечатка!).
2) Установленные мощности: 2.8 ГВт, Строится 2.9, планируется 7 ГВт.
3) Наиболее популярная это технология параболических рефлекторов, но набирают силу концентроторы-башни и концентраторы на линзах Френеля .


Как будут развиваться CSP технологии? Смотрим на эту картинку:

(пояснение "легенды" слева -на-право: общий, параболические рефлекторы, башни, параболические тарелки, линейные отражатели Френеля (CLFR). Диаграмма первая - на конец 2012 года, вторая: строится, посленяя: запланировано)

Очевидно, что параболические рефлекторы "сегодня", но башни-концентраторы будут популярны "завтра".  Самый большой возводимый проект в этой области на сегодня это Ivanpah Solar Electric Generating Station 392 МВт в южной Калифорнии. 170000 зеркал будут фокусировать свет на башни.

CLFR  постепенно отвоёвывают рынок: наблюдается рост с 1 до 7%. Самый большой проект в этой области это 100 МВт в Раджастане от Avera Solar.

Что такое параболические рефлекторы?

Это система, где параболические зеркала, поворачиваясь вдоль своей оси фокусируют солнечные лучи на теплопоглощающей трубке. Такая система позволяет концентрировать в 100 раз и нагревать носитель тепла (специальное масло) до 400 градусов. Через обменник тепла горячее масло отдает энергию пару который, в свою очередь, вращает турбину. Новые системы в этой области могут включать аккумулятор в виде бака с расплавленной солью (до 8 часов). Система уже хорошо известна (с 80х) .



Недостатки и достоинства:

1. опробованная технология.


2. Но, высокие затраты относительно других, "зеленых" источников (например ФВ).


3. Но, низкая температура теплоносителя.


4. Но, в некоторых случаях такие системы требуют обеспечение водой, что не просто в условиях пустыни.


5. Но, место установки не должно иметь уклона больше 1%.

Что такое концентраторы - башни?
Это система, где зачастую тысячи поворачиваемых зеркал отслеживают солнце и фокусируют энергию на энергоприемник. Можно концентрировать энергию в 1000 раз. Высота башни от 5- до 165 м. Зеркала от 1.1 до 120 квм. Температура от 440 до 550 градусов цельсия. Для передачи тепла используется вода или расплавленная соль.




Недостатки и достоинства:

1. Позволяют достичь более высоких температур, более высокая эффективность, ниже стоимость энергии чем у параболических рефлекторов.


2. Не требуют ультра плоских ландшафтов (могут быть установлены при градиенте в 5%).


3. Запас энергии в баке с расплавленной солью до 15 часов.


4. Но, истоиря использования таких систем короче и следовательно риск кредитования выше.


5. Но, цена остается все еще высокой.

Что такое системы концентраторов с линейными отражатели Френеля?
Это более простые системы по сравнению с параболическими каналами. Концентрируют свет в 30 раз, а вместо масла используют воду для теплопередачи.

Недостатки и достоинства:
Простой дизайн, низкая стоимость энергии.
Но, высокий технологический риск: технология еще не опробована как параболические рефлекторы.



на сегодняшний день концентраторы борются за свое существование: дешевеющие и ставшими уже привычными солнечные панели давят на этот рынок.

• 1 установленный ватт от концентраторов на сегодня стоит около 5 $ (параболические концентраторы),


• 1 установленный ватт для башней-концентраторов около 7 $ ( цена остается такой же если энергия запасается в раслпаве песка на 6-7 часов, 10$  если запас на 12-15 часов).


• 1 установленный ватт  для обычных панелей около 1 $.

Генерация 1 квтч обойдется в 14-35 центов. Согласно цели US Department of Energy, в 2020 стоимость эл. энергии от концентраторов на юге Калифорнии должна быть 6 центов.

Тем не менее не стоит забывать, что это намного более молодая отрасль которая повторяет путь традиционной фотовольтаики  сделанный 10 лет назад. Потенциал для снижения цен в этой области есть и я уверен, что "места под солнцем" хватит всем технологиям.


(чистка параболического концентратора в Марокко. Самый популярный: 96% всех концентраторов это параболические. Фото: Photon International 12/2012)

Comments

[22sobaki.livejournal.com]

>место установки не должно иметь уклона больше 1%
C чем это связано?

[solar-front.livejournal.com]

зеркала длинные (несколько десятков метров) и вращаются вокруг оси. Если есть уклон, при разных углах падения солнца будет бОльший градиент вдоль трубки нагревателя ?

[aiden-ko.livejournal.com]

или зеркала тупо зацепятся за грунт =) А, вообще, это проектные расчеты, не дело их обсуждать так, голословно. Были бы данные, да посчитать - было бы честнее и точнее.

[solar-front.livejournal.com]

1% из перевода статьи.

[cumtacent.livejournal.com]

Морокко - это где? в Офрике?

[south-solo.livejournal.com]

Скажите дилетанту - а где КПД выше: здесь или у фотоэлементов?

диллетанты тут все.

[solar-front.livejournal.com]

Здесь.
Если просто греть масло в черной трубке КПД около 94%. У концентраторов с фотовольтаикой - рекорд 44.4 %. Без концентраторов: 37 %.

Но у ФВ нет жидкостей, температур, теплообмена. Только электроника если нет аккумуляторов.

Re: диллетанты тут все.

[dmi2130.livejournal.com]

94% это тепловой кпд или электрический? Если первое, то сравнение похоже не корректно.

Re: диллетанты тут все.

[solar-front.livejournal.com]

Эту цифру я взял из кпд обогревателей дома-воды.

http://www.ing-büro-junge.de/html/solarthermie.html

Если мы говорим о первом преобразовании, то я думаю это корректно, не?

Какое КПД у реальной турбины в пустыне где нет воды для охлаждения если пар 400 С я без понятия. Но надеюсь, что не ниже 40%.

Полагаю, что большое достоинство таких станций возможность аккумулирования энергии в расплавленной соли.

Re: диллетанты тут все.

[dmi2130.livejournal.com]

Думаю не корректно, нет смысла говорить о первом преобразовании. Оценивать имеет смысл "что то" приведенное к единому знаменателю. Те же солнечные водонагреватели являются утилизаторами "бросового" тепла, к энергетике относящиеся постольку-поскольку. Достоинства или недостатки - это вопрос отдельный по которому я вообще не спорю, а вот сравнение "теплового" и "электрического" КПД штука некорректная.

КПД типичной ТЭС с турбинами где то в районе 38% (пар 550-600 С), для 400 С он будет ниже. Метод аккумулирования энергии является вопросом технологичности и эффективности по затратам на реализацию и достоинством является только на фоне отсутствия такового вообще.

Re: диллетанты тут все.

[solar-front.livejournal.com]

Так и там энергия бросовая - пустыни.
Кпд будет еще ниже - там нет эффективного охлаждения, нет воды обычно. Персонала тоже немного, бюджет небольшой - по сравнению с мегаполисными сооружениями. Потому их так мало - всего 2.5 ГВт.

Про некорректность согласен.

Re: диллетанты тут все.

[aiden-ko.livejournal.com]

хм. А как же основное уравнение КПД для теплового двигателя? Дайте речку рядом - и КПД повысим. Но, конечно, сравнивать тепло и электрику некорректно. В общем случае некорректно.

Re: диллетанты тут все.

[solar-front.livejournal.com]

Речка - значит село- цена на землю выше.

[tam-odin.livejournal.com]

Да! Только не забывайте, что тепло нужно переработать в электричество, т.е. умножить на КПД преобразователя (паровая турбина или еще что-либо).
А солнечную батарею с 40% КПД Вы не найдете. А если и найдете, то Вам ее не продадут, потому как производители подобных батарей работают с конкретными заказчиками.

[solar-front.livejournal.com]

Вы знаете чем отличается рекорд от продукта? Где я написал, что доступные на рынке фотоэлементы имеют 40%?

[tam-odin.livejournal.com]

Не оправдывайтесь. Никто Вас не хочет тут задеть. Мой комментарий касался затронутой темы, не более.

[aiden-ko.livejournal.com]

зато паровую турбину с КПД 80-90% - запросто. Дело же не в солнечных батареях. =)

[tam-odin.livejournal.com]

Шутник.

[tam-odin.livejournal.com]

Не хватает двигателей Стирлинга, установленных в фокусах солнечных концентраторов.

[solar-front.livejournal.com]

Зачем в фокусе? У теплообменника.

[tam-odin.livejournal.com]

В фокусе параболического концентратора температура нагрева больше, а следовательно КПД тепловой машины (в нашем случае стирлинг) выше.

Столько дохера двигателей больно аукнется экономичес

[zloradskij.livejournal.com]

Стирлинги конечно, дешевые и трудноломаемые, но 1000 штук- это 1000 штук.

Re: Столько дохера двигателей больно аукнется экономич

[tam-odin.livejournal.com]

Подскажите, где купить за дёшево? Только не игрушку, где купить игрушку, я знаю.

Re: Столько дохера двигателей больно аукнется экономич

[zloradskij.livejournal.com]

Дешево по ср. с альтернативами, напр. паровым, я имел в виду.

Re: Столько дохера двигателей больно аукнется экономич

[tam-odin.livejournal.com]

Раз Вы сравниваете - это значит, что знаете цену. Не правда ли?

Не правда.

[zloradskij.livejournal.com]

Простота конструкции — конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере. Его характеристики позволяют избавиться от коробки передач. Однако, как уже отмечалось выше, он обладает большей материалоёмкостью.
Увеличенный ресурс — простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет стирлингу обеспечить небывалый для других двигателей ресурс в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.
(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0#.D0.9F.D1.80.D0.B5.D0.B8.D0.BC.D1.83.D1.89.D0.B5.D1.81.D1.82.D0.B2.D0.B0)
Мое мнение основано на этом. Если не согласны, можете обосновать.

Re: Не правда.

[tam-odin.livejournal.com]

Я понимаю, что тут сообщество технарей, а не лингвистов, но в Вашем случае "неправда" пишется слитно.

Re: Не правда.

[zloradskij.livejournal.com]

Спасибо. A по существу вопроса замечаний у уважаемого лингвиста нет?

Re: Не правда.

[tam-odin.livejournal.com]

Простите мою невнимательность! А был вопрос?

[ermiak.livejournal.com]

Охх, как же меня напрягает вся телемеханика... Это лично-профессиональное, но я с трудом представляю обслуживание подобной системы. damnes. Мне даже нескольких машин и конвейеров хватает с перекрытием:)

[zloradskij.livejournal.com]

Если вся постанова разыгрывается в пустыне, к зеркалам можно приставить дюжину урюков самой дешевой модели.
И в качестве контроллера одного надсмотрщика с плеткой.

[aiden-ko.livejournal.com]

Проблема в том, что концентраторы Френеля дороже в изготовлении. Так же, как и роторно-поршневой двигатель Ванкеля имеет бОльший КПД, нежели обычные поршневые двигатели, но у него есть куча нерешенных проблем. К примеру - вопрос уплотнения камер сгорания. Технологии помогут решить проблемы как Ванкеля, так и концентраторов Френеля. Просто нужно время.

[aiden-ko.livejournal.com]

Это все херня, ребяты. Поржать хотите?

У нас в институте придумали гелиовелосипед! То есть трехколесная повозка с шаговым двигателем с приводом на переднее колесо. Они реально думают, что поставят на него 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор и солнечные панели, и ОНО поедет со скоростью до 30 км/ч!

При этом раму на прочность никто не считал, энергопотребление - тоже нах.. Грант есть - и вперед! А мы с шефом (кафедра Технологии машиностроения) прикинули массы, инерциальные нагрузки, и т.д. Вывели мощность. С учетом КПД солнечных панелей, площадь остекления должна быть около 40 кв. м. На велосипеде. =)) Но изобретателей это не ипет. Прикрутили шаговик с ЧипИдипа и аккум от мопеда на 12 вольт - вот вам и наука в стране.

Извините за лирическое отступление.

PS. Кстати, в презентации проекта шаговик назвали дословно "Пошаговый двигатель" ))

[solar-front.livejournal.com]

Да, такое "нанао" уже достало. Чего не взяли электро велик и не на весили модулей тележку?

[tam-odin.livejournal.com]

А какое КПД солнечных панелей брали за расчетное?

[solar-front.livejournal.com]

Уточните вопрос пожалуйста. В посте не идет речь о панелях.