انواع نیروگاه های خورشیدی
نیروگاههای خورشیدی برای تولید برق از نور خورشید استفاده می‌کنند. نیروگاههای خورشیدی به ۵ نوع مختلف تقسیم بندی می‌شوند: نیروگاههای سهموی خطی، نیروگاههای دریافت کننده مرکزی، نیروگاههای بشقابک سهموی، نیروگاههای دودکش خورشیدی و نیروگاه کلکتورهای فرنل. در ادامه با جزئیات بیشتری از این نیروگاه ها آشنا می شوید.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: نیروگاههای حرارتی خورشیدی به ۵ دسته تقسیم بندی می‌گردند:
- نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
- نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
- نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
- نیروگاههای دودکش خورشیدی (Solar Chimney)
- نیروگاه کلکتورهای فرنل (Fresnel Collector)
نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده‌ها می‌باشند. بخش متمرکزکننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه‌های شیشه‌ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار می‌گیرند. دریافت کننده از لوله‌های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده می‌شوند و در طول خط کانونی قرار می‌گیرند. بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است.
سیستم ردیابی خورشید در این دستگاه‌ها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می‌گیرد. بگونه‌ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله‌های جاذب منعکس شوند. یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد از میان لوله‌های جاذب در جریان می‌باشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می‌کند. این نوع نیروگاه‌ها با ذخیره حرارت قابلیت تولید برق را حتی در مواقعی که خورشید غروب نموده است را دارا هستند.
اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی
اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی
-منعکس‌کننده از نوع آینه‌های سهموی
-دریافت‌کننده تابش خورشیدی که پرتوهای منعکس شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال دهنده گرما می‌شود
-مکانیزم حرکت دهنده (تک محوری) کلکتورهای سهموی به منظور ردیابی خورشید و کنترل کننده‌ها
-اسکلت فلزی نگهدارنده و فونداسیون
-سیستمهای مربوط به تولید قدرت الکتریکی
-تجهیزات مربوط به انتقال گرما
-تجهیزات مربوط به تولید الکتریسیته و دفع گرمای تلف شده به محیط خارج
نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
این سیستم شامل مجموعه‌ای از آینه هایی است (هلیوستات) که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت کننده مرکزی منتقل می‌کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می‌شود جذب می‌شود. در آن جا آب به بخار سوپر هیت تبدیل شده و این بخار توربین ژنراتور را که در پائین برج نصب شده به حرکت در آورده و تولید برق می‌نماید.
اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت کننده مرکزی
-هلیوستات: سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه‌ای از هلیوستات‌ها از نوع شیشه‌ای یا غشایی
-دریافت‌کننده مرکزی: که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می‌نماید.
-سیستم انتقال انرژی گرمائی: که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد. در طرحهای اولیه از آب و بخار بعنوان سیال جذب کننده وانتقال دهنده انرژی گرمائی استفاده می‌گردید و در طرحهای توسعه یافته‌تر از سیالاتی، چون نمکهای سدیم و پتاسیم مذاب استفاده می‌گردد.
-سیستم تبدیل قدرت
-سیستم ذخیره انرژی
پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می‌شود. برای اینکه چنین سیستمی پربازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره بطرف خورشید ردیابی شود و در نتیجه به یک مکانیسم ردیابی دو محوره نیاز دارد. در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز می‌شود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکز یافته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید می‌گردد.
اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی
-سطح متمرکزکننده: وظیفه آن متمرکز کردن شعاعهای نور خورشید در نقطه کانونی است.
-موتور استرلینگ: انرژی گرمایی تمرکز یافته نور را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده که توسط یک آلترناتور از آن الکتریسیته تولید می‌گردد. این موتور‌ها با سیستمهای دما بالا و پرفشار با انتقال حرارت خارجی هستند که گاز هلیوم یا هیدروژن بعنوان سیال عامل آن‌ها عمل می‌کند. بهترین عملکرد انواع این موتور‌ها در دماهای بالای ۷۰۰ درجه سانتیگراد و فشارهایی تا ۲۰ مگاپاسکال انجام می‌شود.
-ردیاب و سیستم کنترل: سیستم ردیاب همواره سطح متمرکزکننده را در مقابل خورشید قرار می‌دهد تا نور دقیقاٌ در دریافت کننده موتور استرلینگ تمرکز یابد. بعلاوه سیستم کنترل با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف و همچنین موتور استرلینگ، در هر وضعیت فرمان مناسبی برای کنترل سیستم ارسال می‌نماید.
-سازه و فونداسیون: برای نگه داشتن سطح متمرکزکننده، موتور استرلینگ و سایر اجزاء سیستم و تحمل بارهای اینرسی، باد و زلزله وجود یک فونداسیون و سازه‌ای سبک و با استحکام ضروریست.
نیروگاههای دودکش خورشیدی (Solar Chimney)
نیروگاه دودکش خورشیدی، یک نیروگاه خورشیدی است که از ترکیب کلکتورهای هوای خورشیدی و برج هدایت کننده هوا برای تولید جریان هادی القائی هوا استفاده می‌کند و این جریان هوا موجب چرخش توربین‌های پله‌ای فشار و در نهایت تولید برق توسط ژنراتور می‌شود.
نحوه عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
تابش خورشید موجب گرم شدن هوا در زیر سقف هادی نور (شفاف) که برج مرکزی را احاطه کرده است، می‌شود. در مرکز این سقف یک برج عمودی با دهانه ورودی عریض واقع شده است. محل اتصال این برج با سقف شیشه‌ای باید به نحوی ساخته شود که در مقابل نفوذ هوا مقاوم باشد. هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است لذا از برج بالا خواهد رفت. با مکش هوای گرم به بالای برج، هوای سرد مجدداً از فضای خارجی سقف وارد آن خواهد شد. این جریان مداوم هوا را با استفاده از توربین‌های پله‌ای فشار تبدیل به انرژی مکانیکی و سپس توسط ژنراتورهای مرسوم برق تولید می‌کند. شکل ۱ نمایی از شماتیک عملکرد این نوع نیروگاههای خورشیدی را نشان می‌دهد. برای تولید ۲۴ ساعته برق در این نیروگاه می‌توان از لوله‌های حاوی آب و یا محفظه‌های آب در زیر سقف استفاده نمود. این لوله‌ها یا محفظه‌ها تنها یک بار از آب پر می‌شوند و هیچ نیازی به آب‌گیری مجدد ندارند.
شماتیک عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
اجزاء اصلی یک دودکش خورشیدی
• سقف نیمه شفاف (مثلاً شیشه‌ای) که در ارتفاع چندمتری زمین نصب می‌گردد.
• دودکش مرتفع که درمرکز سقف شیشه‌ای قرار می‌گیرد.
• توربین‌های بادی که در پایة دودکش قرار می‌گیرند.
• زمین که با روکش مناسبی پوشانده می‌شود.
نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
در این گونه نیروگاه‌ها از کلکتور فرنل برای متمرکز کردن نور خورشید روی لوله گیرنده استفاده می‌شود.
در این نیروگاه همانند نیروگاههای سهموی خطی، کلکتور‌ها به صورت خطی و در جهت شمال جنوب نصب می‌شوند. کلکتورهای آن تعداد زیادی آینه تخت با پهنای کم و طول زیاد هستند که کنار هم دیگر قرار می‌گیرند. زاویه قرار گیری هر کدام از آینه‌ها بصورتی است که بازتاب نور خورشید را روی بخش دریافت کننده متمرکز کنند.
در بخش دریافت کننده یک بازتاب دهنده ثانویه از نوع جفت سهموی قرار دارد که بازتاب آینه‌ها را جمع آوری کرده و روی لوله گیرنده می‌تاباند با گرم شدن لوله گیرنده سیال داخل آن گرم می‌شود.
برای نیروگاههای خورشیدی از این دست عملکرد ممکن است به دو صورت باشد در سیستمهای متدوال سیال عامل داخل لوله گیرنده روغن است که پس از داغ شدن به مبدلهای حرارتی منتقل شده و سپس موجب تولید بخار می‌شود، اما در نوع دیگر که نوع بخار مستقیم (direct steam) نامیده می‌شود طول کلکتور‌ها بیش از یکصد متر می‌باشد. از یک طرف لوله دریافت کننده آب وارد شده و از طرف دیگر بخار خارج می‌شود و نیازی به سیستمهای جانبی اضافی نیست.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.