فناوری دیش استرلینگ خورشیدی

در این سیستم‌ها ابتدا نور خورشید به وسیله دیش‌های سهموی شکلی که از طریق سیستم‌های کنترلی همواره بهترین جهت گیری را نسبت به خورشید دارند در نقطه ی کانونی بازتاب پیدا می کنند. از این طریق دمایی بالایی در حدود ۱۰۰۰ درجه در این نقطه ایجاد می شود. از طریق نصب یک سیستم receiver و کلکتور این حرارت بالا جذب می شود و به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به موتور استرلینگ (و یا در موارد خاصی به سیکل برایتون) منتقل می شود و فرآیند تولید برق می دهد.

مزیت اصلی این فناوری بازده بالای آن نسبت به روش‌های دیگر استفاده از انرژی خورشیدی است. بازده این سیستم‌ها در شرایط کارکرد مناسب تا ۲۹ % نیز می رسد و قابلیت ایجاد دمایی در حدود ۷۵۰ درجه سلسیوس را دارند. از طرف دیگر هنوز قیمت سرمایه گذاری اولیه ی این روش بسیار بالا است و نیاز است تا با توسعه و تحقیق بیشتر، این فناوری را پیشرفت داد تا هزینه نهایی آن نیز کاهش یابد. افزایش ظرفیت csp‌ها نیز می تواند منجر به پایین تر آمدن هزینه تمام شده آن‌ها گردد. در حال حاضر بازار این فناوری هنوز به طور کامل تجاری نشده است و اگرچه برای مجموع نیروگاه‌های در حدود ۴ گیگاوات ظرفیت نصب شده در دنیا وجود دارد ولی هنوز مراحل توسعه خود را می گذراند. درحال حاضر بیشتر تحقیقات در این زمینه، بر روی توسعه استفاده به صورت متصل به موتور‌های استرلینگ تولید کننده برق متمرکز هستند. از این نظر می توان این فناوری را جزو فناوری‌های جدید به حساب آورد. از آنجایی که این فناوری هنوز به تولید انبوه نرسیده است نمیتوان نظر دقیقی درباره قیمت نهایی تولید انبوه آن ارائه داد.

یکی از مزیت‌های بزرگ این سیستم قابلیت کارکرد هیبرید آن‌ها با هر نوع سوخت دیگری است (موتور‌های استرلینگ قابلت کار با انواع سوخت‌ها را دارند) این سیستم‌ها در حال حاضر در حال توسعه می باشند. تحقیقات بر روی سیستم‌های جذب و بهبود کارکرد خورشیدی موتور ادامه دارد که می تواند باعث کاهش بیشتر قیمت آن‌ها نیز باشد. اغلب گفته می شود بازای هر دیش توان تولید تا ۲۵kw برق موجود می باشد. این دیش‌ها را می توان جدا و یا به صورت مرتبط با هم نصب کرد. برای افزایش حرارت و توان دریافتی از اشعه‌های خورشید بازتابی، لازم است که سیستم کنترلی تعقیب کنند‌ه ای جهت دیش را طوری تنظیم کند تا زاویه برخورد تابش (incidence angle) همواره کم باشد.

با توجه به سیستم‌های جذب گرما و تولید برق (موتور‌های استرلینگ و ژنراتور) دیش استرلینگ‌ها و اجزای متفاوتی که در مسیر تولید برق وجود دارند، می توان این فناوری را جزو فناوری‌های پیچیده به حساب آورد. اگرچه این فناوری نسبت به برخی فناوری‌های مشابه انرژی خورشیدی مانند برخی سلول‌های فتوولتائیک از درجه پیچیدگی پایین تری برخوردار است. قسمت عمده ی پیچیدگی این فناوری مربوط به سیستم‌های receiver و موتور و ژنراتور تولید کننده ی برق آن می باشد.

بطور کلی فناوری دیش استرلینگ برای هرنوع شرایط جغرافیایی و آب و هوایی (به شرط وجود تابش) مناسب است. این امر بیشتر به سبب نداشتن اجزای متحرک زیاد و یکنواخت بودن سیستم تولید توان آن است. به همین دلایل، اگرچه این سیستم‌ها هزینه اولیه بالاتری نسبت به بسیاری از فناوری‌ها دارند ولی دارای هزینه‌های نگهداری پایینی هستند. بازده این نیروگاه‌ها نیز نسبت به روش‌های دیگر بالا است. بازده نیروگاه‌های دیش استرلینگ در حدود ۱۲% تا ۲۵ ٪ است و در بیشترین حالت به ۳۰ ٪ نیز میرسد. البته درحال حاضر نمونه نیروگاهی از این نوع سیستم‌ها موجود نیست و تنها به صورت پراکنده در بعضی نقاط نمونه‌هایی نصب شده است.

شرایط تابشی مناسب برای استفاده از این سیستم ها، تابش خورشید بیش از ۶kWh/m²/day است. برخلاف سلول‌های خورشیدی، نیروگاه‌های بشقابی مشکلی در کار کردن در هوای گرم و خشک ندارند و راندمان آن‌ها کاهش نمی یابد. این نیروگاه‌ها نیاز جدی به آب در سیکل کاری خود ندارند. از این جهات و اگرچه قیمت نهایی آن‌ها بالاتر از سلول‌های pv است، می‌توان به این نوع نیروگاه به عنوان گزینه مناسبی برای شرایط جغرافیایی کشورمان توجه بیشتری داشت. ایران دارای مناطقی گرم و خشک با طول مدت تابش بالایی است که می تواند شرایط مناسبی برای استفاده از این نیروگاه‌ها باشد.

هزینه نصب و اجرای نیروگاه دیش استرلینگ در حدود ۱۲۵۰۰-۸۰۰۰ دلار به ازای هر کیلووات است که نسبت به روش‌های مشابه انرژی خورشیدی بالا می باشد. به همین دلیل این نوع نیروگاه‌ها هنوز جنبه ی تجاری پیدا نکرده اند و در مسیر تحقیق و توسعه و کارکرد‌های آزمایشگاهی می باشند. البته به دلیل تجاری نبودن این فناوری، هزینه نهایی آن نیز برای هر مورد می تواند متفاوت باشد و تعیین قیمت ثابت برای آن در حال حاضر انجام نشدنی است.