Концентрацияланган Күн энергиясы: Келечек үчүн энергетикалык чечимдер

Акыркы жылдары туруктуу энергетикалык чечимдерди издөө инновациялык технологияларга алып келди, алардын бири концентрацияланган күн энергиясы (CSP). салттуу айырмаланып күн нурун түздөн-түз электр энергиясына айландыруучу күн панелдери, CSP системалары күн нурун кичинекей аймакка топтоо үчүн күзгүлөрдү же линзаларды колдонуп, электр энергиясына айландырыла турган жылуулукту жаратат.

Концентрацияланган күн энергиясын түшүнүү (CSP)

Концентрацияланган күн энергиясы (CSP) жылуулукту өндүрүү үчүн күн нурун кичинекей аймакка буруу үчүн күзгүлөрдү же линзаларды колдонгон кайра жаралуучу энергия технологиясы. Бул жылуулук, адатта, генераторго туташтырылган турбинаны айдап, электр энергиясын өндүрүү үчүн буу өндүрүү үчүн колдонулат. CSP системалары салттуу фотоэлектрдик (PV) күн панелдеринен айырмаланып турат, анткени алар күн нурун туруктуу токтун (DC) энергиясына айландыруу аркылуу алынган электр энергиясына эмес, жылуулукка таянышат.

CSP кантип иштейт:

1. Күн нурунун концентрациясы:

   • Күзгүлөр же линзалар күндүн нурун а кабыл алуучу очокто жайгашкан.
   • CSP системаларынын кеңири таралган түрлөрү кирет параболикалык тешиктер, күн электр мунаралары, параболикалык тамактар, жана Френель рефлекторлору.

2. Жылуулук өндүрүү:

   • Концентрацияланган күн нуру пайда болот жогорку температурадагы жылуулук ресиверде.
   • Бул жылуулук андан кийин жумушчу суюктукка (мисалы, суу, май же эриген туз) берилет.

3. Power Generation:

   • Суюктуктан чыккан жылуулук а-ны кыймылдаткан буу өндүрүү үчүн колдонулат асылма менен байланышкан электр.
   • Же болбосо, кээ бир CSP системалары механикалык күчтү өндүрүү үчүн жылуулук менен иштетилген Stirling кыймылдаткычын колдонушат.

4. Энергияны сактоо:

   • CSP системалары көбүнчө менен жабдылган жылуулук сактоочу жай булуттуу мезгилдерде же түн ичинде электр энергиясын өндүрүү үчүн ашыкча жылуулукту сактоо үчүн.
   • Эриген туз көбүнчө сактоо үчүн колдонулат, анткени ал жылуулукту бир нече саат бою сиңирип, кармап тура алат, бул өсүмдүккө күн тийбесе да электр энергиясын өндүрүүгө мүмкүндүк берет.

Концентрацияланган күн энергиясынын түрлөрү (CSP)

Концентрацияланган Күн энергиясы (CSP) системаларынын бир нече ар кандай түрлөрү бар, алардын ар бири өзүнүн уникалдуу дизайны жана күн нурун тартуу ыкмасы менен. Келгиле, CSP технологияларынын негизги түрлөрүн кененирээк карап чыгалы:

Сызыктуу Fresnel Reflectors (LFR)

Сызыктуу Френель рефлекторлору күн нурун күзгүлөрдүн үстүндө жайгашкан кабыл алуучу түтүккө буруу үчүн катар тизилген узун, жалпак күзгүлөрдү колдонушат. Бул күзгүлөр күндүн асмандагы кыймылына көз салып, күн нурунун күн бою эффективдүү топтолушун камсыздайт. Алуучу түтүктө пайда болгон жылуулук суюктукту ысытат, ал андан кийин электр энергиясын өндүрүү үчүн буу өндүрүү үчүн колдонулат. LFR системалары, адатта, башка CSP технологияларына караганда куруу үчүн арзаныраак, бул аларды жагымдуу вариант кылат коммуналдык масштабдагы долбоорлор.

Параболикалык идиш жыйноочулар (PDC)

Параболикалык идиш коллекторлору идиш түрүндөгү күзгүдөн турат, ал күн нурун табактын фокустук чекитинде жайгашкан ресиверге бурат. Бул орнотуу жогорку температурага жетишүүгө мүмкүндүк берет, бул Stirling кыймылдаткычын же кичинекей буу турбинасын колдонуу менен электр энергиясын өндүрүүгө мүмкүндүк берет. PDC системалары жогорку эффективдүү жана кичине масштабда электр энергиясын өндүрө алат, бирок алар көбүнчө CSPтин башка түрлөрүнө салыштырмалуу татаал жана кымбат болуп, алардын кеңири жайылышын чектейт.

Параболикалык коллекторлор (PTC)

Parabolic Trough Collectors - эң көп колдонулган CSP технологияларынын бири. Бул дизайнда параболикалык формадагы күзгүлөр күн нурун жылуулук өткөргүч суюктук менен толтурулган кабыл алуучу түтүккө бурат. Суюктук ысыганда, ал жылуулук алмаштыргычка айланып, ал жерден турбинаны айдоо үчүн буу чыгарат. PTC системалары алардын ишенимдүүлүгү жана натыйжалуулугу менен белгилүү жана алар көп учурда колдонулат ири күн электр станциялары, энергиянын олуттуу көлөмүн камсыз кылуу.

Күн электр мунаралары (ST)

Күн энергиясы мунаралары же күн жылуулук мунаралары, күндү көзөмөлдөгөн жана күн нурун борбордук мунарага чагылдырган көптөгөн күзгүлөрдү (гелиостаттар) колдонушат. Мунаранын чокусунда кабыл алгыч топтолгон күндүн нурун чогултат жана суюктукту ысытат, аны электр энергиясы үчүн буу өндүрүү үчүн колдонсо болот. CSP системасынын бул түрү өтө жогорку температурага жетише алат жана энергияны эффективдүү сактоого жөндөмдүү, бул чоң масштабдагы күн энергиясын өндүрүү үчүн кубаттуу вариант.

Концентрацияланган күн энергиясынын (CSP) артыкчылыктары жана кемчиликтери

артыкчылыктары

1. Жогорку Efficiency: CSP системалары, өзгөчө жылуулук энергиясын сактоо менен жупташкан, күн энергиясын электр энергиясына айландыруу боюнча жогорку натыйжалуулукка жетише алат. Бул аларды олуттуу көлөмдөгү электр энергиясын иштеп чыгууга жөндөмдүү кылат.

2. Энергияны сактоо мүмкүнчүлүгү: CSP өзгөчөлүгүнүн бири жылуулук энергиясын сактоо жөндөмдүүлүгү болуп саналат. Бул CSP станциялары күн жаркырап турбаса да электр энергиясын өндүрүп, салттуу күн панелдерине салыштырмалуу ишенимдүү энергия менен камсыз кыла алат дегенди билдирет.

3. Ири масштабдуу муун: CSP технологиясы коммуналдык масштабдагы долбоорлор үчүн өзгөчө ылайыктуу. Бул шаарлардын жана өнөр жайлардын энергетикалык керектөөлөрүн канааттандыруу үчүн алгылыктуу вариант кылып, олуттуу көлөмдөгү электр энергиясын өндүрө алат.

4. Парник газдарынын эмиссиясынын кыскарышы: Күн энергиясын пайдалануу менен, CSP системалары климаттын өзгөрүшүн жумшартууда маанилүү ролду ойноп, күйүүчү отун электр станцияларына салыштырмалуу парник газдарынын эмиссиясын азайтууга салым кошот.

5. Гибриддик системалар үчүн потенциал: CSP энергиянын ишенимдүүлүгүн жана натыйжалуулугун жогорулатуучу гибриддик системаларды түзүү үчүн жаратылыш газы сыяктуу башка энергия булактары менен интеграцияланышы мүмкүн.

кемчиликтери

1. Түз күн нурун талап кылат: CSP технологиясы күн нуру көп болгон аймактарда эң натыйжалуу. Ал булуттуу же жаан-чачындуу күндөрдө электр энергиясын өндүрүү үчүн күрөшөт, бул азыраак күнөстүү климаттык шарттарда анын колдонулушун чектеши мүмкүн.

2. Жогорку баштапкы капиталдык чыгымдар: CSP системалары үчүн баштапкы инвестиция олуттуу болушу мүмкүн. Күзгүлөрдүн, жердин жана инфраструктуранын баасы жогору болушу мүмкүн, бул кээ бир иштеп чыгуучулар үчүн тоскоолдук болушу мүмкүн.

3. Жерди жана сууну пайдалануу маселелери: CSP заводдору күн массивдерин жайгаштыруу үчүн чоң көлөмдөгү жерди талап кылат. Кошумчалай кетсек, көптөгөн CSP системалары сууну муздатуу үчүн колдонушат, бул суу ресурстары чектелген кургакчыл аймактарда кооптонууну жаратат.

4. Тейлөө жана операциялык татаалдыгы: CSP системаларынын механикалык компоненттери, мисалы, күзгүлөр жана көзөмөлдөө системалары, оптималдуу иштешин камсыз кылуу үчүн үзгүлтүксүз тейлөөнү талап кылат. Бул операциялык татаалдыкты жана чыгымдарды көбөйтүүгө алып келиши мүмкүн.

5. Чектелген географиялык ылайыктуулугу: CSP бардык географиялык жерлерге ылайыктуу эмес. Күн нуру чектелүү, булут каптаган же тез-тез катаал аба ырайы болгон аймактар ​​бул технологиядан күнөстүү аймактардай эле пайда ала албайт.

Бүткүл дүйнө жүзү боюнча көрүнүктүү концентрацияланган күн энергиясы долбоорлору

Концентрацияланган Күн энергиясы (CSP) технологиясы дүйнө жүзү боюнча олуттуу жайылтылды, бир нече көрүнүктүү долбоорлор анын масштабдуу энергия өндүрүү үчүн потенциалын көрсөтөт. Бул жерде бир нече өкүл CSP долбоорлор болуп саналат:

1. Ivanpah Күн электр энергиясын өндүрүү системасы (АКШ)

Калифорниянын Мохаве чөлүндө жайгашкан Ivanpah Күн электр өндүрүү системасы дүйнөдөгү эң ири CSP заводдорунун бири болуп саналат. Үч күн электр мунарасынан турган анын жалпы кубаттуулугу 392 мегаватт (МВт). Завод мунаралардын үстүндө жайгашкан казандарга күн нурун буруу үчүн 300,000 2014ден ашык күзгү колдонот. Ivanpah 140,000-жылы иштей баштаган жана болжол менен XNUMX XNUMX үйдү энергия менен камсыз кылуу үчүн жетиштүү электр энергиясын өндүрүүгө жөндөмдүү, бул көмүртектин эмиссиясын олуттуу кыскартат.

2. Нур концентрацияланган күн комплекси (Марокко)

The Нур концентрацияланган күн комплекси, Ouarzazate жакын жайгашкан, дүйнөдөгү ири күн долбоорлордун бири болуп саналат. Ал төрт фазадан турат, жалпы орнотулган кубаттуулугу 580 МВт. Долбоор параболикалык лоток жана күн мунарасы технологияларынын айкалышын колдонот. Толук ишке киргенде Нур миллиондон ашык адамды электр энергиясы менен камсыз кылып, жыл сайын 760,000 2 тоннага жакын CO2016 чыгарууну компенсациялайт деп күтүлүүдө. Анын биринчи этабы, Нур I XNUMX-жылы иштей баштаган.

3. Crescent Dunes Күн энергиясы долбоору (АКШ)

The Crescent Dunes Solar Energy Долбоор Невада штатында жайгашкан, күн электр мунарасынын дизайнын колдонот жана кубаттуулугу 110 МВт. Мекемеде жылуулук энергиясын сактоонун уникалдуу системасы бар, ал күн баткандан кийин да электр энергиясын берүүгө мүмкүндүк берет. Crescent Dunes 75,000 2015ге жакын үйдү электр энергиясы менен камсыздай алат, бул энергияны бир нече саатка сактоо мүмкүнчүлүгү менен аны кайра жаралуучу энергиянын ишенимдүү булагы кылат. Долбоор XNUMX-жылы иштей баштаган жана энергияны сактоо технологияларын жайылтууда негизги оюнчу болуп саналат.

4. Солана генератор станциясы (АКШ)

Ошондой эле Аризона штатында жайгашкан Солана генератор станциясы 280 МВт кубаттуулукка ээ жана өзүнүн параболикалык чуңкур технологиясы менен өзгөчөлөнөт. Бул ишканада күн баткандан кийин алты саат бою электр энергиясы менен камсыз кылуучу жылуулук энергиясын сактоо системасы бар. Солана жыл сайын болжол менен 70,000 2013 үйдү электр менен камсыздай алат жана парник газдарынын эмиссиясын азайтууга олуттуу салым кошот. Объект XNUMX-жылы иштей баштаган жана сактоо менен CSPтин жашоого жөндөмдүүлүгүн көрсөтүүдө маанилүү роль ойногон.

5. Gemasolar Thermosolar Plant (Испания)

The Андалусияда жайгашкан Gemasolar заводу, Испания эритилген туз сактоочу борбордук мунара технологиясын колдонгон биринчи коммерциялык завод. Анын кубаттуулугу 20 МВт жана жылуулукту сактоо мүмкүнчүлүктөрүнүн аркасында түнкүсүн да үзгүлтүксүз энергия бере алат. Gemasolar 25,000 15ге жакын үйдү энергия менен камсыздай алат жана 2011 сааттан ашык үзгүлтүксүз энергия өндүрүү менен укмуштуудай операциялык рекордго жетишти. Завод XNUMX-жылы иштей баштаган жана келечектеги CSP долбоорлоруна үлгү болуп калды.

Концентрацияланган күн энергиясынын баасы

CSP системаларынын наркы, адатта, электр энергиясынын теңдештирилген наркы (LCOE) менен өлчөнөт, ал долбоордун иштөө мөөнөтүндө өндүрүлгөн электр энергиясынын бир мегаватт-саатына (МВт саат) орточо баасын чагылдырат. Эл аралык кайра жаралуучу энергия агенттигинин (IRENA) отчетуна ылайык, 2021-жылы CSP технологиясы үчүн LCOE конкреттүү технологияга жана долбоордун өзгөчөлүктөрүнө жараша МВт/саат үчүн болжол менен $60-120 долларды түздү.

Башка кайра жаралуучу энергия булактары менен салыштыруу

1. Шамал энергиясы: Кургактагы шамал энергиясы үчүн LCOE жалпысынан CSPге караганда төмөн. 2021-жылга карата кургактагы шамал үчүн LCOE бир МВт саатына 30 доллардан 60 долларга чейин өзгөрдү, бул аны эң үнөмдүү энергиянын кайра жаралуучу булактарынын бирине айланды.

2. Гидроэнергетика: Гидроэнергетика, адатта, бир МВт саатына 30 доллардан 50 долларга чейинки атаандаштыкка жөндөмдүү LCOEге ээ. Бирок, бул географиялык жайгашуусуна, объектинин көлөмүнө жана экологиялык жагдайларга жараша олуттуу түрдө өзгөрүп турат.

3. Фотоэлектрдик Күн (PV): Күн PV баасы акыркы жылдары кескин төмөндөдү. 2021-жылы коммуналдык масштабдагы күн PV системалары үчүн LCOE бир МВт саатына 30 доллардан 50 долларга чейин болгон, бул аны шамал жана гидроэнергетика менен атаандашууга жөндөмдүү кылган. Бул тенденцияга күн батареяларынын баасынын төмөндөшү жана технологиядагы жетишкендиктер түрткү болду.

Концентрацияланган күн энергиясы үйдө колдонууга ылайыктуубу?

Концентрацияланган Күн энергиясы (CSP) биринчи кезекте коммуналдык масштабдагы операциялар үчүн иштелип чыккан жана аны турак жайларда колдонуу үчүн жараксыз кылат. CSP системалары жердин чоң аймактарын жана конкреттүү шарттарды талап кылат, мисалы, күн нурунун көптүгү сыяктуу, адатта жеке үйлөр үчүн мүмкүн эмес. Кичинекей масштабда CSP технологиясын орнотуу менен байланышкан татаалдык жана чыгым аны турак жай максаттары үчүн колдонууну чектейт.

Эгер сиз үйдө кайра жаралуучу энергияны колдонууга кызыкдар болсоңуз, эң жакшы вариантты карап көрүңүз үстүнкү күн панелдери. Бул системалар атайын турак-жай үчүн иштелип чыккан жана кеңири жерди же инфраструктураны талап кылбастан күндүн нурун эффективдүү түрдө электр энергиясына айландыра алат. Чатырдын үстүнкү күн панелдери үйүңүздүн электр энергиясы үчүн жетиштүү энергияны өндүрүп, электр тармагына болгон көз карандылыкты азайтат жана энергияга болгон төлөмдөрүңүздү азайтат.

At Шиелден, биз жогорку сапатта сунуштайбыз 10 кВт күн системасы турак-жай муктаждыктары үчүн ылайыкталган. Бул система күн энергиясын пайдалануу үчүн ишенимдүү чечимди камсыздайт, бул сиз үйдүн чатырыңыздан эле күндүн энергиясын пайдалана аласыз. Салык жеңилдиктери жана энергияны үнөмдөөнүн кошумча артыкчылыктары менен күн энергиясы системасына өтүү үйүңүз үчүн акылдуу инвестиция болушу мүмкүн.