المفهوم الأساسي لـ ASC
يوفر ASC حلاً للمشاكل التقنية التي تواجهها المكثفات الموجودة تجاريًا. في الأساس، هو عبارة عن مكثف نقطي معدني يشبه العدسة، حيث يقوم بتركيز الإشعاع الشمسي في منطقة بؤرية سفلية مثبتة على الأرض.
على مدى العقد الماضي، اعتمدت المكثفات العاكسة المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) والحرارة الشمسية المركزة (CSH) على أربعة أنواع من المفاهيم لتركيز أشعة الشمس الموضحة في الرسوم التوضيحية أدناه. من حيث المبدأ، الغرض من المكثف هو عكس الأشعة الشمسية بحيث تتركز في منطقة بؤرية أصغر من المساحة الإجمالية للمكثف (منطقة الفتحة) مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والتدفق الشمسي. تسمى النسبة بين منطقة الاستقبال البؤرية ومنطقة الفتحة بنسبة التركيز. تؤدي نسبة التركيز الأعلى إلى ارتفاع درجة حرارة جهاز الاستقبال. لفهم مفهوم ASC، سنشرح بإيجاز الخصائص والمشكلات التي تواجه المكثفات الحالية وكيف أنه من خلال حل كل منطقة من نقاط الضعف، تم إنشاء حل عالي الكفاءة وقابل للتطوير وموثوق به والأهم من ذلك أنه تنافسي ماليًا للطاقة الخضراء والحرارة الخضراء. & تحلية المياه الخضراء، 24 ساعة في اليوم مع حلول التخزين الحراري المثبتة...
أربعة حلول حالية للطاقة الشمسية المركزة
برج الطاقة الشمسية
مكثف فريسنال الخطي
لقد تم توثيق التحديات التي تواجه أبراج الطاقة الشمسية بشكل جيد.
تكلفة الطاقة المنتجة غير تنافسية، ويرجع ذلك في معظمها إلى ما يلي:
-
نقاط الفشل الفردية، خاصة برج الطاقة الشمسية ومرايا الهليوستات.
-
تكلفة الصيانة وضعف الموثوقية.
-
الكفاءة، تبعد المروحيات مسافة تصل إلى 500 متر عن النقطة المحورية مما يعني فقدان قدر كبير من الطاقة في الهواء، تقريبًا. 40% خسائر.
-
يعتمد النظام على المروحيات المحيطة بالبرج، وهو أمر غير فعال بالنسبة للأرض المطلوبة والتكلفة، سواء من حيث النفقات الرأسمالية أو النفقات التشغيلية.
التحديات التي تواجه مركزات الفريسنال الخطية (LFC) هي:
-
المرايا ثابتة، لذا فهي فعالة فقط عندما تكون الشمس فوق الرأس مباشرة.
-
نسبة تركيز LFC منخفضة جدًا وبالتالي فإن درجة الحرارة الممكن تحقيقها تقتصر على حوالي 450 درجة مئوية. كافية لتوليد البخار للاستخدام الصناعي، ولكنها غير كافية لتوليد الطاقة الكهربائية.
-
تكلفة الصيانة بسبب تنظيف المرآة. عدسات قريبة من الأرض وتتطلب عناية يومية.
-
الموثوقية، حيث أن النظام في "سلسلة" وسيؤدي الفشل إلى إيقاف تشغيل النظام.
طبق مكافئ
يتمتع طبق القطع المكافئ أيضًا بعدد من الفوائد بالإضافة إلى التحديات. يتميز الطبق المكافئ بكفاءة بصرية عالية مع نطاق بؤري قصير ومستويات عالية من التركيز. لكن؛
-
تتحرك النقطة البؤرية مع مرور الشمس عبر السماء مما يتطلب مفاصل مرنة لسائل درجة الحرارة المرتفعة. الآثار المترتبة على ذلك هي:
-
الموثوقية، والمفاصل المرنة لا يمكن الاعتماد عليها وأي فشل يشكل خطراً محتملاً على الصحة ويؤدي إلى إيقاف تشغيل النظام وفقدان الإنتاج.
-
بالإضافة إلى ذلك، فإن الطبق صلب لذا لا يمكن أن يعمل في رياح متوسطة إلى عالية بسبب قوة الرياح/تحميلها.
حوض ذو قطع مكافئ
ربما يكون حوض القطع المكافئ هو أكثر تقنيات الطاقة الشمسية المركزة اعتماداً على نطاق واسع حتى الآن. ومع ذلك، هناك بعض العوامل التي تحد بشدة:
-
كما هو الحال مع LFC، يقتصر التركيز البصري على حوالي 80x، وهذا يحد من درجة الحرارة التي يمكن تحقيقها إلى حوالي 450 درجة مئوية. وعلى هذا النحو، يقتصر التطبيق على توليد البخار أو الحرارة المسبقة لتوليد الكهرباء.
-
يتتبع النظام الشمس على محور واحد فقط، لذا يكون الحل الأمثل هو عندما تكون الشمس فوق الرأس مباشرة.
-
صيانة عالية بسبب قربه من الأرض والغبار. تتطلب المرايا التنظيف والصيانة المتكررة.
-
يعمل النظام في "سلسلة" وسيؤدي فشل عنصر واحد إلى إيقاف تشغيل النظام.
-
يمثل تحريك مفاصل HTF تحديًا من خلال التآكل والمخاطر المحتملة في حالة فشل المفصل.
ASC 15 - مكثف الطاقة الشمسية من الجيل الخامس
ASC MK 1 - سرير الاختبار، مصدر
ASC MK 2 – الأمثل للتسويق التجاري
مقارنة تكنولوجيا الطاقة الشمسية المركزة – ملخص
مقارنة تطبيقات الطاقة المتجددة
