Toplayıcı Alanları
Günümüzde kollektör tarlaları, her biri yaklaşık 600 m uzunluğunda belirli sayıda halkalardan oluşmaktadır. Bu döngüler, her biri bir besleme (“soğuk başlık”) ve bir tahliye hattına (“sıcak başlık”) bağlanır. Kollektörler, yüksek ve sabit enerji verimlerine izin vermek için kuzey-güney yönlüdür.
Kolektör saha tasarımı ile ilgili olarak, münferit kollektör sıraları arasındaki mesafeye özel önem verilmelidir. Mesafe, sabah ve akşam saatlerinde gölgelemeyi ve dolayısıyla tüm alanın buna karşılık gelen verim düşüşünü belirler. Ayrıca, arazi ve borulama maliyetleri ile termal ve pompa kayıpları da dikkate alınmalıdır.
Gölgelemenin etkisi aynı zamanda enleme de bağlı olduğundan, her saha tasarımı sahaya özgü koşullara göre optimize edilmelidir. Genel bir kural olarak, parabolik oluk çizgileri arasındaki mesafe tipik olarak açıklık genişliğinin üç katı kadardır.
Kollektörler yatay olarak konumlandırılmıştır; yüzde birkaç eğim de kabul edilebilir. Ancak, sahanın daha ciddi engebeleri telafi edilmeli veya teraslanmalıdır.
Tüm alanın elde edilebilecek termal çıktısı, ısı transfer ortamının basınç kayıpları ve borulama maliyetleri ile sınırlıdır. Şu anda, termal yağ ile çalışan bir güneş enerjisi sahasının ekonomik olarak hissedilen maksimum termal kapasitesinin 600 MW civarında olduğu tahmin edilmektedir.
Bitki Kavramları
Güneş termal elektriğinin büyük bir kısmı parabolik oluk santralleri aracılığıyla üretilir. Kaliforniya/ABD’deki Mojave Çölü’nde, konsepti aşağıda ayrıntıları verilen SEGS (Güneş Elektrik Üretim Sistemleri) adı verilen dokuz tesis kuruldu. Ek olarak, daha fazla yaklaşım tartışılmaktadır.
SEGS tesisleri. 1985’ten 1991’e kadar, Kaliforniya’daki Mojave Çölü’ne /5-19/ toplam elektrik kapasitesi 354 MW olan dokuz SEGS tesisi kuruldu. Tüm santraller o zamandan beri ticari olarak elektrik üretimi için işletilmektedir.
Tüm SEGS tesisleri, güneş enerjisi alanından pompalanan termik yağ ile işletilmektedir. İlk tesis için (SEGS I) düşük sıcaklıklarda çalışabilen ancak basınçlı çalıştırma gerektirmeyen madeni yağ seçilmiştir.
Buhar türbininin çalışması için gereken kızdırma, aynı zamanda tüm tesisin sürekli çalışmasını sağlayan doğal gaz yakıtlı bir kazan tarafından sağlanmaktadır. Uygulanan petrol o kadar ucuzdu ki, 120 MWh’lik basit bir termal depolama eklenebiliyordu.
Aşağıdaki enerji santralleri için hem uygulanan ısı transfer sıvısı hem de enerji santrali konfigürasyonu değiştirilmiştir. Bugün hala kullanımda olan termal yağ, neredeyse 400 °C’lik maksimum çalışma sıcaklıklarına izin verir, ancak en az 12 bar basınç altında tutulmalıdır.
SEGS VI tesisinden itibaren, ek olarak (geliştirilmiş buhar parametreleriyle birlikte) güç çevriminin termal verimliliğini 30,6’dan 37,5’e çıkaran bir güneş enerjisi yeniden ısıtıcısı entegre edilmiştir. doğrudan radyasyonun bir fonksiyonu olarak sağlanan elektrik enerjisi).
Gerekli buhar ya doğrudan ya da dolaylı olarak ikincil bir devre tarafından üretilir. Tipik buhar parametreleri, dolaylı üretim için yaklaşık 100 bar / 371 °C’dir (ısı transfer sıvısının sıcaklık sınırından dolayı) veya doğrudan üretim için 80 bar / 430 °C’dir. Konvansiyonel buhar santrali çevrimleriyle karşılaştırıldığında belirtilen değerler nispeten düşüktür.
Yine de bu, artan teknik çabayla büyük ölçüde telafi ediliyor. Bununla birlikte, bu kapasite aralığındaki bir tesis için, ara kızdırma ve çok aşamalı dahili besleme suyu ön ısıtması gibi oldukça sıra dışı proses geliştirmeleri gereklidir.
Sonuç olarak, oldukça elverişsiz buhar parametrelerine rağmen, örneğin SEGS IV ila VI arasındaki 30 MW’lık santraller güç bloğunda %38’e varan termal verimliliğe ulaşır.
Hibridizasyon, güneş radyasyonunun dalgalı olduğu veya hiç olmadığı zamanlarda çalışmayı sağlamak için fosil ve/veya biyojen enerji taşıyıcılarına dayalı ek ateşlemenin entegrasyonu ile mümkündür. Alternatif olarak paralel buhar jeneratörleri de uygulanabilir; bu ek teknik çaba, daha iyi buhar parametreleri ve dolayısıyla daha yüksek elektrik verimliliği sağlar.
SEGS santralleri kavramı, işletimi ağırlıklı olarak büyük ek ateşleme olmaksızın güneş enerjisi üretimi ile garanti edilen daha yeni parabolik oluk enerji santralleri için de uygulanmaktadır.
Konvansiyonel olmayan enerji kaynakları
YTÜ Temiz Enerji Enstitüsü
İTÜ Enerji Enstitüsü akademik kadro
Enerji profesörü
ITU Energy Institute
İTÜ Enerji Enstitüsü Yüksek Lisans
İTÜ nükleer reaktör
Konvansiyonel Ne Demek
Entegre Solar Kombine Çevrim Sistemi (ISCCS)
Kullanılabilirliği, verimliliği ve kontrol edilebilirliği artırmak için, güneş enerjisi alanı bir kombine çevrim elektrik santraline dahil edilebilir. Güneş enerjisi buharı, bir ısı geri kazanım kazanında bir kez daha yaklaşık 530 °C sıcaklığa kadar kızdırılır.
Bir Entegre Güneş Kombine Çevrim Sisteminin (ISCCS) buhar çevrimine bir güneş kollektörü alanı entegre edilirse, “güneş enerjisi” buharı, buhar üreticisinin yüksek basınç çevrimine aktarılır.
Böylece gerekli fosil yakıt enerjisi azaltılır, böylece aynı baca gazı akışıyla daha fazla buhar üretilebilir veya aynı miktarda buhar sağlamak için daha az baca gazı gerekir. Bu çalışma modunda, gaz türbini kısmi yükte çalıştırılabilir; güneş alanı böylece fosil yakıt enerjisinden tasarruf sağlar. Güneş enerjisi üretiminin payı %3 ile %10 arasındadır.
Konvansiyonel Enerji Santrallerine Entegrasyon
Güneş ısısını geleneksel enerji santrali süreçlerine entegre etmenin bir başka olasılığı, geleneksel buhar enerji santrallerinin besleme suyu ön ısıtmasına güneş ısısını dahil etmektir. Dahili besleme suyu ön ısıtması için normalde türbin ekstraksiyon buharı gereklidir ve bu buhar artık türbinde genleşme için mevcut değildir. Besleme suyunun ön ısıtılması için güneş ısısı mevcutsa, buhar türbinler için kullanılabilir.
2004 yazında, Avustralya’nın Liddell kentinde Fresnel kollektörleri aracılığıyla güneş besleme suyu ön ısıtmasının ilk aşaması devreye alındı. Nihai konfigürasyon için, son yüksek basınçlı ön ısıtıcının yalnızca güneş ısısı ile çalıştırılması planlanmıştır. Ek olarak, bu tesis ek buhar üretimi ile test edilecektir.
Ekonomik ve çevresel analiz
Aşağıdaki açıklamalarda parabolik oluk santrallerinin ekonomik ve çevresel parametrelere göre değerlendirilmesi amaçlanmaktadır.
Aşağıdaki analizde ana hatları çizilen güneş enerjisi santralleri için enerji üretim maliyetleri hesaplanmıştır. Bu kitap boyunca uygulanan önceki değerlendirme yöntemine uygun olarak, inşaat ve işletme maliyetleri belirlenir ve tesislerin teknik ömürleri boyunca yıllık ödemeler şeklinde dağıtılır.
Bu yıllık maliyetlere ve sağlanan elektrik enerjisine bağlı olarak kilovat saat başına elektrik üretim maliyetleri hesaplanır. Karşılaştırma yapabilmek için, her zamanki gibi 25 yıllık bir teknik ömür ve %4,5’lik bir faiz oranı varsayılmıştır.
Bu tür tesisler yalnızca doğrudan radyasyon payının yüksek olduğu alanlara kurulduğundan, yıllık toplam 2.700 kWh/m2 doğrudan radyasyon ile karakterize edilen bir referans saha da varsayılmıştır.
Değerlendirilen 50 MW’lık parabolik oluk elektrik santralinin temel verileri özetlenmiştir. Tesis, AndaSol I santraline benzer şekilde tanımlanır; farklılıklar seçilen referans sitesinden kaynaklanmaktadır.