Prensipler
Temel olarak, güneş enerjisi termik üretim süreci aşağıdaki adımlarla gerçekleştirilir:
− güneş ışınımının bir kolektör sistemi aracılığıyla yoğunlaştırılması;
– uygulanabiliyorsa, artan radyasyon akış yoğunluğu (yani güneş radyasyonunun bir alıcı üzerinde yoğunlaştırılması);
– Güneş radyasyonunun emilmesi (yani, radyasyon enerjisinin alıcı içinde termal enerjiye (yani ısıya) dönüştürülmesi);
– termal enerjinin bir enerji dönüştürme birimine transferi;
– Bir termal motor (örn. buhar türbini) kullanılarak termal enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülmesi;
− Jeneratör kullanılarak mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi.
Böyle bir termik güneş enerjisi üretim tesisinin genel enerji dönüşüm zincirini göstermektedir. Bu tür güneş enerjisi dönüşümünün seçilmiş yönleri aşağıda tartışılmaktadır.
Radyasyon Konsantrasyonu
Düz plaka toplayıcılar tarafından üretilenden daha yüksek sıcaklıklar gerekiyorsa radyasyon konsantrasyonu gereklidir. Güneş radyasyonunun konsantrasyonu, konsantrasyon oranı ile tanımlanır. İki farklı yönteme göre tanımlanır:
– Bir yandan, konsantrasyon oranı C yalnızca geometrik olarak belirlenebilir (Cgeom), güneş açıklık yüzeyi Aap’nin soğurucu yüzey Aabs’a oranını tarif eder; ayrıca, bu bölümdeki açıklamalar da bu tanıma dayanmaktadır.
Böylece, 5.8 m’lik bir açıklık genişliğine ve 70 mm’lik bir soğurucu boru çapına sahip tipik bir parabolik toplayıcının konsantrasyon oranı yaklaşık olarak 26’dır.
Parabolik geçişli toplayıcılarla ilgili olarak, bazen açıklık genişliğinin soğurucu boru çapına oranı, konsantrasyon oranı olarak anılır; bu miktar Denklem tarafından tanımlanan konsantrasyon oranından π faktörü ile farklıdır.
Öte yandan, konsantrasyon oranı C, açıklık seviyesindeki radyasyon akısı yoğunluğu Gap’in ve soğurucunun buna karşılık gelen Gabs değerinin oranı olarak tanımlanabilir. Ancak bu tanım burada sadece resmi tamamlamak için zikredilmiştir.
Termodinamiğin ikinci temel teoremine dayanarak, iki boyutlu (parabolik oluk tipi) ve üç boyutlu (örneğin, dönme paraboloidleri) yoğunlaştırıcılar için mümkün olan maksimum konsantrasyon oranları çıkarılabilir.
Bunun için “kabul açısı” 2θa gereklidir. Bu açı, toplayıcıyı veya bir kısmını hareket ettirmeye gerek kalmadan, toplayıcı tarafından odaklanacak güneş ışınlarının tüm açısal alanını kapsar.
Dünya yüzeyinde güneş için kabul açısı 2θa 0,53° veya 9,3 mrad olduğundan, iki boyutlu geometriler için (parabolik çizgi odaklama) 213 ve üç boyutlu (nokta odaklama) için 45.300 maksimum ideal konsantrasyon faktörü belirlenir.
Bununla birlikte, pratikte, yoğunlaştırıcının kabul açısı artırılmalıdır, böylece gerçek elde edilebilir konsantrasyon oranı zorunlu olarak önemli ölçüde azaltılır.
Türkiye radon gazı haritası
Radon gazı Nedir
Radon Nedir
Radyasyonun insan üzerindeki erken etkileri
Radyasyonun insan üzerindeki etkileri
radon gazının ışınlanması daha çok hangi ortamda olmaktadır?
Radon gazı nerelerde bulunur
RADON-BIKE
Bu, aşağıdaki yönlerden kaynaklanmaktadır:
– İzleme hataları, geometrik yansımalar ve alıcının kusurlu yönelimi, güneşin açıklık açısından önemli ölçüde daha büyük olan kabul açılarına yol açar.
– Uygulanan aynalar kusurludur ve yansıyan ışını genişletir.
– Atmosferik saçılma, güneşin verimli açıklık açısını, yaklaşık olarak kabul edilen yarı açının ideal geometrik değerinin çok ötesine genişletir.
Radyasyon konsantrasyonu, olası soğurucu sıcaklığını ve sonuç olarak konsantre ısının ekserjisini arttırmayı amaçlar. Ek olarak, soğurucu yüzeylerin tasarımı konsantre güneş radyasyonu nedeniyle daha küçük olabilir.
Radyasyon, konveksiyon ve ısı iletiminden kaynaklanan kaçınılmaz termal kayıpları azaltmak böylece daha kolaydır. Parabolik geçişli kollektörlerin soğurucuları durumunda, bu, boşaltılmış kaplama tüpleri ve ilgili dalga boyu aralığında düşük emisyon katsayısına sahip bir soğurucu kaplama ile sağlanır.
Absorberin iki farklı emisyon katsayısı ε için (sol εabs = 1, sağ εabs = 0,08) için absorber sıcaklığı θabs üzerinden kollektör verimliliği ηColl üzerindeki konsantrasyon oranının etkisini gösterir.
Kırınım veya kırılma yoluyla doğrudan konsantrasyon, yalnızca yüksek maliyetlerle karakterize edilen sert, şeffaf malzemelerle (örneğin cam mercekler) gerçekleştirilebildiğinden, bu seçenek ekonomik nedenlerle geniş ölçekte uygulanmamıştır. Yansıtıcı yüzeylerin, neredeyse paralel gelen radyasyonu belirli bir nokta veya çizgiye yansıttıkları için en uygun maliyetli olduğu kanıtlanmıştır.
Parabol profilleri bu özellikleri göstermektedir. Mümkün olan en yüksek konsantrasyon oranını elde etmek için, yani reflektör yüzeyinin soğurucu yüzeye oranı ekonomik nedenlerle çok yüksek olmalıdır, profiller dönen katılar olarak tasarlanmıştır. Alternatif olarak, yansıtma profili de ekstrüde edilebilir, böylece odak nokta değil çizgi şeklindedir.
Parabol ne kadar düzse, odak noktası (veya güneş görüntüsünün odak düzlemi) parabolün tepesinden o kadar uzaktadır. Daha dik parabol profilleri ile karşılaştırıldığında, düz profiller, daha düşük bir reflektör yüzeyi/açıklık yüzeyi (yani etkili kollektör yüzeyi) oranı ile karakterize edilir.
Spesifik malzeme tüketimi böylece azalır. Bununla birlikte, profilin belirli bir derinliği ve önemli bir teknik çaba kaçınılmazdır. Alternatif olarak, Fresnel profilleri olarak da adlandırılan parçalı parabol profilleri uygulanır.
Parabol profili, profille aynı noktada, ancak aynı seviyede konumlanmış, aynı eğime sahip daha küçük parçalara bölünmüştür. Gelen ve yansıyan radyasyonun engellenmesi nedeniyle, yansıma verimleri (yani açıklık yüzeyindeki radyasyon oranı ve konsantre radyasyon) genellikle gerçekleşen parabol profillerinden daha düşüktür.
Dönen katıların şematik bir temsilini içerir. Rotasyon profilleri, genellikle daha yüksek konsantrasyon faktörlerinin ve dolayısıyla daha yüksek proses sıcaklıklarının avantajını sunar. Ancak bu yoğunlaştırıcılar, daha fazla teknik çaba gerektiren iki eksenli güneş takibine ihtiyaç duyar. Hat odaklama sistemleri yalnızca tek eksenli izleme gerektirir ve daha düşük işlem sıcaklıkları ve verimlilikleri sağlar.
Aşağıda, dönme parabolü profilleri ile donatılmış santraller çanak/Stirling sistemleri veya parabol enerji santralleri olarak ve parçalı dönme profilleri olan büyük ölçekli santraller güneş kulesi santralleri olarak anılacaktır.
Ekstrüde parabol profilleri ile donatılmış hat odaklama tesisleri söz konusu olduğunda, ortak teknik terimler parabolik oluk enerji santralleri veya lineer Fresnel toplayıcı enerji santralleridir.
Reflektör için uygulanan malzemenin optik özelliklerinin yanı sıra, elde edilebilecek verimlilik büyük ölçüde reflektörlerin geometrisinden ve güneş takip sisteminin hassasiyetinden etkilenir. Uygulamada, yoğunlaştırıcı kalitesini ve performansını değerlendirmek için esas olarak optik ölçüm yöntemleri kullanılır.
Yoğunlaştırıcı toplayıcıları uygulayan farklı güneş enerjisi üretim teknolojilerinin tipik konsantrasyon faktörleri ve parametreleri özetlenmiştir. Karşılaştırma yapılabilmesi için konsantresiz güneş-termik santrallerin teknik verileri de eklenmiştir.