منابع و ماخذ مقاله مشکلات فیزیکی و سیستم دریافت

روزانه (%) 10.12 10.30 6.44 6.89
فصل سوم
نیروگاه های گرمایی – خورشیدی
3-1 مقدمه
Widget not in any sidebars

در این فصل ابتدا به بررسی مهمترین انواع نیروگاه‌های گرمایی – خورشیدی می پردازیم و سپس جایگاه نیروگاه دریافت‌کننده مرکزی بیان خواهد شد. در انتها اجزا مختلف این نیروگاه را به طور جداگانه بررسی خواهیم کرد.
3-2 معرفی اجمالی نیروگاه های گرمایی – خورشیدی
نیروگاه‌های گرمایی- خورشیدی آن دسته از نیروگاه‌ها هستند که انرژی خورشید را ابتدا به گرما و سپس به توان الکتریکی تبدیل می‌کنند. از بین نیروگاه های گرمایی – خورشیدی سه نوع نیروگاه از اهمیت بیشتری برخوردارند:
دریافت کننده مرکزی یا برج توان خورشیدی
سهموی با تمرکز خطی
سهموی با تمرکز نقطه ای
در شکل 3-1 این نیروگاه ها نشان داده شده اند. همان طور که در این شکل ملاحظه می کنید تفاوت اصلی در بخش نوری، یعنی در شیوه جمع آوری و متمرکز کردن نور خورشید می باشد. در این قسمت ابتدا به بررسی انواع مختلف نیروگاهی گرمایی – خورشیدی میپردازیم و در ادامه نیروگاه دریافت کننده مرکزی را به تفصیل مورد بررسی قرار میدهیم.

1) دریافت کننده مرکزی 2) سهموی با تمرکز خطی 3) سهموی با تمرکز نقطه ای
شکل 3-1 انواع نیروگاه های گرمایی خورشیدی [37]
3- 2- 1 نیروگاه سهموی با تمرکز خطی
در نیروگاه‌های سهموی با تمرکز خطی آینه‌هایی بلند با پروفیل سهموی نور خورشید را در کانون خود که به صورت یک خط طولانی است متمرکز می‌کنند. لوله بلندی که جدار خارجی آن جاذب نور است در امتداد خط کانونی قرار داده می‌شود. سیالی که در این لوله جریان دارد، رفته ‌رفته در طول لوله گرم می‌شود. در انتها، از انتقال گرمای این سیال به سیال عامل نیروگاه، توان الکتریکی استحصال می‌گردد. عمل ردگیری خورشید در گردآورهای سهموی خطی بر روی یک محور انجام می‌گردد. نسبت تمرکز چندان بالا نیست (تا 100) و دمای حاصل از آنها در بهترین حالات از 400 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند. نسبت تمرکز در یک متمرکز کننده خورشیدی به صورت نسبت مساحت دهانه ورودی به مساحت دریافت کننده یا جاذب تعریف می شود. دهانه ورودی سطحی است که نور از آن وارد دستگاه نوری مورد نظر می شود که همان مساحت کل آینه ها می باشد.
3-2-2 نیروگاه سهموی با تمرکز نقطه ای
در نیروگاه‌هایی که گردآور آنها از نوع سهموی با تمرکز نقطه‌ای است آینه‌ای با شکل بشقاب بر روی دو محور، طوری هدایت می‌شود که دهانه ورودی آن همواره عمود بر تابش مستقیم خورشید باشد. دریافت‌کننده در کانون آینه که یک نقطه است قرار می‌گیرد. معمولاً یک موتور حرارتی با سیکل استرلینگ که به دریافت‌کننده متصل است، انرژی گرمایی را (در همان محل کانون) به انرژی مکانیکی تبدیل می‌نماید. به دلیل مشکلات فیزیکی و هندسی، هر واحد از این نوع گردآورها نمی‌توانند بیش از kW 25 توان الکتریکی تولید کند. نسبت تمرکز در این نوع گرداورنده ها بالاست (100-1000) ولی محدوده دمایی پایینی دارند (100-500 درجه سانتیگراد).
3-2-3 نیروگاه دریافت کننده مرکزی یا برج توان خورشیدی
در نیروگاه‌های دریافت‌کننده مرکزی تعداد زیادی آینه نور خورشید را بر روی یک دریافت‌کننده واقع در بالای یک برج بلند متمرکز می‌کنند. در این روش می‌توان به نسبت تمرکز بالا و همچنین دماهای بالایی دست یافت. ضمن اینکه امکان ساخت این نیروگاه‌ها در مقیاس‌های بسیار بزرگ نیز وجود دارد. مزیت این سیستم، نسبت به سایر سیستم‌های گرمایی- خورشیدی، این است که در روش دریافت‌کننده مرکزی، عمل جمع‌آوری انرژی کاملاً به صورت نوری انجام می‌شود. توضیح اینکه در سیستم‌های دیگر مثلاً سهموی خطی، برای جمع‌آوری انرژی، لازم است سیال در لوله‌های طویل عایق‌بندی شده با خلا، از آینه‌ای به آ‌ینه دیگر عبور کند. ولی در سیستم دریافت‌کننده مرکزی به شبکه بزرگ لوله و عایق‌بندی با خلا، نیازی نیست اما در عوض در این نوع جمع‌آوری اولا این مشکل وجود دارد که در هر موقعیت زمانی، هر یک از آینه‌ها جهت و زاویه خاص خود را دارند و هر یک باید به صورت مجزا کنترل شوند. دوما نحوه آرایش و چیدمان هلیواستات ها باید به گونه ای باشد که میزان تلفات انرژی کمی در یک میدان داشته باشیم. مزیت دیگر این سیستم، چنانکه پیشتر ذکر شد، آن است که: به دلیل داشتن نسبت تمرکز زیاد (100-1500) قادر به ایجاد دماهای بالاست (150- 2000 درجه سانتیگراد) و این باعث بالا بودن بازده حرارتی سیکل مربوطه می‌شود. میدان هلیواستات که بخش نوری سیستم را تشکیل می‌دهد، یک متمرکزکننده از نوع فرنسل است. به این معنی که می‌توان گفت میدان هلیواستات یک منعکس‌کننده سهموی بسیار بزرگ است که به اجزا کوچک شکسته شده است.
نیروگاه دریافت‌کننده مرکزی برای اینکه بتواند در بازه‌های زمانی ابری بودن آسمان یا در شب کار کند، باید مجهز به مخزن حرارتی برای ذخیره کردن انرژی حرارتی باشد. سیستم باید به گونه‌ای تنظیم شود که در ساعات پرآفتاب روز، بخشی از سیال داغ صرف شارژ نمودن مخزن شده مابقی وارد سیکل گردد. در مقاطع زمانی که تشعشع خورشیدی کم است یا وجود ندارد، سیال به جای آنکه از دریافت‌کننده عبور کند با گذر از مخزن حرارتی، انرژی گرمایی لازم را به دست می‌آورد. در شکل 3-2، طرح کلی یک نیروگاه دریافت کننده مرکزی قابل مشاهده می باشد. در ادامه به توضیح قسمت های مختلف یک نیروگاه دریافت کننده مرکزی می پردازیم.

شکل 3-2 طرح کلی یک نیروگاه دریافت کننده مرکزی [37]
3-3 اجزا مختلف یک نیروگاه دریافت کننده مرکزی