సౌర కేంద్రీకరణలు

ప్రాథమికంగా, సౌర కేంద్రీకరణలు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి ఫోటోవోల్టాయిక్ కన్వర్టర్లు… అదనంగా, థర్మల్-రకం సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు అనేక లక్షణాల కారణంగా ఫోటోవోల్టాయిక్స్ కంటే చాలా సమర్థవంతంగా పనిచేస్తాయి.

సౌర కాన్సంట్రేటర్ యొక్క పని ఏమిటంటే, సూర్యకిరణాలను శీతలీకరణ ద్రవ కంటైనర్‌పై కేంద్రీకరించడం, ఉదాహరణకు చమురు లేదా నీరు కావచ్చు, ఇవి సౌర శక్తిని గ్రహించడంలో మంచివి. ఏకాగ్రత పద్ధతులు భిన్నంగా ఉంటాయి: పారాబొలిక్ స్థూపాకార కేంద్రీకరణలు, పారాబొలిక్ అద్దాలు లేదా సూర్యకేంద్రక టవర్లు.

కొన్ని కాన్సంట్రేటర్లలో, సౌర వికిరణం ఫోకల్ లైన్ వెంట కేంద్రీకరించబడుతుంది, మరికొన్నింటిలో - రిసీవర్ ఉన్న ఫోకల్ పాయింట్ వద్ద. సౌర వికిరణం పెద్ద ఉపరితలం నుండి చిన్న ఉపరితలం (రిసీవర్ యొక్క ఉపరితలం) వరకు ప్రతిబింబించినప్పుడు, అధిక ఉష్ణోగ్రత చేరుకుంటుంది, శీతలకరణి ఉష్ణాన్ని గ్రహిస్తుంది, రిసీవర్ ద్వారా కదులుతుంది. సిస్టమ్ మొత్తం నిల్వ భాగం మరియు శక్తి బదిలీ వ్యవస్థను కూడా కలిగి ఉంటుంది.

ప్రత్యక్ష సౌర వికిరణం మాత్రమే దృష్టి కేంద్రీకరించబడినందున, మేఘావృతమైన కాలంలో కేంద్రీకరణదారుల సామర్థ్యం గణనీయంగా తగ్గుతుంది.ఈ కారణంగా, ఇన్సోలేషన్ స్థాయి ముఖ్యంగా ఎక్కువగా ఉన్న ప్రాంతాల్లో ఈ వ్యవస్థలు అత్యధిక సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తాయి: ఎడారులలో, భూమధ్యరేఖ ప్రాంతంలో. సౌర వికిరణం యొక్క ఉపయోగం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, కేంద్రీకరణదారులు ప్రత్యేక ట్రాకర్లతో అమర్చబడి ఉంటాయి, సూర్యుని దిశలో కేంద్రీకరణదారుల యొక్క అత్యంత ఖచ్చితమైన ధోరణిని నిర్ధారించే ట్రాకింగ్ వ్యవస్థలు.

సోలార్ కాన్‌సెంట్రేటర్‌ల ధర ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ట్రాకింగ్ సిస్టమ్‌లకు ఆవర్తన నిర్వహణ అవసరం కాబట్టి, వాటి ఉపయోగం ప్రధానంగా పారిశ్రామిక విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థలకు పరిమితం చేయబడింది.

ఇటువంటి సంస్థాపనలు కలిసి హైబ్రిడ్ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించవచ్చు, ఉదాహరణకు, హైడ్రోకార్బన్ ఇంధనంతో, అప్పుడు నిల్వ వ్యవస్థ ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ ఖర్చును తగ్గిస్తుంది. గడియారం చుట్టూ తరం చేయడం వల్ల ఇది సాధ్యమవుతుంది.

పారాబొలిక్ ట్యూబ్ సోలార్ కాన్‌సెంట్రేటర్‌లు 50 మీటర్ల పొడవు, పొడుగుచేసిన మిర్రర్ పారాబొలాను పోలి ఉంటాయి. అటువంటి గాఢత పుటాకార అద్దాల సమితిని కలిగి ఉంటుంది, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి సూర్యుని యొక్క సమాంతర కిరణాలను సేకరిస్తుంది మరియు వాటిని ఒక నిర్దిష్ట బిందువుపై కేంద్రీకరిస్తుంది. అటువంటి పారాబొలాతో పాటు, శీతలీకరణ ద్రవంతో ఒక గొట్టం ఉంది, తద్వారా అద్దాల ద్వారా ప్రతిబింబించే అన్ని కిరణాలు దానిపై దృష్టి పెడతాయి. ఉష్ణ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి, ట్యూబ్ చుట్టూ ఒక గాజు గొట్టం ఉంటుంది, ఇది సిలిండర్ యొక్క ఫోకల్ లైన్ వెంట విస్తరించి ఉంటుంది.

ఈ హబ్‌లు ఉత్తర-దక్షిణ దిశలో వరుసలలో అమర్చబడి ఉంటాయి మరియు ఖచ్చితంగా సోలార్ ట్రాకింగ్ సిస్టమ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. లైన్‌లో కేంద్రీకరించబడిన రేడియేషన్ శీతలకరణిని దాదాపు 400 డిగ్రీల వరకు వేడి చేస్తుంది, ఇది ఉష్ణ వినిమాయకాల గుండా వెళుతుంది, జనరేటర్ యొక్క టర్బైన్‌ను మార్చే ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

న్యాయంగా, ట్యూబ్ స్థానంలో ఫోటోసెల్ కూడా ఉండవచ్చని గమనించాలి. అయినప్పటికీ, కాంతివిపీడన కణాలతో ఏకాగ్రత పరిమాణాలు చిన్నవిగా ఉన్నప్పటికీ, ఇది సామర్థ్యంలో తగ్గుదల మరియు వేడెక్కడం యొక్క సమస్యతో నిండి ఉంది, దీనికి అధిక-నాణ్యత శీతలీకరణ వ్యవస్థ అభివృద్ధి అవసరం.

1980లలో కాలిఫోర్నియా ఎడారిలో, మొత్తం 354 MW సామర్థ్యంతో పారాబొలిక్ స్థూపాకార కేంద్రీకరణల 9 పవర్ ప్లాంట్లు నిర్మించబడ్డాయి. అప్పుడు అదే కంపెనీ (లజ్ ఇంటర్నేషనల్) డెగెట్‌లో 13.8 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో SEGS I హైబ్రిడ్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను కూడా నిర్మించింది, ఇందులో అదనంగా సహజ వాయువు ఓవెన్‌లు ఉన్నాయి.సాధారణంగా, 1990 నాటికి, కంపెనీ మొత్తం సామర్థ్యంతో హైబ్రిడ్ పవర్ ప్లాంట్‌లను నిర్మించింది. 80 మె.వా.

ప్రపంచ బ్యాంకు నిధులతో మొరాకో, మెక్సికో, అల్జీరియా మరియు ఇతర అభివృద్ధి చెందుతున్న దేశాలలో పారాబొలిక్ పవర్ ప్లాంట్లలో సౌర శక్తి ఉత్పత్తి అభివృద్ధి జరుగుతోంది.

ఫలితంగా, నిపుణులు నేడు, లాభదాయకత మరియు సామర్థ్యం పరంగా టవర్ మరియు డిస్క్ సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్లు రెండింటి కంటే పారాబొలిక్ ట్రఫ్ పవర్ ప్లాంట్లు వెనుకబడి ఉన్నాయని నిర్ధారించారు.

డిస్క్ సోలార్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు — ఇవి, శాటిలైట్ డిష్‌ల వంటివి, పారాబొలిక్ మిర్రర్‌లు సూర్య కిరణాలను అటువంటి ప్రతి వంటకం యొక్క ఫోకస్‌లో ఉన్న రిసీవర్‌పై కేంద్రీకరిస్తాయి. అదే సమయంలో, ఈ తాపన సాంకేతికతతో శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణోగ్రత 1000 డిగ్రీలకు చేరుకుంటుంది. ఉష్ణ బదిలీ ద్రవం వెంటనే రిసీవర్‌తో కలిపి ఉన్న జనరేటర్ లేదా ఇంజిన్‌కు అందించబడుతుంది. ఇక్కడ, ఉదాహరణకు, స్టిర్లింగ్ మరియు బ్రైటన్ ఇంజన్లు ఉపయోగించబడతాయి, ఇది అటువంటి వ్యవస్థల పనితీరును గణనీయంగా పెంచుతుంది, ఎందుకంటే ఆప్టికల్ సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ప్రారంభ ఖర్చులు తక్కువగా ఉంటాయి.

పారాబొలిక్ డిష్ సోలార్ ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క సామర్థ్యానికి సంబంధించిన ప్రపంచ రికార్డు రాంచో మిరాజ్‌లో స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్‌తో కలిపి ఒక డిష్-రకం ఇన్‌స్టాలేషన్ ద్వారా 29% థర్మల్-టు-ఎలక్ట్రికల్ సామర్థ్యం సాధించింది.

మాడ్యులర్ డిజైన్ కారణంగా, మ్యాచ్ రకం సౌర వ్యవస్థలు చాలా ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి, పబ్లిక్ ఎలక్ట్రిసిటీ గ్రిడ్‌లకు కనెక్ట్ చేయబడిన మరియు స్వతంత్రంగా ఉన్న హైబ్రిడ్ వినియోగదారులకు అవసరమైన శక్తి స్థాయిలను సులభంగా సాధించడానికి అవి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి. జార్జియా రాష్ట్రంలో ఉన్న 7 మీటర్ల వ్యాసం కలిగిన 114 పారాబొలిక్ అద్దాలను కలిగి ఉన్న STEP ప్రాజెక్ట్ ఒక ఉదాహరణ.

సిస్టమ్ మీడియం, తక్కువ మరియు అధిక పీడన ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అల్ప పీడన ఆవిరిని అల్లిక కర్మాగారంలోని ఎయిర్ కండిషనింగ్ సిస్టమ్‌కు సరఫరా చేస్తారు, మధ్యస్థ పీడన ఆవిరిని అల్లిక పరిశ్రమకు సరఫరా చేస్తారు మరియు అధిక పీడన ఆవిరి నేరుగా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి సరఫరా చేయబడుతుంది.

వాస్తవానికి, స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్‌తో కలిపి సోలార్ డిస్క్ కాన్సంట్రేటర్‌లు పెద్ద ఎనర్జీ కంపెనీల యజమానులకు ఆసక్తిని కలిగిస్తాయి. ఈ విధంగా, సైన్స్ అప్లికేషన్స్ ఇంటర్నేషనల్ కార్పొరేషన్, మూడు ఇంధన సంస్థల సహకారంతో, 25 kW విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయగల స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్ మరియు పారాబొలిక్ మిర్రర్‌లను ఉపయోగించి ఒక వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేస్తోంది.

సెంట్రల్ రిసీవర్‌తో టవర్-రకం సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌లలో, సౌర వికిరణం టవర్ పైభాగంలో ఉన్న రిసీవర్‌పై కేంద్రీకరించబడుతుంది…. టవర్ల చుట్టూ పెద్ద సంఖ్యలో రిఫ్లెక్టర్లు-హీలియోస్టాట్‌లు ఉంచబడ్డాయి... హీలియోస్టాట్‌లు రెండు-యాక్సిస్ సన్ ట్రాకింగ్ సిస్టమ్‌తో అమర్చబడి ఉంటాయి, దీనికి ధన్యవాదాలు అవి ఎల్లప్పుడూ తిరుగుతాయి, తద్వారా కిరణాలు స్థిరంగా ఉంటాయి, హీట్ రిసీవర్‌పై కేంద్రీకరించబడతాయి.

రిసీవర్ ఉష్ణ శక్తిని గ్రహిస్తుంది, ఇది జనరేటర్ యొక్క టర్బైన్‌ను మారుస్తుంది.

రిసీవర్‌లో ప్రసరించే ద్రవ శీతలకరణి ఆవిరిని హీట్ అక్యుమ్యులేటర్‌కు తీసుకువెళుతుంది. సాధారణంగా పనులు 550 డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రతతో నీటి ఆవిరి, 1000 డిగ్రీల వరకు ఉష్ణోగ్రతతో గాలి మరియు ఇతర వాయు పదార్థాలు, తక్కువ మరిగే బిందువుతో సేంద్రీయ ద్రవాలు - 100 డిగ్రీల కంటే తక్కువ, అలాగే ద్రవ లోహం - 800 డిగ్రీల వరకు.

స్టేషన్ యొక్క ఉద్దేశ్యంపై ఆధారపడి, ఆవిరి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి లేదా ఒక రకమైన ఉత్పత్తిలో నేరుగా ఉపయోగించబడుతుంది. రిసీవర్‌లోని ఉష్ణోగ్రత 538 నుండి 1482 డిగ్రీల వరకు ఉంటుంది.

దక్షిణ కాలిఫోర్నియాలోని సోలార్ వన్ పవర్ టవర్, ఈ రకమైన మొదటి వాటిలో ఒకటి, వాస్తవానికి 10 MW ఉత్పత్తి చేసే ఆవిరి-నీటి వ్యవస్థ ద్వారా విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది. అప్పుడు అది ఆధునీకరణకు గురైంది మరియు మెరుగైన రిసీవర్, ఇప్పుడు కరిగిన లవణాలు మరియు ఉష్ణ నిల్వ వ్యవస్థతో పని చేస్తుంది, ఇది మరింత సమర్థవంతంగా మారింది.

ఇది బ్యాటరీ టవర్ పవర్ ప్లాంట్ల కోసం సోలార్ కాన్సంట్రేటర్ టెక్నాలజీలో పురోగతికి దారితీసింది: అటువంటి పవర్ ప్లాంట్‌లోని శక్తిని డిమాండ్‌పై ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, ఎందుకంటే హీట్ స్టోరేజ్ సిస్టమ్ 13 గంటల వరకు వేడిని నిల్వ చేయగలదు.

కరిగిన ఉప్పు సాంకేతికత సౌర వేడిని 550 డిగ్రీల వద్ద నిల్వ చేయడం సాధ్యపడుతుంది మరియు ఇప్పుడు రోజులో మరియు ఏ వాతావరణంలోనైనా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. 10 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో టవర్ స్టేషన్ "సోలార్ టూ" ఈ రకమైన పారిశ్రామిక పవర్ ప్లాంట్ల నమూనాగా మారింది. భవిష్యత్తులో - పెద్ద పారిశ్రామిక సంస్థలకు 30 నుండి 200 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో పారిశ్రామిక సంస్థల నిర్మాణం.

అవకాశాలు భారీగా ఉన్నాయి, కానీ పెద్ద ప్రాంతాల అవసరం మరియు పారిశ్రామిక స్థాయిలో టవర్ స్టేషన్లను నిర్మించడానికి గణనీయమైన ఖర్చుల కారణంగా అభివృద్ధికి ఆటంకం ఏర్పడింది. ఉదాహరణకు, 100 మెగావాట్ల టవర్ స్టేషన్‌ను ఉంచడానికి, 200 హెక్టార్లు అవసరం, అయితే 1,000 మెగావాట్ల విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయగల అణు విద్యుత్ ప్లాంట్‌కు 50 హెక్టార్లు మాత్రమే అవసరం. చిన్న సామర్థ్యాల కోసం పారాబొలిక్-స్థూపాకార స్టేషన్లు (మాడ్యులర్ రకం), మరోవైపు, టవర్ వాటి కంటే ఎక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవి.

అందువలన, టవర్ మరియు పారాబొలిక్ ట్రఫ్ కాన్సెంట్రేటర్లు గ్రిడ్‌కు అనుసంధానించబడిన 30 MW నుండి 200 MW వరకు పవర్ ప్లాంట్‌లకు అనుకూలంగా ఉంటాయి. మాడ్యులర్ డిస్క్ హబ్‌లు కొన్ని మెగావాట్‌లు మాత్రమే అవసరమయ్యే నెట్‌వర్క్‌ల స్వయంప్రతిపత్తి శక్తికి అనుకూలంగా ఉంటాయి. టవర్ మరియు స్లాబ్ వ్యవస్థలు రెండూ తయారీకి ఖరీదైనవి కానీ చాలా ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని ఇస్తాయి.

మీరు చూడగలిగినట్లుగా, రాబోయే సంవత్సరాల్లో అత్యంత ఆశాజనకమైన సోలార్ కాన్‌సెంట్రేటర్ టెక్నాలజీగా పారాబొలిక్ ట్రఫ్ కాన్సంట్రేటర్‌లు సరైన స్థానాన్ని ఆక్రమించాయి.

ఈ అంశంపై కూడా చదవండి: ప్రపంచంలో సౌరశక్తి అభివృద్ధి