Konsentrator surya
Pada dasarnya solar concentrator sangat berbeda dengan solar concentrator konverter fotovoltaik… Selain itu, pembangkit listrik tenaga surya tipe termal jauh lebih efisien daripada fotovoltaik karena sejumlah karakteristik.
Tugas solar concentrator adalah memfokuskan sinar matahari ke wadah berisi cairan pendingin, misalnya minyak atau air, yang bagus dalam menyerap energi matahari. Metode pemusatan berbeda: konsentrator silinder parabola, cermin parabola atau menara heliosentris.
Di beberapa konsentrator, radiasi matahari difokuskan di sepanjang garis fokus, di yang lain - di titik fokus tempat penerima berada. Ketika radiasi matahari dipantulkan dari permukaan yang lebih besar ke permukaan yang lebih kecil (permukaan penerima), suhu tinggi tercapai, pendingin menyerap panas, bergerak melalui penerima. Sistem secara keseluruhan juga mengandung bagian penyimpanan dan sistem transfer energi.
Efisiensi konsentrator berkurang secara signifikan selama periode mendung, karena hanya radiasi matahari langsung yang difokuskan.Untuk alasan ini, sistem ini mencapai efisiensi tertinggi di wilayah di mana tingkat insolasi sangat tinggi: di gurun, di wilayah khatulistiwa. Untuk meningkatkan efisiensi penggunaan radiasi matahari, konsentrator dilengkapi dengan pelacak khusus, sistem pelacakan yang memastikan orientasi konsentrator yang paling akurat ke arah matahari.
Karena biaya konsentrator surya tinggi dan sistem pelacakan memerlukan perawatan berkala, penggunaannya terutama terbatas pada sistem pembangkit listrik industri.
Instalasi semacam itu dapat digunakan dalam sistem hybrid secara bersama-sama, misalnya dengan bahan bakar hidrokarbon, maka sistem penyimpanan akan mengurangi biaya listrik yang dihasilkan. Ini akan menjadi mungkin karena generasi akan dilakukan sepanjang waktu.
Konsentrator surya tabung parabola memiliki panjang hingga 50 meter, menyerupai parabola cermin yang memanjang. Konsentrator semacam itu terdiri dari satu set cermin cekung, yang masing-masing mengumpulkan sinar matahari paralel dan memfokuskannya pada titik tertentu. Di sepanjang parabola seperti itu, terdapat tabung dengan cairan pendingin, sehingga semua sinar yang dipantulkan oleh cermin terfokus padanya. Untuk mengurangi kehilangan panas, tabung dikelilingi oleh tabung kaca yang memanjang di sepanjang garis fokus silinder.
Hub-hub ini disusun berderet dengan arah utara-selatan dan tentunya dilengkapi solar tracking system. Radiasi yang terfokus pada saluran memanaskan pendingin hingga hampir 400 derajat, melewati penukar panas, menghasilkan uap yang memutar turbin generator.
Demi keadilan, perlu dicatat bahwa fotosel juga dapat ditempatkan di tempat tabung. Namun, terlepas dari kenyataan bahwa ukuran konsentrator bisa lebih kecil dengan sel fotovoltaik, hal ini penuh dengan penurunan efisiensi dan masalah panas berlebih, yang memerlukan pengembangan sistem pendingin berkualitas tinggi.
Di gurun California pada 1980-an, 9 pembangkit listrik konsentrator silinder parabola dengan total kapasitas 354 MW dibangun. Kemudian perusahaan yang sama (Luz International) juga membangun instalasi hybrid SEGS I di Deget, dengan kapasitas 13,8 MW, yang ditambah dengan oven gas alam.Secara umum, pada tahun 1990, perusahaan telah membangun pembangkit listrik hybrid dengan total kapasitas 80 MW.
Pengembangan produksi energi surya di pembangkit listrik parabola sedang dilakukan di Maroko, Meksiko, Aljazair dan negara berkembang lainnya dengan pendanaan dari Bank Dunia.
Akibatnya, para ahli menyimpulkan bahwa saat ini, pembangkit listrik palung parabola tertinggal dari menara dan pembangkit listrik tenaga surya cakram dalam hal profitabilitas dan efisiensi.
Disk instalasi surya — ini adalah, seperti parabola, cermin parabola yang memfokuskan sinar matahari ke penerima yang terletak di fokus masing-masing piringan tersebut. Pada saat yang sama, suhu cairan pendingin dengan teknologi pemanas ini mencapai 1000 derajat. Cairan transfer panas segera diumpankan ke generator atau mesin yang digabungkan dengan penerima. Di sini, misalnya, mesin Stirling dan Brighton digunakan, yang dapat meningkatkan kinerja sistem tersebut secara signifikan, karena efisiensi optiknya tinggi dan biaya awalnya rendah.
Rekor dunia untuk efisiensi instalasi surya piringan parabola adalah 29% efisiensi termal-ke-listrik yang dicapai oleh instalasi tipe piringan yang dikombinasikan dengan mesin Stirling di Rancho Mirage.
Karena desain modular, sistem tata surya tipe pencocokan sangat menjanjikan, mereka memungkinkan Anda untuk dengan mudah mencapai tingkat daya yang diperlukan untuk pengguna hibrida yang terhubung ke jaringan listrik publik dan mandiri. Contohnya adalah proyek STEP yang terdiri dari 114 cermin parabola berdiameter 7 meter yang terletak di negara bagian Georgia.
Sistem ini menghasilkan uap bertekanan sedang, rendah, dan tinggi. Uap bertekanan rendah dialirkan ke sistem AC pabrik rajut, uap bertekanan sedang dialirkan ke industri rajut itu sendiri, dan uap bertekanan tinggi dialirkan langsung untuk menghasilkan listrik.
Tentu saja, konsentrator cakram surya yang dipadukan dengan mesin Stirling menarik bagi pemilik perusahaan energi besar. Oleh karena itu, Science Applications International Corporation bekerja sama dengan tiga perusahaan energi sedang mengembangkan sistem menggunakan mesin Stirling dan cermin parabola yang mampu menghasilkan listrik 25 kW.
Pada pembangkit listrik tenaga surya tipe menara dengan penerima pusat, radiasi matahari difokuskan pada penerima, yang terletak di bagian atas menara…. Sejumlah besar reflektor-heliostat ditempatkan di sekitar menara... Heliostat dilengkapi dengan sistem pelacakan matahari dua sumbu, berkat itu mereka selalu berputar sehingga sinarnya tidak bergerak, terkonsentrasi pada penerima panas.
Penerima menyerap energi panas, yang kemudian memutar turbin generator.
Pendingin cair yang bersirkulasi di penerima membawa uap ke akumulator panas. Biasanya yang bekerja adalah uap air dengan suhu 550 derajat, udara dan zat gas lainnya dengan suhu hingga 1000 derajat, cairan organik dengan titik didih rendah - di bawah 100 derajat, serta logam cair - hingga 800 derajat.
Bergantung pada tujuan stasiun, uap dapat memutar turbin untuk menghasilkan listrik atau langsung digunakan dalam beberapa jenis produksi. Suhu di penerima bervariasi dari 538 hingga 1482 derajat.
Menara tenaga Solar One di California Selatan, salah satu yang pertama dari jenisnya, awalnya menghasilkan listrik melalui sistem air uap yang menghasilkan 10 MW. Kemudian mengalami modernisasi dan penerima yang ditingkatkan, sekarang bekerja dengan garam cair dan sistem penyimpanan panas, menjadi jauh lebih efisien.
Hal ini menghasilkan terobosan dalam teknologi konsentrator surya untuk pembangkit listrik menara baterai: daya di pembangkit listrik semacam itu dapat diproduksi sesuai permintaan, karena sistem penyimpanan panas dapat menyimpan panas hingga 13 jam.
Teknologi garam cair memungkinkan untuk menyimpan panas matahari pada 550 derajat, dan listrik sekarang dapat diproduksi kapan saja dan dalam cuaca apa pun. Menara stasiun "Solar Dua" dengan kapasitas 10 MW telah menjadi prototipe pembangkit listrik industri jenis ini. Ke depan — pembangunan perusahaan industri dengan kapasitas 30 hingga 200 MW untuk perusahaan industri besar.
Prospeknya sangat besar, tetapi pengembangannya terhalang oleh kebutuhan akan area yang luas dan biaya yang signifikan untuk membangun stasiun menara dalam skala industri. Misalnya, untuk menempatkan stasiun menara 100 megawatt, dibutuhkan 200 hektare, sedangkan pembangkit listrik tenaga nuklir yang mampu menghasilkan listrik 1.000 megawatt hanya membutuhkan 50 hektare. Sebaliknya, stasiun parabola-silinder (tipe modular) untuk kapasitas kecil lebih hemat biaya daripada menara.
Dengan demikian, konsentrator menara dan palung parabola cocok untuk pembangkit listrik dari 30 MW hingga 200 MW yang terhubung ke jaringan listrik. Hub disk modular cocok untuk menyalakan jaringan secara otonom yang hanya membutuhkan beberapa megawatt. Sistem menara dan pelat mahal untuk diproduksi tetapi memberikan efisiensi yang sangat tinggi.
Seperti yang Anda lihat, konsentrator palung parabola menempati posisi optimal sebagai teknologi konsentrator surya yang paling menjanjikan untuk tahun-tahun mendatang.
Baca juga topik ini: Perkembangan energi matahari di dunia