Jenis pembangkit listrik tenaga surya: tower, disc, parabolic-cylindrical concentrator, solar-vacuum, gabungan

Untuk mengubah energi radiasi matahari atau dengan kata lain — panas matahari dan cahaya, menjadi energi listrik, selama bertahun-tahun banyak negara di dunia telah menggunakan pembangkit listrik tenaga surya. Ini adalah struktur teknik dengan desain berbeda, bekerja berdasarkan prinsip berbeda, tergantung pada jenis pembangkit listrik.

Jika seseorang, mendengar kombinasi "pembangkit listrik tenaga surya", membayangkan area yang sangat luas yang ditutupi panel surya, hal ini tidak mengherankan, karena jenis pembangkit listrik yang disebut fotovoltaik ini sangat populer saat ini di banyak rumah tangga. Tapi ini bukan satu-satunya jenis pembangkit listrik tenaga surya.

Semua pembangkit listrik tenaga surya yang dikenal saat ini yang menghasilkan listrik dalam skala industri dibagi menjadi enam jenis: menara, pelat, fotovoltaik, konsentrator parabola-silinder, vakum surya, dan gabungan.Mari kita lihat secara mendetail setiap jenis pembangkit listrik tenaga surya dan perhatikan struktur spesifik di berbagai negara di seluruh dunia.

Pembangkit listrik menara

Pembangkit Listrik Tenaga Surya — Pembangkit listrik tenaga surya di mana radiasi dari sistem pemusatan optik yang dibentuk oleh bidang heliostat diarahkan ke penerima surya yang dipasang di menara.

Pembangkit listrik menara pada awalnya didasarkan pada prinsip penguapan air di bawah pengaruh radiasi matahari. Di sini uap air digunakan sebagai fluida kerja. Terletak di tengah stasiun semacam itu, menara ini memiliki tangki air di atasnya yang dicat hitam untuk menyerap radiasi dan panas yang terlihat dengan baik. Selain itu, menara ini memiliki kelompok pompa yang fungsinya memasok air ke reservoir. Uap yang suhunya melebihi 500 ° C memutar generator turbin yang terletak di wilayah stasiun.

Untuk memusatkan radiasi matahari semaksimal mungkin di puncak menara, ratusan heliostat dipasang di sekelilingnya, yang fungsinya untuk mengarahkan radiasi matahari yang dipantulkan langsung ke wadah air. Heliostat adalah cermin yang luasnya masing-masing bisa mencapai puluhan meter persegi.

Heliostat [heliostat] — Elemen cermin datar atau fokus dari sistem pemusatan optik yang memiliki perangkat orientasi individual untuk mengarahkan radiasi matahari langsung yang dipantulkan ke penerima radiasi matahari.

Dipasang pada penyangga yang dilengkapi dengan sistem pemfokusan otomatis, semua heliostat mengarahkan radiasi matahari yang dipantulkan langsung ke puncak menara, ke tangki, karena pemosisiannya bekerja sesuai dengan pergerakan matahari pada siang hari.

Pada hari terpanas, suhu uap yang dihasilkan dapat naik hingga 700 °C, yang lebih dari cukup untuk pengoperasian normal turbin.

Misalnya, di Israel, di wilayah gurun Negev, pada akhir 2017, pembangunan pembangkit listrik dengan menara berkapasitas lebih dari 121 MW akan selesai, dengan ketinggian menara 240 meter. (menara surya tertinggi di dunia pada saat konstruksi). , dan di sekelilingnya akan ada lantai ratusan ribu heliostat yang akan ditempatkan melalui kontrol Wi-Fi. Suhu uap di dalam tangki akan mencapai 540 ° C. Proyek senilai $773 juta ini akan mencakup 1% kebutuhan listrik Israel.

Air bukan satu-satunya yang bisa dipanaskan oleh radiasi matahari di menara. Misalnya, di Spanyol, pada tahun 2011, pembangkit listrik tenaga surya menara Gemasolar dioperasikan, di mana pendingin garam dipanaskan. Solusi ini memungkinkan untuk memanaskan bahkan di malam hari.

Garam, dipanaskan hingga 565 ° C, memasuki tangki khusus, setelah itu mengirimkan panas ke generator uap, yang memutar turbin. Seluruh sistem memiliki kapasitas pengenal 19,9 MW dan mampu memasok listrik 110 GWh (rata-rata tahunan) untuk menggerakkan jaringan 27.500 rumah tangga yang beroperasi dengan kapasitas penuh 24 jam sehari selama 9 bulan.

Banyak pembangkit listrik

Pada prinsipnya pembangkit listrik jenis ini mirip dengan pembangkit tower, namun secara struktural berbeda. Ini menggunakan modul terpisah, yang masing-masing menghasilkan listrik. Modul ini mencakup reflektor dan penerima. Rakitan cermin parabola yang membentuk reflektor dipasang pada penyangga.

Penguat Cermin — Konsentrator radiasi surya dengan lapisan cermin.Specular faceted concentrator — Sebuah specular concentrator dari radiasi matahari yang terdiri dari cermin individual berbentuk datar atau melengkung yang membentuk permukaan pemantul umum.

Penerima terletak di fokus paraboloid. Reflektor terdiri dari lusinan cermin, masing-masing disesuaikan secara individual. Penerima dapat berupa mesin Stirling yang digabungkan dengan generator, atau tangki air yang diubah menjadi uap, dan uap tersebut memutar turbin.

Misalnya, pada 2015, Ripasso, Swedia, menguji unit helotermal parabola dengan mesin Stirling di Afrika Selatan. Reflektor instalasi adalah cermin parabola yang terdiri dari 96 bagian dan luas total 104 meter persegi.

Fokusnya adalah pada mesin hidrogen Stirling yang dilengkapi roda gila dan terhubung ke generator. Piring berputar perlahan mengikuti matahari di siang hari. Hasilnya, faktor efisiensi menjadi 34%, dan setiap "pelat" tersebut mampu menyediakan listrik 85 MWh kepada pengguna per tahun.

Demi keadilan, kami mencatat bahwa pada fokus "pelat" pembangkit listrik tenaga surya jenis ini, sebuah wadah berisi minyak dapat ditempatkan, yang panasnya dapat dipindahkan ke generator uap, yang pada gilirannya memutar turbin generator listrik.

Pembangkit listrik tenaga surya tabung parabola

Di sini sekali lagi media pemanas dipanaskan oleh radiasi pantulan pekat. Cermin itu berbentuk silinder parabola sepanjang hingga 50 meter, terletak di arah utara-selatan dan berputar mengikuti pergerakan matahari. Di fokus cermin adalah tabung tetap di mana zat pendingin cair bergerak.Setelah pendingin cukup hangat, panas dipindahkan ke air di penukar panas, di mana uap memutar generator lagi.

Konsentrator koridor parabola — Konsentrator cermin dari radiasi matahari, yang bentuknya dibentuk oleh parabola yang bergerak sejajar dengan dirinya sendiri.

Pada 1980-an di California, Luz International membangun 9 pembangkit listrik semacam itu, dengan total kapasitas 354 MW. Namun, setelah beberapa tahun berlatih, para ahli sampai pada kesimpulan bahwa pembangkit listrik parabola saat ini lebih rendah baik dari segi profitabilitas dan efisiensi dibandingkan pembangkit listrik tenaga surya menara dan pelat.

Namun, pada 2016, sebuah pembangkit listrik ditemukan di gurun Sahara dekat Casablanca. konsentrator surya, dengan kapasitas 500 MW. Setengah juta cermin 12 meter memanaskan pendingin hingga 393 ° C untuk mengubah air menjadi uap untuk memutar turbin generator. Pada malam hari, energi panas terus bekerja dengan disimpan dalam garam cair. Dengan cara ini, negara Maroko berencana untuk secara bertahap menyelesaikan masalah sumber energi yang ramah lingkungan.

Pembangkit listrik fotovoltaik

Stasiun berdasarkan modul fotovoltaik, panel surya. Mereka sangat populer dan tersebar luas di dunia modern. Modul berdasarkan sel silikon banyak digunakan untuk memberi daya pada situs kecil, seperti sanatorium, vila pribadi, dan bangunan lain, di mana stasiun dengan daya yang diperlukan dirakit dari bagian terpisah dan dipasang di atap atau di sebidang area yang sesuai. Pembangkit listrik fotovoltaik industri mampu memasok listrik ke kota-kota kecil.

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (SES) [pembangkit listrik tenaga surya] — Pembangkit listrik yang dirancang untuk mengubah energi radiasi matahari menjadi listrik.

Misalnya, di Rusia, pembangkit listrik fotovoltaik terbesar di negara itu diluncurkan pada 2015. Pembangkit listrik tenaga surya "Alexander Vlazhnev", yang terdiri dari 100.000 panel surya, dengan total kapasitas 25 MW, terletak di area seluas 80 hektar antara kota Orsk dan Gai. Kapasitas stasiun cukup untuk memasok listrik ke separuh kota Orsk, termasuk bangunan bisnis dan perumahan.

Prinsip pengoperasian stasiun semacam itu sederhana. Energi foton cahaya diubah menjadi arus dalam wafer silikon; efek fotolistrik intrinsik dalam semikonduktor ini telah lama dipelajari dan diterima oleh produsen sel surya. Tetapi silikon kristal, yang memberikan efisiensi 24%, bukanlah satu-satunya pilihan. Teknologi terus meningkat. Jadi pada tahun 2013, para insinyur Sharp mencapai efisiensi 44,4% dari elemen indium-gallium-arsenide, dan penggunaan lensa pemfokusan memungkinkan untuk mencapai semua 46%.

Pembangkit listrik vakum surya

Jenis stasiun surya yang benar-benar ekologis. Pada prinsipnya digunakan aliran udara alami yang terjadi karena perbedaan suhu (udara di permukaan bumi menjadi panas dan mengalir ke atas). Kembali pada tahun 1929, ide ini dipatenkan di Prancis.

Rumah kaca sedang dibangun, yaitu sebidang tanah yang dilapisi kaca. Sebuah menara menonjol dari tengah rumah kaca, sebuah pipa tinggi tempat turbin generator dipasang. Matahari memanaskan rumah kaca, dan udara yang mengalir deras melalui pipa memutar turbin.Draf tetap konstan selama matahari memanaskan udara dalam volume kaca tertutup dan bahkan di malam hari selama permukaan bumi tetap panas.

Stasiun percobaan jenis ini dibangun pada tahun 1982, 150 kilometer selatan Madrid, di Spanyol. Rumah kaca itu berdiameter 244 meter dan tinggi pipa 195 meter. Daya maksimum yang dikembangkan hanya 50 kW. Namun, turbin berjalan selama 8 tahun hingga gagal karena karat dan angin kencang. Pada tahun 2010, China menyelesaikan pembangunan stasiun vakum surya yang mampu menyediakan 200 kW. Ini menempati area seluas 277 hektar.

Pembangkit listrik tenaga surya gabungan

Ini adalah stasiun di mana air panas dan komunikasi pemanas terhubung ke penukar panas, umumnya memanaskan air untuk berbagai kebutuhan. Stasiun gabungan juga menyertakan solusi gabungan saat konsentrator bekerja secara paralel dengan panel surya. Pembangkit listrik tenaga surya gabungan seringkali merupakan satu-satunya solusi untuk pasokan listrik alternatif dan pemanas rumah pribadi.