태양광 발전소. 계획, 설명

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일주일 동안 지구 표면에 도달하는 태양 에너지의 총량은 석유, 가스, 석탄 및 우라늄의 전 세계 매장량을 초과합니다. 태양열은 여러 가지 방법으로 저장할 수 있습니다. 현대 기술에는 포물선 집광기, 태양 포물선 거울 및 태양열 발전 타워가 포함됩니다. 그것들은 화석 연료 연소 설비와 결합될 수 있으며 어떤 경우에는 열 저장에 적합합니다. 이러한 하이브리드화 및 열 저장의 주요 이점은 이러한 기술이 전력 생산 일정을 제공할 수 있다는 것입니다(즉, 필요할 때 전력 생산을 수행할 수 있음). 하이브리드화 및 열 저장은 생산된 전기의 경제적 가치를 높이고 평균 비용을 줄일 수 있습니다.

태양 포물선 집중 장치

태양 광 발전소

이러한 설치는 열 전달 유체가 포함된 수신 튜브에 햇빛을 집중시키는 포물면 거울(트레이)을 사용합니다. 이 액체는 거의 400°C까지 가열되고 일련의 열 교환기를 통해 펌핑됩니다. 이것은 기존의 터빈 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 과열 증기를 생성합니다. 열 손실을 줄이기 위해 수용관은 실린더의 초점선을 따라 배치된 투명한 유리관으로 둘러싸일 수 있습니다. 일반적으로 이러한 설치에는 일축 또는 이축 태양 추적 시스템이 포함됩니다. 드문 경우지만 고정되어 있습니다.

Luz International이 80년대 남부 캘리포니아 사막에 건설한 이 시스템 중 1984개가 오늘날 세계 최대의 태양열 발전소를 구성하고 있습니다. 이 발전소는 남부 캘리포니아 공공 전력망에 전기를 공급합니다. 13,8년에 Luz International은 남부 캘리포니아의 Deggett에 343MW 태양열 발전 시스템 I(또는 SEGS I)를 설치했습니다. 수용관에서 오일을 6°C로 가열하고 증기를 발생시켜 전기를 생성했습니다. "SEGS I" 설계는 30시간의 열 저장을 제공했습니다. 그것은 태양 복사가 없을 때 사용되는 천연 가스 오븐을 사용했습니다. 같은 회사가 1990MW 용량의 유사한 발전소 "SEGS II - VII"를 건설했습니다. 80년에는 각각 XNUMXMW 용량의 "SEGS VIII 및 IX"가 Harper Lake에 건설되었습니다.

태양 광 발전소

이 기술의 추정에 따르면 타워형 및 접시형 태양열 발전소(아래 참조)보다 비용이 더 많이 드는데, 이는 주로 태양 복사의 농도가 낮기 때문에 온도가 낮고 그에 따라 효율성이 높기 때문입니다. 그러나 더 많은 작동 경험, 개선된 기술 및 감소된 운영 비용으로 인해 포물선형 집광기는 가까운 장래에 가장 저렴하고 신뢰할 수 있는 기술이 될 수 있습니다.

솔라 플레이트 유형

태양 광 발전소

이 유형의 태양열 발전소는 각 접시의 초점에 위치한 수신기에 태양 에너지를 집중시키는 포물선 접시 거울(위성 접시와 모양이 유사)의 스택입니다. 수신기의 액체는 최대 1000도까지 가열되며 수신기에 연결된 소형 엔진 및 발전기에서 전기를 생성하는 데 직접 사용됩니다.

스털링 및 브레이튼 엔진은 현재 개발 중입니다. 7kW에서 25kW에 이르는 여러 파일럿 시스템이 미국에서 운영되고 있습니다. 높은 광학 효율성과 낮은 초기 비용은 미러/모터 시스템을 모든 태양광 기술 중에서 가장 효율적으로 만듭니다. 스털링 엔진과 포물선 거울 시스템은 태양 에너지를 전기로 가장 효율적으로 변환하는 세계 기록을 보유하고 있습니다. 1984년 캘리포니아의 Rancho Mirage는 29%의 실용적인 효율성을 달성했습니다.

태양 광 발전소

또한 모듈식 설계 덕분에 이 시스템은 전력망에 연결된 독립형 소비자(킬로와트 범위) 및 하이브리드(메가와트 범위)의 전력 요구 사항을 모두 충족하는 최상의 옵션입니다.

이 기술은 여러 프로젝트에서 성공적으로 구현되었습니다. 그 중 하나가 미국 조지아주의 STEP(Solar Total Energy Project) 프로젝트입니다. 이것은 1982-1989년에 작동한 대형 포물선 거울 시스템입니다. 셰넌도어에서. 지름이 114미터인 7개의 거울로 구성되어 있습니다. 발전용 고압증기, 편직공업용 중압증기, 공조시스템용 저압증기를 같은 편직공장에서 생산하는 시스템이다.

다른 회사들도 포물면 거울과 스털링 엔진을 공유하는 데 관심을 갖게 되었습니다. 예를 들어, Stirling Technology, Stirling Thermal Motors 및 Detroit Diesel은 Science Applications International Corporation과 함께 스털링 엔진을 기반으로 하는 36kW 시스템을 개발하기 위해 25만 달러 규모의 합작 투자를 설립했습니다.

중앙 수신기가 있는 태양광 발전소

태양 광 발전소

이 시스템은 헬리오스탯 반사경의 회전 필드를 사용합니다. 그들은 열 에너지를 흡수하고 터빈 발전기를 구동하는 탑 꼭대기에 지어진 중앙 수신기에 햇빛을 집중시킵니다. 컴퓨터로 제어되는 이축 추적 시스템은 반사된 태양 광선이 고정되어 항상 수신기에 떨어지도록 헬리오스탯을 배치합니다. 리시버에서 순환하는 액체는 열을 증기 형태로 축열기로 전달합니다. 증기는 터빈을 구동하여 전기를 생성하거나 산업 공정에 직접 사용됩니다. 수신기 온도 범위는 538~1482°C입니다.

남부 캘리포니아 Barstow 근처의 "Solar One"이라고 하는 최초의 탑형 발전소는 이 기술을 발전에 적용하는 것을 성공적으로 시연했습니다. 이 회사는 1980년대 중반에 운영되었습니다. 10MW 용량의 수증기 시스템을 사용했습니다. 1992년에 미국 에너지 회사 컨소시엄은 용융염 리시버와 축열 시스템을 시연하기 위해 Solar One을 업그레이드하기로 결정했습니다. 열 저장 덕분에 타워형 발전소는 최대 65%의 부하율로 전기를 보낼 수 있는 독특한 태양광 기술이 되었습니다. 이러한 시스템에서 용융염은 288°C의 "차가운" 탱크에서 펌핑되어 565°C로 가열된 리시버를 통과한 다음 "뜨거운" 탱크로 반환됩니다. 이제 뜨거운 소금을 사용하여 필요에 따라 전기를 생성할 수 있습니다. 이러한 설비의 최신 모델에서는 열이 3~13시간 동안 저장됩니다.

태양 광 발전소

캘리포니아에 있는 10MW 전력 타워인 Solar Two는 대형 산업용 발전소의 원형입니다. 1996년 3월 처음 전기를 공급하여 용융염 기술 실증을 위한 550년간의 테스트, 평가 및 시범 발전을 시작했습니다. 태양열은 30°C의 녹은 소금에 저장되어 날씨에 상관없이 밤낮으로 전기를 생산할 수 있습니다. "Solar Two" 프로젝트의 성공적인 완료는 200~XNUMXMW 용량 범위의 산업용 타워 건설을 용이하게 할 것입니다.

사양 비교

타워 및 포물선형 원통 집중 장치는 30-200MW 용량의 대규모 그리드 연결 발전소의 일부로 최적으로 작동하는 반면 디스크 유형 시스템은 모듈로 구성되며 독립 실행형 설치 및 그룹으로 사용할 수 있습니다. 몇 메가 와트의 총 용량. 포물선형 여물통은 단연코 가장 진보된 태양 에너지 기술이며 가까운 장래에 사용될 것 같습니다. 타워형 발전소는 효율적인 열 저장 능력으로 인해 가까운 장래에 태양광 발전소가 될 수 있습니다.

"트레이"의 모듈식 특성으로 인해 소규모 설치에서 사용할 수 있습니다. 타워와 "접시"를 사용하면 포물선형 집광기보다 저렴한 비용으로 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 더 높은 효율 값을 얻을 수 있습니다. 그러나 이러한 기술이 필요한 자본 비용 절감을 달성할 수 있는지 여부는 불분명합니다. 포물선 집중 장치는 이제 입증된 기술로 개선될 수 있는 기회를 기다리고 있습니다. 타워 발전소는 저렴한 헬리오스타트를 사용하여 용융염 기술의 효율성과 운영 신뢰성을 입증해야 합니다. 포펫형 시스템의 경우 최소한 하나의 상용 엔진을 만들고 저렴한 집중 장치를 개발해야 합니다.

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