Термальная энергия солнца: Солнечная тепловая энергия — HiSoUR История культуры

Что такое солнечная тепловая энергия и как она работает

Когда мы говорим о солнечной энергии, первое, о чем мы думаем, — это солнечные батареи. Это фотоэлектрическая солнечная энергия, возможно, самая известная из всех возобновляемых источников энергии, наряду с ветром. Однако есть и другой вид: солнечная тепловая энергия.

Если вы хотите знать все об этом типе солнечной энергии, от того, что это такое, до того, как она используется, по ее характеристикам, продолжайте читать 🙂

Индекс

• 1 Что такое солнечная тепловая энергия?
• 2 Компоненты тепловой установки
  • 2.1 Ловец
  • 2.2 Гидравлический контур
  • 2.3 Теплообменник
  • 2.4 Аккумулятор
  • 2.5 Циркуляционные насосы
  • 2.6 Вспомогательная мощность
• 3 Предметы, необходимые для безопасности
  • 3.1 Расширительные баки
  • 3.2 Предохранительные клапаны
  • 3.3 Гликоль
  • 3. 4 Радиаторы
  • 3.5 Ловушки
  • 3.6 Автоматическое управление

Что такое солнечная тепловая энергия?

Как следует из названия, это тип возобновляемой и чистой энергии, который заключается в использовании энергии солнца для производства электроэнергии. В отличие от солнечных панелей, используемых в фотоэлектрической энергии для выработки электричества из фотонов света, присутствующих в солнечном излучении, эта энергия использует это излучение для нагрева жидкости.

Когда солнечные лучи попадают на жидкость, они нагревают ее, и эту горячую жидкость можно использовать для различных целей. Чтобы лучше понять, 20% энергопотребления больницы, гостиницы или дома приходится на использование горячей воды. С помощью солнечной тепловой энергии мы можем нагревать воду с помощью энергии солнца и использовать ее в своих интересах, чтобы в этом секторе энергетики нам не приходилось использовать ископаемые или другие виды энергии.

Наверняка вы думаете, что вода в реках, озерах и водохранилищах подвержена солнечному излучению и при этом не нагревается. И дело в том, что для использования этого солнечного излучения необходима специальная установка, которая помогает нагревать жидкости, чтобы их можно было использовать позже.

Солнечная тепловая энергия в значительной степени способствует снижению затрат, тем самым экономя энергию и сокращая выбросы CO2, которые вызывают глобальное потепление и вызывают изменение климата.

Компоненты тепловой установки

Как только мы узнаем, что такое солнечная тепловая энергия, у нас должны быть необходимые элементы для создания солнечной установки, которая позволит нам использовать этот энергетический ресурс.

Ловец

Первое, что должно быть в установке такого типа, — это коллектор или солнечная панель. Эта солнечная панель не работает так же, как хорошо известная фотоэлектрическая панель. В нем нет фотоэлектрического элемента, который собирает фотоны света для преобразования их в энергию, а скорее позволяют нам улавливать солнечное излучение, чтобы начать нагревание жидкости циркулирующие внутри них. Есть разные типы коллекторов и с разной производительностью.

Гидравлический контур

Второй — гидравлический контур. Это трубы, составляющие контур, по которому мы будем транспортировать теплоноситель, который будет выполнять действия, которые мы собираемся выполнить. В большинстве установок цепь обычно замкнута. Поэтому говорят о односторонние цепи, из панели и обратные цепи, вплоть до панели. Как если бы этот контур был своего рода водогрейным котлом, который способствует обогреву помещения.

Теплообменник

Они несут ответственность за транспортировку тепла по контуру. Теплообменник передает энергию, захваченную солнцем, воде. Обычно они находятся вне резервуара (так называемые пластинчатые теплообменники) или внутри (змеевик).

Аккумулятор

Поскольку потребность в солнечной энергии не всегда такая же, как в фотоэлектрической, она требует некоторая система хранения энергии. В этом случае солнечная тепловая энергия накапливается в аккумуляторах. Этот аккумулятор может накапливать горячую воду, чтобы она была доступна, когда она нам нужна. Это резервуары, у которых есть емкость и необходимая изоляция, чтобы избежать потерь энергии и постоянно поддерживать горячую воду.

Циркуляционные насосы

Чтобы перекачивать жидкость из одного места в другое, необходимы насосы, чтобы преодолевать перепады давления в контурах, а также силы трения и тяжести.

Вспомогательная мощность

Когда солнечной радиации меньше, производство этой энергии уменьшается. Но спрос тоже не поэтому. Столкнувшись с такой ситуацией, когда спрос превышает предложение, нам понадобится вспомогательная система, которая нагревает воду и полностью независима от солнечной системы. Это называется резервным генератором.

Это котел, который начинает работать в условиях, в которых солнечная тепловая энергия менее выгодна, и нагревает накопленную воду.

Предметы, необходимые для безопасности

Важно иметь систему безопасности, чтобы установка работала в оптимальных условиях и не выходила из строя со временем. Элементами, составляющими систему безопасности, являются:

Расширительные баки

Как мы знаем, чем выше температура воды, тем больше увеличивается ее объем. Следовательно, необходим элемент, способный поглотить это увеличение объема при расширении теплоносителя. Для этого используются расширительные баки. Есть несколько видов стаканов: открытые и закрытые.. Наиболее часто используются закрытые.

Предохранительные клапаны

Клапаны используются для регулирования давления. Когда достигается значение давления, установленное в процессе калибровки, клапан выпускает жидкость, чтобы предотвратить достижение потенциально опасных пределов давления.

Гликоль

Гликоль — идеальная жидкость для передачи тепла солнечной тепловой установке. Лучше всего, чтобы это было антифриз, поскольку в местах с очень низкой температурой замерзание воды в контурах может разрушить всю установку. Кроме того, жидкость должна быть нетоксичной, не кипеть, не подвергаться коррозии, иметь высокую теплоемкость, не тратиться впустую и быть экономичной. В противном случае энергия была бы невыгодной.

В идеале установка этого типа должна содержать 60% воды и 40% гликоля.

Радиаторы

Поскольку во многих случаях вода сильно нагревается, важно иметь радиаторы, предотвращающие этот опасный нагрев. Есть статические радиаторы, вентиляторы и т. Д.

Ловушки

Ловушки способны извлекать воздух, который накапливается внутри контуров и может вызвать серьезные проблемы в эксплуатации установки. Благодаря этим очистителям воздух удаляется.

Автоматическое управление

Это тот элемент, который заставляет все работать правильно, поскольку предполагает автоматический контроль, который измеряет температуру в панелях, резервуарах, программирование, активацию электрического радиатора (если такая система существует), программатор, управление насосом и т. Д.

С помощью этой информации вы можете узнать больше о солнечной тепловой энергии и ее применениях.

Концентрируя солнечную энергию | Euronews

Эти зеркала концентрируют солнечный свет на центральной башне на юге Испании, а его тепловая энергия превращает воду в пар и приводит в движение турбину. Концентрированная солнечная энергия обладает потенциалом для доставки энергии в отдаленные районы мира. Но у таких станций есть серьезный недостаток — они постоянно испытывают жажду.

Этот тип солнечной энергии идеально подходит для пустынь с их ярким солнечным светом, но из-за песка и пыли зеркала нуждаются в регулярной очистке — с использованием драгоценной воды. Здесь, в Центре изучения солнечной энергии в Альмерии, ученые работают над экспериментами по экономии воды, в том числе над разработкой барьеров, препятствующих попаданию пыли на зеркала.

Аранзазу Фернандес-Гарсия, Солнечная платформа Альмерии: «На данный момент мы констатируем, что лучше всего работает барьер с плоской геометрией. По сравнению с изогнутым мы получаем чуть лучшие результаты, а если сравнивать его с естественным барьером, результаты впечатляют. С помощью искусственного барьера мы можем заблокировать до 50% частиц, не давая им таким образом проникать в солнечное поле».

Для очистки гигантских зеркал необходимо много жидкости. Исследователи, в рамках проекта ЕС, тестируют систему ультразвуковой очистки, которая использует меньше воды.

Аранзазу Фернандес-Гарсия: «Мы используем ручную систему в течение года для проведения экспериментов, в ходе которых мы получим результаты по потреблению воды, электроэнергии и так далее. А следующим шагом станет «масштабирование» устройства на работающей солнечной установке с использованием автоматизированной системы».

Исследователи испытывают специальные покрытия, предотвращающие прилипание грязи. Измерения, проведенные вручную, показывают, когда поверхности требуют очистки. А этот датчик работает автоматически. Только что был установлен прототип гибридного кулера с водяными и сухими градирнями.

Во Франции исследователи работают над другим видом кулера — используя струи водяного тумана. Концентрированная солнечная энергия имеет большое преимущество перед более известными солнечными панелями: вырабатываемое тепло может храниться и использоваться еще долго после захода солнца, поэтому эту технологию важно усовершенствовать, оптимизировав процессы охлаждения и очистки.

Дельфин Бурдон, координатор проекта WASCOP: «Мы добавим систему водяного тумана, которая будет охлаждать воздух до того, как он попадет в теплообменники, поэтому у нас будет гораздо более эффективная система охлаждения. Мы должны снизить потребление воды более чем на 90 процентов по сравнению с традиционным мокрым охладителем».

Команда исследователей также работает над инновационным устройством для хранения холодного воздуха — это резервуар, который заполнен слоями камня и воды. По сути, он хранит более свежий ночной воздух, который затем можно применять для охлаждения конденсатора турбины, вообще не используя воду.

Кристоф Дюма, исследовательский центр в Кадараше: «Станции концентрированной солнечной энергии должны сыграть важную роль в ближайшие годы. Периодичность использования возобновляемых источников энергии довольно проблематична, а такие установки позволяют хранить и производить электроэнергию 24 часа в сутки, что может быть очень интересно».

Многие из этих экспериментов скоро будут проведены на действующих электростанциях и в течение трех лет станут доступны для коммерческого использования.

Подписывайтесь на Euronews в социальных сетях
Telegram, Одноклассники, ВКонтакте,
Facebook, Twitter и Instagram.

Эфир и программы Euronews можно смотреть
на нашем канале в YouTube

ИСПАНИЯ
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Солнечная тепловая энергия — OurFuture.Energy

В какое бы время суток вы ни находились, где-то в мире светит Солнце. Итак, как нам использовать этот источник энергии, который всегда (где-то!) включен

Ну, мы можем использовать как световую, так и тепловую энергию Солнца в качестве источников энергии. На этой странице мы сосредоточимся на тепле или тепловой энергии Солнца.

Посмотрите анимационный видеоролик ниже, чтобы узнать, как можно использовать тепловую энергию Солнца для выработки электроэнергии или обогрева домов.

Как это работает: Солнечная тепловая энергия

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Как мы используем тепловую энергию Солнца?

Концентрированные солнечные тепловые электростанции обладают большим потенциалом в жарких полузасушливых регионах мира, таких как северная Африка. Это эффективный способ выработки электроэнергии из свободно доступной тепловой энергии.

Как это работает?

Инфографика показывает, как электроэнергия может быть получена из солнечной тепловой энергии.
Щелкните для просмотра полноразмерного изображения в новой вкладке.

Гелиостаты — это большие зеркала, которые отражают солнечный свет на приемник наверху башни.

В приемнике энергия солнечного света поглощается жидкостью, например расплавленными солями, нагревая жидкость до 500 градусов Цельсия.

Эта концентрированная солнечная тепловая электростанция в Испании оснащена более чем 2000 гелиостатическими зеркалами, которые отражают солнечный свет на очень высокую башню.

Горячая жидкость перекачивается в башню, где она может храниться до 15 часов.

При необходимости тепловая энергия жидкости передается жидкой воде, превращая ее в пар высокого давления.

Пар высокого давления вращает лопасти турбины. Генератор преобразует вращательное движение турбины в электричество.

Электростанция особенно полезна, потому что она может напрямую генерировать электричество или хранить энергию Солнца в виде тепла, которое позже можно использовать для производства электричества.

Подсчитано, что такая электростанция может удовлетворить большую часть энергетических потребностей Ближнего Востока и Северной Африки.

ОТОПЛЕНИЕ

Благодаря продуманному дизайну мы можем в полной мере использовать бесплатное тепло Солнца для удовлетворения наших потребностей в отоплении.

Как это работает?

Инфографика, показывающая, как можно использовать солнечную тепловую энергию для обогрева домов.
Щелкните для просмотра полноразмерного изображения в новой вкладке.

 Коллектор представляет собой большую пластину с черным покрытием, которое легко поглощает солнечную энергию.

Тепло передается жидкости внутри трубки, прикрепленной к пластине. Жидкость обычно представляет собой смесь воды и антифриза, поэтому она может пережить холодные зимние ночи.

Нагретая солнцем жидкость проходит по змеевику труб внутри резервуара для воды, передавая тепло воде для использования в доме.

Если вода недостаточно горячая из-за солнечного тепла, альтернативная резервная система может дополнить тепло.

Будущее солнечного отопления

Многие солнечные тепловые системы не полностью заменяют традиционные системы отопления, а просто сокращают потребление энергии из традиционных источников.

На сегодняшний день отопление является одним из основных видов использования энергии, и использование свободно доступной энергии Солнца может значительно сократить количество топлива или электроэнергии, используемых для отопления.

Не двигаясь, эти оконные шторы гарантируют, что только нужное количество солнечного тепла нагреет здание.

В некоторых частях мира тепловая энергия Солнца используется для бесплатного приготовления пищи. Большая изогнутая посуда, такая как та, что в самом верху этой статьи, фокусирует тепло солнечных лучей прямо на кастрюле или поверхности для жарки. Единственная стоимость этой техники с нулевым расходом топлива — это покупка и обслуживание системы.

Продуманный дизайн здания также важен для того, чтобы мы могли извлечь выгоду из солнечной тепловой энергии в будущем.

В летние месяцы, когда солнце стоит высоко в небе, шторы блокируют нежелательное тепло и снижают потребление энергии для кондиционирования воздуха. Затем зимой, когда угол наклона солнца к небу ниже, солнечные лучи пробиваются сквозь тени, согревая здание и уменьшая потребление энергии для обогрева.

---

Узнать больше

источники энергии солнечная энергия

Использование солнечного тепла для производства электричества недорогая система, в которой резервуар с расплавленной солью поглощает солнечное тепло, сохраняет его и подает для выработки электроэнергии в любое время дня и ночи.

Фото: Дэвид Селла, Массачусетский технологический институт, любезно предоставлено Программой промышленных связей Массачусетского технологического института

Обзор

Команда Массачусетского технологического института разработала новую систему для улавливания и хранения солнечного тепла, чтобы его можно было использовать для выработки электроэнергии, когда это необходимо. Новая система проста, надежна и недорога. Зеркала, установленные на склоне холма, отражают солнечный свет прямо в большой резервуар с расплавленной солью, который поглощает тепло всей своей глубиной. Система может выдерживать интенсивное воздействие полуденного солнца, а также перепады температур в течение дня и ночи без разрушения конструкции или перебоев в выработке электроэнергии. Моделирование и лабораторные эксперименты подтверждают жизнеспособность концепции и наличие обширных холмистых участков, пригодных для установки. Команды из Массачусетского технологического института и Института Масдара в настоящее время разрабатывают пилотную версию системы, которая вскоре будет протестирована на крупном экспериментальном объекте в Масдаре.

---

В настоящее время многие промышленные предприятия производят электроэнергию, используя солнечное тепло — наш самый распространенный возобновляемый источник энергии. В одном популярном подходе большие массивы гелиостатов (зеркал, следящих за солнцем) отражают солнечный свет на вершину центральной башни, где он фокусируется на трубках, несущих теплопоглощающую жидкость. Затем нагретая жидкость перекачивается в парогенератор, где она преобразует воду в пар, приводящий в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию. Но башня дорога; трубопроводы и насосы дороги в установке и эксплуатации; а интенсивно сфокусированный солнечный свет и постоянное чередование тепла и холода бросают вызов большинству материалов. Кроме того, эти «энергетические башни» обычно требуют отдельной системы для хранения тепла, которое можно использовать, когда солнечный свет недоступен.

Александру Слокуму, профессору машиностроения Паппалардо, казалось, что должен быть лучший способ. Руководствуясь этой верой, он и междисциплинарная группа коллег из Массачусетского технологического института и Института Масдара в Абу-Даби в настоящее время выводят новую лабораторную систему, разработанную участниками Массачусетского технологического института, на новый уровень испытаний — на крупномасштабном экспериментальном объекте в Масдар. Система, получившая название CSPonD, что означает «Концентрированная солнечная энергия по запросу», одновременно улавливает и сохраняет тепловую энергию солнца, по большей части используя известные технологические элементы, энергетически объединенные в новую системную архитектуру.

В основе системы CSPonD лежит большой резервуар (показан ниже), содержащий расплавленную соль — вещество, способное выдерживать чрезвычайно высокие температуры и обладающее огромной способностью поглощать тепло. Группа гелиостатов расположена на склоне холма, резервуар с солью у подножия холма. Гелиостаты фокусируют солнечный свет через небольшое отверстие в резервуаре прямо на поверхность соли (см. вторую диаграмму ниже), где он проникает в соль и поглощается по всей ее глубине. Естественная конвекция рассеивает тепло по всему объему расплавленной соли. Во время выработки электроэнергии горячая соль забирается сверху и проходит через парогенератор; холодная, но еще расплавленная соль, выходящая из парогенератора, возвращается на дно бака. Подвижная «разделительная пластина» между верхней и нижней областями поддерживает постоянную температуру верхнего объема соли. Ночью или в пасмурную погоду двери закрываются, чтобы уменьшить потери тепла.

Ресивер/система хранения расплавленной соли CSPonD

На этой схеме показан большой резервуар с расплавленной солью, который является центральным элементом системы CSPonD. Отслеживающие солнце зеркала (гелиостаты) фокусируют солнечный свет прямо через отверстие слева на поверхность соли. Горячая соль извлекается из верхней части резервуара и проходит через парогенератор для производства электроэнергии. Охлажденная (но все еще расплавленная) соль возвращается на дно резервуара. Подвижная разделительная пластина в центре бака разделяет горячую и холодную соль. Когда соль нагревается в солнечный день, пластина опускается в резервуаре, освобождая место для горячей соли. Когда солнечный свет недоступен, пластина поднимается, освобождая место для холодной соли, поступающей из парогенератора. Когда солнце возвращается, пластина опускается, пропуская холодную соль в верхнюю часть для повторного нагрева. Ночью крышка апертуры закрывается, чтобы предотвратить утечку тепла.

Такое расположение дает ряд преимуществ. Солнечная энергия напрямую контактирует с рабочей жидкостью (трубы не нужны), а температура соли может достигать 600°C или даже 800°C, что достаточно для высокоэффективного производства электроэнергии с использованием либо самых современных паровых систем, либо будущих сверхэффективных систем. с использованием сверхкритического диоксида углерода. Поскольку тепло поглощается расплавленной солью, перепады температуры не бывают резкими или экстремальными, поэтому нет необходимости использовать дорогостоящие материалы, способные выдержать всю энергию, которую излучает солнце в полдень. «Вы можете сфокусировать интенсивный солнечный свет, и вы не собираетесь сжигать приемник, потому что вы не можете повредить соль», — говорит Слокум. И простые соли, которые команда планирует использовать, хорошо известны в промышленности. В прошлом столетии компании по всему миру подвергали сталь термообработке, погружая ее в большие открытые чаны с горячей солью, подобные резервуару CSPonD, и расплавленная соль регулярно используется в качестве теплоносителя на промышленных предприятиях.

Наконец, новый дизайн справится с отложениями пыли и грязи. Когда начинается пыльная буря, крышку бака CSPonD можно закрыть. Любая грязь, попавшая на расплав соли, осядет на дно, где ее можно будет удалить позже во время периодической очистки — точно так же, как в промышленности периодически очищают резервуары с расплавленной солью. Скопление пыли на зеркалах гелиостата по-прежнему вызывает беспокойство, как и в любой системе солнечной энергии; но в краткосрочной перспективе массив гелиостатов может быть увеличен, чтобы гарантировать, что производство соответствует спросу — даже между чистками. И в отличие от обычных систем, CSPonD может справиться с любым солнечным светом, когда зеркала только что очищены и отражают на полную мощность. В долгосрочной перспективе на рынок могут быть выведены более качественные самоочищающиеся поверхности, особенно если возникнет спрос.

Предназначен для хранения

Для обеспечения того, чтобы верхний слой горячей соли всегда был доступен для производства энергии, необходимо, чтобы возвращаемая холодная соль оставалась на своем месте — на дне резервуара. Большинство коммерческих систем хранения тепла предотвращают смешивание за счет использования отдельных горячих и холодных резервуаров, соединенных шлангами и насосами. Но система CSPonD разделяет горячее и холодное в одном резервуаре.

Горизонтальная разделительная пластина (показана на первом рисунке) помещается в резервуар с зазором между его краем и стенкой резервуара. Небольшие приводы (с незначительным энергопотреблением) перемещают неплотно закрепленную, в основном плавучую разделительную пластину вверх и вниз, чтобы поддерживать объемы горячей и холодной соли, необходимые для непрерывной работы. Когда соль нагревается солнечным светом, разделительная пластина опускается, и холодная соль снизу поднимается через щель, нагреваясь. Таким образом, в конце солнечного дня разделительная пластина опустилась, и горячая соляная область полностью заряжена. Когда солнечный свет больше не доступен и тепло извлекается для производства электроэнергии, разделительная пластина медленно поднимается, чтобы позволить холодной зоне заполниться, в то время как горячая соль подается в парогенератор. Когда солнце возвращается, тарелка снова опускается, позволяя холодной соли подняться для повторного нагрева. Тщательный контроль положения пластины гарантирует, что горячая соль остается при постоянной температуре, фактически уравновешивая вход солнечной энергии с энергией, которая извлекается и хранится.

Результаты моделирования, экспериментальные данные

В качестве начальной проверки своей концепции исследователи смоделировали работу системы CSPonD, которая включала резервуар глубиной 5 метров, диаметром 25 метров и заполненный 4500 тоннами (2500 кубических метров) расплавленной соли при 600°С. Анализ показал, что указанная система может питать паровую турбину мощностью 4 мегаватта (МВт) в режиме 24/7 (исходя из 7 часов солнечного света и 17 часов хранения) — электричества достаточно для снабжения около 2000 домов. Небольшое увеличение поля гелиостата для накопления большего количества солнечной энергии позволило бы системе работать в течение дополнительных 24 часов (один пасмурный день).

Экономический анализ с использованием модели Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии показал, что приведенная стоимость электроэнергии из системы CSPonD будет составлять от 0,07 до 0,33 доллара за киловатт-час. В то время как более высокая оценка в настоящее время непомерно высока, более низкая оценка была бы конкурентоспособной со стоимостью электроэнергии из традиционных источников энергии сегодня. Проводимые в настоящее время исследования помогут лучше определить фактические затраты.

Практическая осуществимость CSPonD, конечно же, зависит от наличия подходящих холмов для установки гелиостатов. Насколько большими должны быть холмы, и будет ли трудно найти подходящие участки? Чтобы выяснить это, исследователи под руководством Александра Митсоса, бывшего доцента кафедры машиностроения Массачусетского технологического института, а ныне профессора химического машиностроения Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена в Германии, разработали новый алгоритм, который идентифицирует потенциальные участки, используя данные о топографии, солнечной инсоляции и других условиях. плюс модель работы системы CSPonD.

Затем они провели два тематических исследования, посвященных правительственным военным базам в Уайт-Сэндс, Нью-Мексико, и Чайна-Лейк, Калифорния. Анализы показали, что 15% от общей площади в 10 000 квадратных километров на двух базах подходят для установки CSPonD. Поскольку 30% этой доступной земли покрыто гелиостатами, установки на каждом участке могут непрерывно генерировать 20 гигаватт электроэнергии. «Таким образом, эти две базы вместе могут обеспечить 40 гигаватт электроэнергии, что составляет где-то около 4% потребности страны в электроэнергии», — говорит Слокум. «И это просто использование небольшого кусочка всех склонов холмов, которые у них есть». Слокум добавляет: «Инженерный корпус армии отвечает за морское побережье и водные пути нашей страны, чтобы поддерживать торговлю и защищать наш образ жизни дома, и имеет смысл, чтобы обширные государственные земли также использовались для защиты нашей энергетической безопасности и борьбы с изменением климата. ».

Хотя установка гелиостатов на склонах холмов не является стандартной процедурой, Слокама это не беспокоит. «Возможно, нам придется спроектировать и создать специальное оборудование для езды по склонам холмов с использованием гелиостатов», — говорит он. «Но компании уже несколько десятилетий разрабатывают потрясающие лесозаготовительные машины, способные подниматься по гораздо более крутым склонам. Это не проблема масштаба систем, которые потребуются».

Первоначальные лабораторные эксперименты показывают, что концепция CSPonD технически обоснована. Например, в одном наборе тестов исследователи показали, что концентрированный солнечный свет действительно будет проникать и поглощаться расплавленной солью на глубине от 4 до 5 метров — этого достаточно, чтобы систему CSPonD не беспокоили изменения солнечной инсоляции из-за проходящих облаков. . В ходе других испытаний они спроектировали и построили небольшой резервуар CSPonD, оснащенный подвижной разделительной пластиной, а затем на расплавленную соль внутри облучали светом высокопотокового солнечного симулятора. Они обнаружили, что естественная конвекция в верхней части способствует перемешиванию, предотвращая перегрев верхней поверхности и максимально сохраняя тепло в заданном объеме соли. А погружная разделительная пластина успешно разделяет горячие и холодные объемы соли, необходимые для непрерывной работы.

Конфигурации резервуара CSPonD

Исследователи разработали две версии резервуара CSPonD, подходящие для конкретных мест. Слева: в этой версии гелиостаты, установленные на склоне холма, отражают солнечный свет в резервуар внизу. Солнечный свет проходит через отверстие в баке прямо на соль внутри. Справа: на экспериментальной установке Masdar с направленным вниз лучом зеркала на центральной башне будут отражать солнечный свет прямо через отверстие в резервуар CSPonD.

Следующие шаги

Чтобы протестировать концепцию CSPonD в большем масштабе, исследователи Массачусетского технологического института начали работу с коллегами из Института Масдара, которые управляют крупной экспериментальной «установкой для направленного вниз луча», которая включает 33 гелиостата и 66-футовую башню с зеркалами, которые отражать солнечный свет вниз в центральный приемник. В предстоящей работе исследователи заменят приемник небольшой системой CSPonD. Гелиостаты будут фокусировать солнечный свет прямо в резервуаре (см. вторую диаграмму). Первоначальная маломасштабная система будет хранить достаточно тепловой энергии для выработки 25 киловатт-часов электроэнергии. «Мы собираемся использовать его для проверки наших теорий проектирования и решения практических вопросов реализации», — говорит Слокум. «Тогда на следующем этапе мы можем масштабироваться до гораздо большей машины».

Слокум подчеркивает, что он не отказывается от других солнечных технологий и считает, что разнообразие является ключом к надежности и постоянным инновациям. Действительно, он хвалит фотоэлектрические и солнечные тепловые системы «разного вкуса» и отмечает, в частности, что у каждого должна быть хотя бы солнечная система горячего водоснабжения на крыше. Но CSPonD может быть лучшим выбором для определенных мест и, таким образом, является ценным дополнением к тому, что Слокум называет «хорошо сбалансированной диетой из вариантов для удовлетворения постоянно растущего энергетического аппетита человечества».

---

Это исследование было частично поддержано Кипрским научно-образовательным фондом, Программой посевного фонда MIT Energy Initiative (MITEI) и Lockheed Martin, постоянным членом MITEI. Текущая экспериментальная работа частично финансируется соглашением о сотрудничестве между Масдарским институтом науки и технологий и Массачусетским технологическим институтом. Стипендии для аспирантов были предоставлены S.D. Bechtel, Jr. Foundation, Фонд семьи Чесонис и Фонд Билла и Мелинды Гейтс.

Другими участниками проекта CSPonD из Массачусетского технологического института являются профессор Эмилио Бальетто из ядерной науки и техники (NSE), доктор Дэниел С. Кодд из машиностроения (ME), доктор Чарльз В. Форсберг и доктор Томас Дж. Маккрел из NSE. и профессор Дэвид Л. Трампер из Мэн. В число участников из Института Масдара входят профессора Питер Армстронг и Николя Кальве, как в области машиностроения, так и в области материаловедения.

Дополнительную информацию можно найти по следующему адресу:

D.