Sådan Fungerer Solvarmeffekten

{h1}

Solvarmeffekt kan revolutionere energiproduktionen. Lær alt om solvarme på WordsSideKick.com.

De fleste af os tænker ikke meget om hvor vores elektricitet kommer fra, kun at den er tilgængelig og rigelig. Elektricitet, der genereres ved brænding af fossile brændstoffer som kul, olie og naturgas, udsender kuldioxid, nitrogenoxider og svovloxider - gasserforskere mener, at de bidrager til klimaændringer. Solvarme (varme) energi er et kuldfrit, fornyeligt alternativ til den kraft, vi genererer med fossile brændstoffer som kul og gas. Det er heller ikke noget i fremtiden. Mellem 1984 og 1991 byggede USA ni sådanne planter i Californias Mojave-ørken, og i dag fortsætter de med at give en samlet kapacitet på 354 megawatt årligt, strøm anvendt i 500.000 californiske hjem [kilde: Hutchinson]. Pålidelig kraft, ved det. I 2008, da seks dages efterspørgsel spænde strømnettet og bragte strømafbrydelser i Californien, fortsatte disse solvarmeanlæg at producere med 110 procent kapacitet [kilde: Kanellos].

Undre sig hvor teknologien har været siden da? I 1990'erne, hvor naturgaspriserne faldt, gjorde det også interesse for solvarmeffekt. I dag er teknologien dog klar til et comeback. Det anslås af de amerikanske nationale vedvarende energilaboratorier, at solvarmeffekt kan give hundredvis af gigawatt af elektricitet svarende til mere end 10 procent af efterspørgslen i USA [kilde: LaMonica].

Ryst billedet af solpaneler fra dit hoved - den slags efterspørgsel vil kræve kraftværker. Der er to vigtigste måder at generere energi fra solen. Photovoltaic (PV) og koncentrere solvarme (CST), også kendt som koncentrering af solenergi (CSP) teknologier.

PV konverterer sollys direkte til el. Disse solceller er normalt fundet strømforsyninger som ure, solbriller og rygsække, samt at give strøm i fjerntliggende områder.

Solvarme teknologi er stor i sammenligning. En stor forskel fra PV er, at solvarme kraftværker producerer elektricitet indirekte. Varme fra solens stråler indsamles og bruges til at opvarme en væske. Den damp, der produceres fra det opvarmede væske, driver en generator, der producerer elektricitet. Det ligner den måde, som fossile brændende brændende kraftværker fungerer, undtagen dampen produceres af den opsamlede varme i stedet for fra forbrænding af fossile brændstoffer.

Sådan fungerer solvarmeffekten: sådan

Solvarmeanlæg

Paraboltrug, som disse bruges i Colorado, koncentrerer solens energi til store temperaturer.

Paraboltrug, som disse bruges i Colorado, koncentrerer solens energi til store temperaturer.

Der er to typer solvarmeanlæg: passive og aktive. Et passivt system kræver ikke noget udstyr, som når der opvarmes varme inde i bilen, når den bliver parkeret i solen. Et aktivt system kræver en eller anden måde at absorbere og indsamle solstråling og opbevare den derefter.

Solvarme kraftværker er aktive systemer, og selv om der er nogle typer, er der nogle grundlæggende ligheder: Spejle reflekterer og koncentrerer sollys, og modtagere indsamler solenergi og konverterer det til varmeenergi. En generator kan derefter bruges til at producere elektricitet fra denne varmeenergi.

Den mest almindelige type solvarme kraftværker, herunder de planter i Californias Mojave Desert, bruger en parabolske trough design til at indsamle solens stråling. Disse samlere er kendt som lineære koncentratorsystemer, og de største er i stand til at generere 80 megawatt elektricitet [kilde: US Department of Energy]. De er formet som et halvrør, du vil se brugt til snowboarding eller skateboarding, og har lineære, parabolformede reflektorer dækket af mere end 900.000 spejle, der er nord-sydjusteret og kan svinge for at følge solen, når den bevæger sig østpå til vest om dagen. På grund af sin form kan denne type anlæg nå driftstemperaturer på ca. 750 grader F (400 grader C), koncentrere solens stråler ved 30 til 100 gange deres normale intensitet på varmeoverføringsvæske eller vand / dampfyldte rør [kilde: Energi Informationsadministration]. Den varme væske bruges til at producere damp, og dampen spinder derefter en turbine, der driver en generator til at lave elektricitet.

Mens parabolske trough designs kan køre ved fuld kraft som solenergi planter, bliver de oftere brugt som en sol og fossilt brændstof hybrid, tilføjer fossile brændstof kapacitet som backup.

Solar power tower systemer er en anden type solvarmeanlæg. Power tårne ​​stole på tusindvis af heliostater, som er store, flade solsporingsspejle, for at fokusere og koncentrere solens stråling på en enkelt tårnmonteret modtager. Ligesom parabolske troughs opvarmes varmeoverføringsvæske eller vand / damp i modtageren (magtårne ​​kan dog koncentrere solens energi så meget som 1.500 gange) og omdannes til damp og bruges til at producere elektricitet med en turbine og generator.

Power tower design er stadig i udvikling, men kunne en dag blive realiseret som netforbundne kraftværker, der producerer ca. 200 megawatt elektricitet pr. Tårn.

Et tredje system er solskål / motor. Sammenlignet med de parabolske trough og power tårne ​​er parabolanlæg små producenter (ca. 3 til 25 kilowatt). Der er to hovedkomponenter: solkoncentratoren (skålen) og effektomformerenheden (motoren / generatoren). Skålen peger på og sporer solen og samler solenergi; det er i stand til at koncentrere den energi omkring 2.000 gange. En termisk modtager, en serie rør fyldt med kølevæske (såsom hydrogen eller helium) sidder mellem skålen og motoren.Det absorberer den koncentrerede solenergi fra parabolantenne, konverterer den til opvarmning og sender den varme til motoren, hvor den bliver elektricitet.

Solvarmevarme

Solvarmeanlæg er en lovende vedvarende energiløsning - solen er en rigelig ressource. Undtagen når det er nat. Eller når solen er blokeret af skydeksel. Opbevaring af varmeenergi (TES) systemer er højtryksvæske opbevaringstanke sammen med et solvarmesystem, der gør det muligt for planter at bankere flere timers potentiel elektricitet. Off-peak storage er en kritisk komponent til effektiviteten af ​​solvarme kraftværker.

Tre primære TES teknologier er blevet testet siden 1980'erne, da de første solvarme kraftværker blev bygget: et to-tank direkte system, et to-tank indirekte system og et enkelt-tank termoklinisk system.

I en to-tank direkte system, solvarmeenergi er lagret lige i samme varmeoverføringsvæske, der samler det. Væsken er opdelt i to tanke, en tank opbevarer den ved en lav temperatur og den anden ved en høj temperatur. Væske opbevaret i lavtemperaturbeholderen løber gennem kraftværkets solfanger, hvor den genopvarmes og sendes til højtemperaturbeholderen. Væske opbevaret ved høj temperatur sendes via en varmeveksler, der producerer damp, som derefter bruges til at producere elektricitet i generatoren. Og når det har været gennem varmeveksleren vender væsken tilbage til lavtemperaturtanken.

EN to-tank indirekte system fungerer stort set det samme som det direkte system, medmindre det virker med forskellige typer varmoverføringsvæsker, som regel er de dyrere eller ikke beregnet til brug som opbevaringsvæske. For at overvinde dette passerer indirekte systemer lavtemperaturvæsker gennem en ekstra varmeveksler.

I modsætning til to-tank systemer, den enkelt-tank termoklinisk system lagrer termisk energi som et faststof, sædvanligvis silicasand. Inde i enkeltbeholderen holdes dele af det faste stof ved lave til høje temperaturer i en temperaturgradient afhængig af væskestrømmen. Til opbevaring strømmes varmt varmeoverføringsvæske ind i toppen af ​​tanken og afkøles, når den bevæger sig nedad og forlader som en lavtemperaturvæske. For at generere damp og producere elektricitet, er processen omvendt.

Solvarmesystemer, der bruger mineralolie eller smeltet salt som varmeoverføringsmedium, er primære til TES, men desværre uden yderligere forskning kan systemer, som løber på vand / damp, ikke lagre termisk energi. Andre fremskridt inden for varmeoverføringsvæsker omfatter forskning i alternative væsker ved anvendelse af faseskiftematerialer og nye termiske lagerkoncepter alt for at reducere lageromkostninger og forbedre ydeevne og effektivitet.

Solvarmehuse

Lisa Kivirist og John Ivanko står ved siden af ​​et solvarmesystem, der opvarmer et drivhus ved deres bed-and-breakfast.

Lisa Kivirist og John Ivanko står ved siden af ​​et solvarmesystem, der opvarmer et drivhus ved deres bed-and-breakfast.

Idéen om at anvende termiske massematerialer - materialer, der har kapacitet til at opbevare varme - til at opbevare solenergi, gælder for mere end kun store solvarmeanlæg og lagerfaciliteter. Ideen kan fungere i noget så almindeligt som et drivhus.

Alle drivhuse fælder solenergi om dagen, normalt med fordel for sydvendt placering og et skrånende tag for at maksimere solens eksponering. Men når solen går ned, hvad skal en landmand gøre? Solvarme drivhus er i stand til at bevare den termiske varme og bruge den til at opvarme drivhuset om natten.

Sten, cement og vand eller vandfyldte tønder kan alle bruges som simple, passive termiske massematerialer (varmekummer), fange solens varme om dagen og udstråle den tilbage om natten.

Større ambitioner? Anvend de samme ideer, der anvendes i solvarmeanlæg (selvom på et meget mindre niveau), og du er på vej til året rundt. Solvarme drivhuse, også kaldet aktive solhuse, kræver samme grundlæggende som ethvert andet solvarmeanlæg: en solfanger, en vandopbevaringstank, rør eller rørledninger (begravet i gulvet), en pumpe til flytning af varmeoverføringsmediet ( luft eller vand) i solfangeren til opbevaring og elektricitet (eller anden strømkilde) for at drive pumpen.

I et scenarie trækkes luft, som samler sig i toppen af ​​drivhustaket, ned gennem rør og under gulvet. I løbet af dagen er denne luft varm og opvarmer jorden. Om aftenen trækkes kølig luft ned i rørene. Den varme jord opvarmer den kolde luft, som igen opvarmer drivhuset. Alternativt anvendes vand nogle gange som varmeoverføringsmediet. Vand opsamles og opvarmes i en ekstern opbevaringstank og pumpes derefter gennem rørene for at opvarme drivhuset.

Solvarme skorstene

Solvarmeffekt har stort potentiale, fordi teknologien allerede er der.

Solvarmeffekt har stort potentiale, fordi teknologien allerede er der.

Ligesom solvarme drivhus er en måde at anvende solvarme teknologier til et dagligdags behov, solvarme skorstene eller termisk skorstene, også kapitalisere på termisk masse materialer. Termiske skorstene er passive solventilationssystemer, hvilket betyder, at de ikke er mekaniske. Eksempler på mekanisk ventilation omfatter helhusventilation, der bruger ventilatorer og kanaler til udtømning af svag luft og frisk luft. Ved hjælp af konvektive køleprincipper tillader termiske skorstene kølig luft, mens der skubbes varm luft indvendigt ud. Designet ud fra, at varm luft stiger, reducerer de uønsket varme i løbet af dagen og bytter indvendig (varm) luft til udvendig (kølig) luft.

Termiske skorstene er typisk lavet af en sort, hul termisk masse med en åbning på toppen for varm luft til udstødning. Indløbsåbninger er mindre end udstødningsudløb og er placeret i lav til mellem højde i et rum.Når varm luft stiger, undslipper den gennem udvendig udstødning, enten udefra eller ind i et åbent trappehus eller atria. Som dette sker, trækker en optræk cool luft ind gennem indløbene.

I lyset af den globale opvarmning, stigende brændstofomkostninger og en stadigt voksende efterspørgsel efter energi forventes energibehovet at stige med næsten 335 millioner fat olie pr. Dag, hovedsagelig til elektricitet [kilde: Meisen]. Uanset om det er stort eller lille, på eller uden for nettet, er en af ​​de store ting ved solvarmeenergi, at den eksisterer lige nu, uden at vente. Ved at koncentrere solenergi med reflekterende materialer og konvertere det til elektricitet, kan moderne solvarmeanlæg, hvis de vedtages i dag som en uundværlig del af energigenerationen, være i stand til at købe elektricitet til mere end 100 millioner mennesker i de næste 20 år [kilde: Brakmann]. Alt fra en stor vedvarende ressource: solen.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com