સૌર સાંદ્રતા

મૂળભૂત રીતે, સૌર સાંદ્રતા ખૂબ જ અલગ છે ફોટોવોલ્ટેઇક કન્વર્ટર… વધુમાં, થર્મલ-પ્રકારના સૌર પાવર પ્લાન્ટ્સ સંખ્યાબંધ લાક્ષણિકતાઓને કારણે ફોટોવોલ્ટેઇક્સ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે.

સૌર કેન્દ્રિય યંત્રનું કાર્ય સૂર્યના કિરણોને ઠંડકયુક્ત પ્રવાહીના પાત્ર પર કેન્દ્રિત કરવાનું છે, જે ઉદાહરણ તરીકે તેલ અથવા પાણી હોઈ શકે છે, જે સૌર ઉર્જાનું શોષણ કરવામાં સારું છે. ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની પદ્ધતિઓ અલગ છે: પેરાબોલિક સિલિન્ડ્રિકલ કોન્સન્ટ્રેટર, પેરાબોલિક મિરર્સ અથવા હેલિયોસેન્ટ્રિક ટાવર્સ.

કેટલાક કોન્સન્ટ્રેટર્સમાં, સૌર કિરણોત્સર્ગ ફોકલ લાઇન સાથે કેન્દ્રિત છે, અન્યમાં - કેન્દ્રીય બિંદુ પર જ્યાં રીસીવર સ્થિત છે. જ્યારે સૌર કિરણોત્સર્ગ મોટી સપાટીથી નાની સપાટી (રીસીવરની સપાટી) પર પ્રતિબિંબિત થાય છે, ત્યારે ઊંચા તાપમાને પહોંચી જાય છે, શીતક રીસીવરમાંથી આગળ વધીને ગરમીને શોષી લે છે. સમગ્ર સિસ્ટમમાં સ્ટોરેજ પાર્ટ અને એનર્જી ટ્રાન્સફર સિસ્ટમ પણ હોય છે.

વાદળછાયું સમયગાળા દરમિયાન કેન્દ્રીયકરણની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે, કારણ કે માત્ર સીધા સૌર કિરણોત્સર્ગ પર જ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે.આ કારણોસર, આ સિસ્ટમો એવા પ્રદેશોમાં ઉચ્ચતમ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે જ્યાં ઇન્સોલેશનનું સ્તર ખાસ કરીને ઊંચું હોય છે: રણમાં, વિષુવવૃત્તીય પ્રદેશમાં. સૌર કિરણોત્સર્ગના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરવા માટે, કોન્સન્ટ્રેટર્સ ખાસ ટ્રેકર્સ, ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ્સથી સજ્જ છે જે સૂર્યની દિશામાં ધ્યાન કેન્દ્રિત કરનારાઓની સૌથી સચોટ દિશા સુનિશ્ચિત કરે છે.

કારણ કે સૌર કોન્સન્ટ્રેટરની કિંમત વધારે છે અને ટ્રેકિંગ સિસ્ટમને સમયાંતરે જાળવણીની જરૂર છે, તેમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઔદ્યોગિક પાવર જનરેશન સિસ્ટમ્સ સુધી મર્યાદિત છે.

આવા સ્થાપનોનો ઉપયોગ હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ્સમાં એકસાથે થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોકાર્બન ઇંધણ સાથે, પછી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ ઉત્પાદિત વીજળીની કિંમતમાં ઘટાડો કરશે. આ શક્ય બનશે કારણ કે પેઢી ચોવીસ કલાક કરવામાં આવશે.

પેરાબોલિક ટ્યુબ સોલર કોન્સેન્ટ્રેટર્સ 50 મીટર સુધી લાંબા હોય છે, જે એક વિસ્તરેલ મિરર પેરાબોલાની જેમ દેખાય છે. આવા એકાગ્રતામાં અંતર્મુખ અરીસાઓનો સમૂહ હોય છે, જેમાંથી દરેક સૂર્યના સમાંતર કિરણોને એકત્રિત કરે છે અને તેમને ચોક્કસ બિંદુ પર કેન્દ્રિત કરે છે. આવા પેરાબોલાની સાથે, ઠંડકયુક્ત પ્રવાહી સાથેની નળી સ્થિત છે, જેથી અરીસાઓ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થતા તમામ કિરણો તેના પર કેન્દ્રિત થાય. ગરમીનું નુકશાન ઘટાડવા માટે, ટ્યુબ કાચની નળીથી ઘેરાયેલી હોય છે જે સિલિન્ડરની ફોકલ લાઇન સાથે વિસ્તરે છે.

આ હબ ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં હરોળમાં ગોઠવાયેલા છે અને ચોક્કસપણે સૌર ટ્રેકિંગ સિસ્ટમથી સજ્જ છે. લાઇનમાં કેન્દ્રિત રેડિયેશન શીતકને લગભગ 400 ડિગ્રી સુધી ગરમ કરે છે, તે હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાંથી પસાર થાય છે, વરાળ ઉત્પન્ન કરે છે જે જનરેટરના ટર્બાઇનને ફેરવે છે.

વાજબીતામાં, એ નોંધવું જોઇએ કે ટ્યુબની જગ્યાએ ફોટોસેલ પણ સ્થિત થઈ શકે છે. જો કે, ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો સાથે સાંદ્રતાના કદ નાના હોઈ શકે છે તે હકીકત હોવા છતાં, આ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો અને ઓવરહિટીંગની સમસ્યાથી ભરપૂર છે, જેના માટે ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ઠંડક પ્રણાલીના વિકાસની જરૂર છે.

1980 ના દાયકામાં કેલિફોર્નિયાના રણમાં, 354 મેગાવોટની કુલ ક્ષમતાવાળા પેરાબોલિક સિલિન્ડ્રિકલ કોન્સેન્ટ્રેટરના 9 પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવ્યા હતા. પછી તે જ કંપની (લુઝ ઇન્ટરનેશનલ) એ પણ 13.8 મેગાવોટની ક્ષમતા સાથે ડેગેટમાં SEGS I હાઇબ્રિડ ઇન્સ્ટોલેશનનું નિર્માણ કર્યું, જેમાં કુદરતી ગેસ ઓવનનો પણ સમાવેશ થતો હતો. સામાન્ય રીતે, 1990 સુધીમાં, કંપનીએ કુલ ક્ષમતા સાથે હાઇબ્રિડ પાવર પ્લાન્ટ બનાવ્યા હતા. 80 મેગાવોટ.

વિશ્વ બેંકના ભંડોળ સાથે મોરોક્કો, મેક્સિકો, અલ્જેરિયા અને અન્ય વિકાસશીલ દેશોમાં પેરાબોલિક પાવર પ્લાન્ટ્સમાં સૌર ઊર્જા ઉત્પાદનનો વિકાસ હાથ ધરવામાં આવી રહ્યો છે.

પરિણામે, નિષ્ણાતો તારણ આપે છે કે આજે, પેરાબોલિક ટ્રફ પાવર પ્લાન્ટ્સ નફાકારકતા અને કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં ટાવર અને ડિસ્ક સોલર પાવર પ્લાન્ટ્સ બંનેથી પાછળ છે.

ડિસ્ક સૌર સ્થાપનો - આ છે, જેમ કે સેટેલાઇટ ડીશ, પેરાબોલિક મિરર્સ જે આવી દરેક વાનગીના કેન્દ્રમાં સ્થિત રીસીવર પર સૂર્યના કિરણોને કેન્દ્રિત કરે છે. તે જ સમયે, આ હીટિંગ તકનીક સાથે શીતકનું તાપમાન 1000 ડિગ્રી સુધી પહોંચે છે. હીટ ટ્રાન્સફર પ્રવાહી તરત જ જનરેટર અથવા એન્જિનને ખવડાવવામાં આવે છે જે રીસીવર સાથે જોડાય છે. અહીં, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટર્લિંગ અને બ્રાઇટન એન્જિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે આવી સિસ્ટમોની કામગીરીમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે, કારણ કે ઓપ્ટિકલ કાર્યક્ષમતા ઊંચી છે અને પ્રારંભિક ખર્ચ ઓછો છે.

પેરાબોલિક ડીશ સોલર ઇન્સ્ટોલેશનની કાર્યક્ષમતા માટેનો વિશ્વ વિક્રમ 29% થર્મલ-ટુ-ઇલેક્ટ્રીકલ કાર્યક્ષમતા છે જે રેન્ચો મિરાજ ખાતે સ્ટર્લિંગ એન્જિન સાથે મળીને ડીશ-ટાઇપ ઇન્સ્ટોલેશન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.

મોડ્યુલર ડિઝાઈનને કારણે, મેચ ટાઈપ સોલર સિસ્ટમ્સ ખૂબ જ આશાસ્પદ છે, તે તમને સાર્વજનિક ઈલેક્ટ્રિસિટી ગ્રીડ સાથે જોડાયેલા અને સ્વતંત્ર એમ બંને હાઈબ્રિડ વપરાશકર્તાઓ માટે જરૂરી પાવર લેવલ સરળતાથી હાંસલ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એક ઉદાહરણ એ STEP પ્રોજેક્ટ છે, જેમાં જ્યોર્જિયા રાજ્યમાં સ્થિત 7 મીટરના વ્યાસ સાથે 114 પેરાબોલિક મિરર્સનો સમાવેશ થાય છે.

સિસ્ટમ મધ્યમ, નીચા અને ઉચ્ચ દબાણની વરાળ ઉત્પન્ન કરે છે. નીચા-દબાણની વરાળ વણાટના કારખાનાની એર-કન્ડીશનીંગ સિસ્ટમને પૂરી પાડવામાં આવે છે, મધ્યમ-દબાણની વરાળ વણાટ ઉદ્યોગને જ પૂરી પાડવામાં આવે છે, અને ઉચ્ચ-દબાણવાળી વરાળ વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે સીધી પૂરી પાડવામાં આવે છે.

અલબત્ત, સ્ટર્લિંગ એન્જિન સાથે સંયુક્ત સોલર ડિસ્ક કોન્સેન્ટ્રેટર મોટી ઉર્જા કંપનીઓના માલિકો માટે રસ ધરાવે છે. આમ, સાયન્સ એપ્લીકેશન ઈન્ટરનેશનલ કોર્પોરેશન, ત્રણ ઉર્જા કંપનીઓના સહયોગથી, સ્ટર્લિંગ એન્જિન અને પેરાબોલિક મિરર્સનો ઉપયોગ કરીને એક સિસ્ટમ વિકસાવી રહી છે જે 25 kW વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હશે.

સેન્ટ્રલ રીસીવરવાળા ટાવર-પ્રકારના સોલર પાવર પ્લાન્ટ્સમાં, સૌર કિરણોત્સર્ગ રીસીવર પર કેન્દ્રિત છે, જે ટાવરની ટોચ પર સ્થિત છે…. ટાવર્સની આસપાસ મોટી સંખ્યામાં રિફ્લેક્ટર-હેલિયોસ્ટેટ્સ મૂકવામાં આવ્યા છે... હેલિયોસ્ટેટ્સ બે-અક્ષ સૂર્ય ટ્રેકિંગ સિસ્ટમથી સજ્જ છે, જેના કારણે તેઓ હંમેશા વળે છે જેથી કિરણો સ્થિર રહે, હીટ રીસીવર પર કેન્દ્રિત હોય.

રીસીવર ગરમી ઊર્જાને શોષી લે છે, જે પછી જનરેટરની ટર્બાઇનને ફેરવે છે.

રીસીવરમાં ફરતા પ્રવાહી શીતક વરાળને ઉષ્મા સંચયક સુધી લઈ જાય છે. સામાન્ય રીતે 550 ડિગ્રી તાપમાન સાથે પાણીની વરાળ, 1000 ડિગ્રી સુધીના તાપમાન સાથે હવા અને અન્ય વાયુયુક્ત પદાર્થો, નીચા ઉત્કલન બિંદુ સાથે કાર્બનિક પ્રવાહી - 100 ડિગ્રીથી નીચે, તેમજ પ્રવાહી ધાતુ - 800 ડિગ્રી સુધી કામ કરે છે.

સ્ટેશનના હેતુ પર આધાર રાખીને, વરાળ વીજળી પેદા કરવા માટે ટર્બાઇન ફેરવી શકે છે અથવા અમુક પ્રકારના ઉત્પાદનમાં સીધો ઉપયોગ કરી શકાય છે. રીસીવરમાં તાપમાન 538 થી 1482 ડિગ્રી સુધી બદલાય છે.

સધર્ન કેલિફોર્નિયામાં સોલાર વન પાવર ટાવર, તેના પ્રકારનો પ્રથમ એક, મૂળરૂપે 10 ​​મેગાવોટનું ઉત્પાદન કરતી સ્ટીમ-વોટર સિસ્ટમ દ્વારા વીજળીનું ઉત્પાદન કરે છે. પછી તેનું આધુનિકીકરણ થયું અને સુધારેલ રીસીવર, હવે પીગળેલા ક્ષાર અને હીટ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ સાથે કામ કરે છે, તે નોંધપાત્ર રીતે વધુ કાર્યક્ષમ બન્યું.

આનાથી બેટરી ટાવર પાવર પ્લાન્ટ્સ માટે સોલાર કોન્સેન્ટ્રેટર ટેક્નોલોજીમાં સફળતા મળી: આવા પાવર પ્લાન્ટમાં પાવરનું ઉત્પાદન માંગ પ્રમાણે કરી શકાય છે, કારણ કે હીટ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ 13 કલાક સુધી ગરમીનો સંગ્રહ કરી શકે છે.

પીગળેલા મીઠાની ટેકનોલોજી 550 ડિગ્રી પર સૌર ગરમીને સંગ્રહિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, અને વીજળી હવે દિવસના કોઈપણ સમયે અને કોઈપણ હવામાનમાં ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. 10 મેગાવોટની ક્ષમતા ધરાવતું ટાવર સ્ટેશન "સોલર ટુ" આ પ્રકારના ઔદ્યોગિક પાવર પ્લાન્ટનો પ્રોટોટાઇપ બની ગયું છે. ભવિષ્યમાં - મોટા ઔદ્યોગિક સાહસો માટે 30 થી 200 મેગાવોટની ક્ષમતાવાળા ઔદ્યોગિક સાહસોનું નિર્માણ.

સંભાવનાઓ પ્રચંડ છે, પરંતુ મોટા વિસ્તારોની જરૂરિયાત અને ઔદ્યોગિક ધોરણે ટાવર સ્ટેશનો બનાવવાના નોંધપાત્ર ખર્ચને કારણે વિકાસ અવરોધાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 100 મેગાવોટનું ટાવર સ્ટેશન મૂકવા માટે, 200 હેક્ટરની જરૂર છે, જ્યારે 1,000 મેગાવોટ વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ માટે માત્ર 50 હેક્ટરની જરૂર છે. બીજી બાજુ, નાની ક્ષમતાઓ માટે પેરાબોલિક-નળાકાર સ્ટેશનો (મોડ્યુલર પ્રકાર), ટાવર સ્ટેશનો કરતાં વધુ ખર્ચ-અસરકારક છે.

આમ, ગ્રીડ સાથે જોડાયેલા 30 મેગાવોટથી 200 મેગાવોટ સુધીના પાવર પ્લાન્ટ્સ માટે ટાવર અને પેરાબોલિક ટ્રફ કોન્સેન્ટ્રેટર યોગ્ય છે. મોડ્યુલર ડિસ્ક હબ એવા નેટવર્કના સ્વાયત્ત પાવરિંગ માટે યોગ્ય છે જેને માત્ર થોડા મેગાવોટની જરૂર હોય છે. ટાવર અને સ્લેબ બંને સિસ્ટમો ઉત્પાદન માટે ખર્ચાળ છે પરંતુ ખૂબ જ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા આપે છે.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, પેરાબોલિક ટ્રફ કોન્સન્ટ્રેટર આવનારા વર્ષો માટે સૌથી આશાસ્પદ સૌર કોન્સેન્ટ્રેટર ટેકનોલોજી તરીકે શ્રેષ્ઠ સ્થાન ધરાવે છે.

આ વિષય પર પણ વાંચો: વિશ્વમાં સૌર ઊર્જાનો વિકાસ