içinde

Aktif Depolama Sistemleri

Aktif Depolama Sistemleri

Günümüze kadar geliştirilen güneş enerji sistemlerinde kullanılan ısı transfer akışkanı enerji depolama malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bu, malzemenin iyi bir ısı transfer sıvısı ve aynı zamanda iyi bir depolama malzemesi olması için karakteristik özelliklerinin belirli bir seviyeye ulaşması gerektiği anlamına gelir.

Eritilmiş tuzların veya buharın bir ısı transfer sıvısı ve depolama malzemesi olarak kullanılması aynı zamanda pahalı ısı değiştiricilerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Güneş alanının mevcut ısı transfer akışkanlarının izin verdiği daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılmasına izin verir. Bu kombinasyon aynı zamanda termal enerji depolama sisteminin maliyetinde önemli bir azalmaya, tesisin performansını iyileştirmeye ve dengelenmiş elektrik maliyetini azaltmaya da izin verir. Ancak erimiş tuzlar, nispeten yüksek sıcaklıklarda (120-220 ⁰C) donarlar ve bu, tuzun gece boyunca güneş alanındaki borularda donmaması için özellikle dikkat edilmesi gerektiği anlamına gelir. Bu nedenle, rutin donma koruma işlemi, termal depolama, bakım ve işletme maliyetlerini artırarak yapılmalıdır. Öte yandan erimiş tuzun bir ısı transfer sıvısı olarak kullanılmasının, ancak güneş alanının bir termal depolama sistemi içermesi halinde ekonomik anlamda anlamlı olduğu sonucuna varmıştır.

Hali hazırda kullanılan erimiş tuzun donma noktası oldukça yüksek olduğu için, koruma çalışması için özel dikkat gösterilmelidir. Boruları sıcak tutmak ve kritik termal gradyanları önlemek için ısı transfer sıvısı gece boyunca güneş alanından sirküle edilir. Başlangıç ​​sırasında; HTF (Heat Transfer Fluid) sıcaklığı belirli bir değerin altına düşerse, minimum değeri korumak için bir yardımcı ısıtıcı kullanılır.

Aktif  sistemlerden biri, HTF’nin doğrudan sıcak tankta depolandığı bir depolama sisteminden oluşan iki tank doğrudan sistemidir. Soğutulmuş HTF, tekrar ısıtılmayı beklediği diğer tanka (soğuk depoya) pompalanır. Şekil 1, HTF olarak erimiş tuzları (NaNO3 ve KNO3) kullanan Solar Tres şemasını göstermektedir. Solar Tres, Sevilla (İspanya) yakınlarındaki Fuentes de Andalucia’ya yerleştirilmiş ve 2008 yılında inşa edilmiştir.

Şekil 1. İki tank depolama sistemli merkez kule güç santrali (Planta Solar Tres)

İki tank güneş sisteminin avantajları; soğuk ve ısı depolama malzemeleri ayrı olarak depolanır, düşük riskli yaklaşım, güneş paneli çıkış sıcaklığını 450-500 ⁰C’ye yükseltmek, böylece güç bloku buhar türbininin % 40 aralığına Rankine çevrim verimliliğini arttırmak  ve kolektör alanındaki HTF sıcaklık artışı bir faktöre kadar artabilir.

Dezavantajları; HTF ve depolama malzemesi olarak kullanılan malzemenin çok yüksek maliyeti, ısı eşanjörlerinin yüksek maliyeti, depolama sistemindeki sıcak ve soğuk akışkan arasında bir, nispeten küçük sıcaklık farkı yerine iki tank kullanılması ihtiyacı, nispeten yüksek donma noktası nedeniyle depolama sıvısının katılaşması çok yüksek risklidir (bakım ve işletme maliyetlerini artıran), her iki tankın yüksek sıcaklığı güneş alanındaki kayıpların artmasına yol açmakta ve en düşük maliyetli termal enerji depolama tasarımı ve işletimi, en düşük elektrik maliyetine (genellikle geceleri) karşılık gelmemektedir. ).

Şekil 2. İki tank depolamalı parabolik güneş santrali kurulum şeması

İki tank dolaylı sistemi, dolaylı denilmesinin sebebi güneş alanlarında dolaşan ısı transfer sıvısı, termal enerji depolama için olandan farklıdır.

İki tank dolaylı sistemi, enerjinin doğrudan HTF tarafından değil, ikinci bir ısı akışkanı (genellikle yağ) tarafından depolandığı iki tankta, ısı değiştiriciden pompalanan HTS (Heat Transfer Solid) sayesinde ısıtılır. HTF’den gelen ısı, yağdan tuza ısı eşanjöründe termal enerji depolama ortamı tarafından emilir (Şekil 2).

Diğer iki tankta olduğu gibi, tanklardan biri sıcak depolama malzemesini ve diğeri de soğuk depolama malzemesini almak için hizmet vermektedir. Termal depolama dolum döngüsü sırasında, kolektör alanından gelen yağın bir kısmı yağ-tuz ısı değiştiricisine yönlendirilir. Burada yağ 391 ° C’lik nominal giriş sıcaklığından yaklaşık 298 ° C’lik bir çıkış sıcaklığına soğur. . Soğuk hava deposundan gelen nitrat tuzu, ısı değiştiriciden bir karşı akım düzeninde akar. Tuz 291° C’lik bir giriş sıcaklığından 384 ° C’lik bir çıkış sıcaklığına kadar ısıtılır. Daha sonra sıcak depolama tankında depolanır. Boşaltma çevrimi sırasında, yağ ve tuz akış yolları ısı değiştiricisinde tersine çevrilir. Daha sonra ısı, buhar üretecinin termal enerjisini sağlamak için tuzdan yağa aktarılır.

Ne düşünüyorsun?

Yazar

Artırılmış Gerçeklik Uygulamaları

Endüstri 4.0 ve PLC İlişkisi