در پی انتشار قسمت اول آشنایی با نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده‌های سهومی خطی در اکوگیک، اکنون قسمت دوم این مطلب آموزشی پیش روی شماست. همانطور که ذکر شد، در این مطلب قرار است با چرخه‌ی رنکین و روش‌های خنک کردن به طور مختصر آشنا شوید.

 [message_box title=”توجه” color=”green”]از آنجا که این مطلب کامل نیست، ممکن است در آینده تصحیح یا تکمیل گردد. در صورتی که اطلاعات تکمیلی در مورد نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی در اختیار دارید، حتما با ما در میان بگذارید.[/message_box]

چرخه‌ی بخار رنکین

نیروگاه‌های ذغال سنگی و هسته‌ای رایج، نیروگاه‌های بخاری می‌باشند و همچنین در اینجا، CSP سهموی خطی و گاهی تکنولوژی‌های برج‌های قدرت (Power Tower) که به زودی در اکوگیک معرفی خواهد شد، بر اساس نیروگاه‌های بخاری می‌باشند. این چرخه‌های توان، گرما را به کار تبدیل می‌کنند(به شکل توجه شود).

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-01

 در واقع نیروگاه، انرژی گرمایی با کیفیت بالا از بویلر یا در اینجا توسط مزرعه‌ی خورشیدی را مورد استفاده قرار می‌دهد و پس از تولید الکتریسیته، گرما با کیفیت پایین را به چگالنده و سیستم خنک کننده می‌فرستد. سیستم خنک کننده با دمای محیط و توسط هیت سینک یا روش‌های دیگر، عملیات خنک کردن را انجام می‌دهد. بیشترین بازده تبدیل که توسط چرخه‌ی گرمایی متداول حاصل می‌گردد (بازده Carnot) متناسب است با یک منهای نسبت دمای مطلق هیت‌سینک به گرمای مطلق منبع گرما:

solar-thermal-th-formula-ecogeek-01

معادله‌ی فوق نشان می‌دهد که با افزایش اختلاف بین دو دما، بازده افزایش می‌یابد و همچنین به ازای دماهای پایین هیت‌سینک، بازده بالاتری از نیروگاه حاصل خواهد شد. حول فرمول فوق، مطالعات زیادی در مورد تکنولوژی CSP صورت می‌گیرد، مثلاً تغییر HTF برای دست‌یابی به دماهای بالا.

سیستم‌های خنک کننده

نیروگاه‌های بخاری رایج، آن‌هایی که بر اساس چرخه‌ی رنکین کار می‌کنند نیاز به یک پس زننده‌ی گرما به خارج چگالنده نیاز دارند. دو گزینه قابل انتخاب است، یکی با هوا و آب می‌باشد، و دیگری سیستم هایبرید است که از خنک‌کاری مرطوب در دماهای بالای محیط بهره می‌جوید.

خنک کردن مرطوب

خنک کردن مرطوب نوعی خنک کردن است که با برج خنک‌کننده در ارتباط است. برج خنک کننده وسیله‌ای است برای کاهش دما توسط استخراج گرما از آب و انتقال آن به محیط. با توجه به شکل می‌توان دریافت که برج خنک‌کننده بر اساس تبخیر آب عمل می‌کند به طوری که مقداری از آب بخار شده و همراه با گرما، به هوای اتمسفر منتقل می‌شود.

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-03

دو نوع اصلی برج خنک کننده وجود دارد، طبیعی (natural draft) و مکانیکی (mechanical draft). نوع اول، با اختلاف دمای بین محیط اطراف و داخل برج عمل می‌کند، هوای گرم‌تر با چگالی کم‌تر به سمت بالا حرکت کرده و هوای تازه‌ی خنک از پایین برج به داخل آن مکش می‌شود. ارتفاع برج بتونی مذکور به ۲۰۰ متر می‌رسد که در شکل زیر، مدل آن را مشاهده می‌فرمایید:

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-04

نوع مکانیکی که از فن‌های بزرگ برای گردش هوا کمک می‌گیرد، با اسپری کردن آب در هوا، عملکرد خنک‌کننده را بهبود می‌بخشد. این سیستم ها اکثراً برای وظایف گرمایی بزرگ به کار می‌روند تا علیرغم هزینه‌ی بالای ساخت، منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی شوند. باید به این نکته اشاره کرد که تکنولوژی‌ها و طرح‌های بسیاری باید به کار روند و ما در اینجا به بررسی این سیستم ها نمی‌پردازیم. با این حال کسانی که اطلاعات مفیدی در مورد این تکنولوژی‌ها دارند، می‌توانند اطلاعات خود را از طریق فرم تماس با من در میان بگذارند تا مطالبشان را با دیگر خوانندگان به اشتراک بگذارم.

خنک کردن خشک

در این نوع خنک کردن به آب نیازی نیست، بنابراین در هر مکانی که آب کم‌یاب باشد قابل استفاده است و همچنین از نظر اقتصادی، در مکان‌های سرد مقرون به صرفه‌تر است زیرا بخار به راحتی می‌تواند متراکم شود و از طریق لوله‌های پرّه دار خنک شوند که خود لوله‌ها نیز از طریق هوا خنک می‌شوند. نرخ انتقال حرارت تابعی از سطح تماس پره‌ها و سرعت جریان هوا است. شکل زیر، تصویری از خنک‌کننده‌های خشک را نشان می‌دهد.

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-05

خنک کردن هایبرید

از آنجا که نیروگاه‌هایی که با جریان هوا خنک می‌شوند دارای مشکل کاهش کارایی در روزهای گرم می‌باشند، باید به دنبال روش جایگزین برای خنک کردن در روزهای گرم تابستان بود.

روشی که نسبت به هر دوی خنک کردن‌های گرم و سرد برتری دارد، همگام سازی بین هر دو روش مذکور است. در هوای سرد، خنک کردن با هوا اتخاذ می‌شود و در تابستان که دمای هوای محیط بالا است، از روش خنک کردن مرطوب استفاده می‌شود. واضح است که این سیستم هم هزینه‌ی ACC را به دنبال دارد و هم هزینه‌ی WCC، پس شاید استفاده از این روش در برخی از مکان‌ها مقرون به صرفه نباشد.

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-06

مکان‌های مناسب برای CSP

شکل زیر نشان دهنده‌ی مکان‌های مساعد برای نیروگاه‌های CSP می‌باشد. قسمت‌های نارنجی، بهترین مکان‌ها می‌باشند. همانطور مشاهده می‌کنید، ایران یکی از مساعدترین کشورها برای راه اندازی نیروگاه‌های سهومی خطی می‌باشد.

  solar-parabolic-through-part2-ecogeek-07

در ادامه عکس های بیشتری از نیروگاه آنداسول را مشاهده خواهید فرمود. همچنین دعوت می کنم از مطلب بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی سهموی خطی دنیا که هفته قبل در ابوظبی امارات افتتاح شد نیز دیدن فرمایید.

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-08

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-09

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-010

solar-parabolic-through-part2-ecogeek-011

منـــابـع:

ویــکی پدیا + فــایـــل +

فایل منتشر شده برای معرفی نیروگاه آنداسول +

Evaluation of dry cooling option for parabolic trough (CSP) plants including related technical and economic assessment
“Case study CSP Plant in Ma’an/Jordan”
By
Ahmad Abdel-Latif Mohammad Liqreina

دانلود فایل