सौर संकेंद्रक

मूल रूप से, सौर सांद्रक इससे बहुत भिन्न होते हैं फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स… इसके अलावा, कई विशेषताओं के कारण थर्मल-प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र फोटोवोल्टिक्स की तुलना में बहुत अधिक कुशल हैं।

सौर संकेंद्रक का कार्य सूर्य की किरणों को ठंडा करने वाले तरल के एक कंटेनर पर केंद्रित करना है, जो उदाहरण के लिए तेल या पानी हो सकता है, जो सौर ऊर्जा को अवशोषित करने में अच्छे होते हैं। ध्यान केंद्रित करने के तरीके अलग-अलग हैं: परवलयिक बेलनाकार सांद्रता, परवलयिक दर्पण या सूर्यकेंद्रित टॉवर।

कुछ संकेंद्रकों में, सौर विकिरण फोकल लाइन के साथ केंद्रित होता है, दूसरों में - फोकल बिंदु पर जहां रिसीवर स्थित होता है। जब सौर विकिरण एक बड़ी सतह से एक छोटी सतह (रिसीवर की सतह) पर परावर्तित होता है, तो एक उच्च तापमान तक पहुँच जाता है, शीतलक गर्मी को अवशोषित करता है, रिसीवर के माध्यम से आगे बढ़ता है। संपूर्ण प्रणाली में एक भंडारण भाग और एक ऊर्जा हस्तांतरण प्रणाली भी होती है।

बादलों की अवधि के दौरान सांद्रता की दक्षता काफी कम हो जाती है, क्योंकि केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण केंद्रित होता है।इस कारण से, ये प्रणालियाँ उन क्षेत्रों में उच्चतम दक्षता प्राप्त करती हैं जहाँ सूर्यातप का स्तर विशेष रूप से उच्च होता है: रेगिस्तान में, भूमध्यरेखीय क्षेत्र में। सौर विकिरण के उपयोग की दक्षता बढ़ाने के लिए, सांद्रक विशेष ट्रैकर्स, ट्रैकिंग सिस्टम से लैस होते हैं जो सूर्य की दिशा में सांद्रता के सबसे सटीक अभिविन्यास को सुनिश्चित करते हैं।

क्योंकि सौर सांद्रक की लागत अधिक है और ट्रैकिंग सिस्टम को समय-समय पर रखरखाव की आवश्यकता होती है, उनका उपयोग मुख्य रूप से औद्योगिक बिजली उत्पादन प्रणालियों तक ही सीमित है।

इस तरह के प्रतिष्ठानों का उपयोग हाइब्रिड सिस्टम में एक साथ किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन ईंधन के साथ, फिर भंडारण प्रणाली उत्पादित बिजली की लागत को कम कर देगी। यह संभव हो जाएगा क्योंकि पीढ़ी चौबीसों घंटे काम करेगी।

परवलयिक ट्यूब सौर सांद्रक 50 मीटर तक लंबे होते हैं, जो एक लम्बी दर्पण परवलय के समान होते हैं। इस तरह के संकेंद्रक में अवतल दर्पणों का एक सेट होता है, जिनमें से प्रत्येक सूर्य की समानांतर किरणों को एकत्र करता है और उन्हें एक विशिष्ट बिंदु पर केंद्रित करता है। इस तरह के एक पैराबोला के साथ, ठंडा तरल वाला एक ट्यूब स्थित होता है, ताकि दर्पणों द्वारा प्रतिबिंबित सभी किरणें उस पर केंद्रित हों। गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए, ट्यूब एक कांच की ट्यूब से घिरी होती है जो सिलेंडर की फोकल लाइन के साथ फैली होती है।

ये केंद्र उत्तर-दक्षिण दिशा में पंक्तियों में व्यवस्थित हैं और निश्चित रूप से सौर ट्रैकिंग सिस्टम से सुसज्जित हैं। लाइन में केंद्रित विकिरण शीतलक को लगभग 400 डिग्री तक गर्म करता है, यह हीट एक्सचेंजर्स से होकर गुजरता है, जिससे भाप उत्पन्न होती है जो जनरेटर के टरबाइन को घुमाती है।

निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ट्यूब के स्थान पर एक फोटोकेल भी स्थित हो सकता है। हालांकि, इस तथ्य के बावजूद कि फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के साथ सांद्रक आकार छोटा हो सकता है, यह दक्षता में कमी और अति ताप की समस्या से भरा हुआ है, जिसके लिए उच्च गुणवत्ता वाली शीतलन प्रणाली के विकास की आवश्यकता होती है।

1980 के दशक में कैलिफोर्निया के रेगिस्तान में, 354 मेगावाट की कुल क्षमता वाले परवलयिक बेलनाकार सांद्रता के 9 बिजली संयंत्र बनाए गए थे। फिर उसी कंपनी (लुज इंटरनेशनल) ने 13.8 मेगावाट की क्षमता के साथ डीगेट में एक SEGS I हाइब्रिड इंस्टॉलेशन भी बनाया, जिसमें अतिरिक्त रूप से प्राकृतिक गैस ओवन शामिल थे। सामान्य तौर पर, 1990 तक, कंपनी ने कुल क्षमता के साथ हाइब्रिड पावर प्लांट बनाए थे 80 मेगावाट।

परवलयिक ऊर्जा संयंत्रों में सौर ऊर्जा उत्पादन का विकास मोरक्को, मैक्सिको, अल्जीरिया और अन्य विकासशील देशों में विश्व बैंक के वित्त पोषण से किया जा रहा है।

नतीजतन, विशेषज्ञ निष्कर्ष निकालते हैं कि आज, परवलयिक गर्त बिजली संयंत्र लाभप्रदता और दक्षता के मामले में टॉवर और डिस्क सौर ऊर्जा संयंत्रों दोनों से पीछे हैं।

डिस्क सौर अधिष्ठापन - ये सैटेलाइट डिश की तरह हैं, परवलयिक दर्पण जो सूर्य की किरणों को प्रत्येक ऐसे डिश के केंद्र में स्थित एक रिसीवर पर केंद्रित करते हैं। वहीं, इस हीटिंग तकनीक से कूलेंट का तापमान 1000 डिग्री तक पहुंच जाता है। गर्मी हस्तांतरण द्रव तुरंत एक जनरेटर या इंजन को खिलाया जाता है जिसे एक रिसीवर के साथ जोड़ा जाता है। यहाँ, उदाहरण के लिए, स्टर्लिंग और ब्राइटन इंजन का उपयोग किया जाता है, जो ऐसी प्रणालियों के प्रदर्शन में काफी वृद्धि कर सकता है, क्योंकि ऑप्टिकल दक्षता अधिक है और प्रारंभिक लागत कम है।

परवलयिक डिश सोलर इंस्टॉलेशन की दक्षता का विश्व रिकॉर्ड 29% थर्मल-टू-इलेक्ट्रिकल दक्षता है जिसे रैंचो मिराज में स्टर्लिंग इंजन के साथ डिश-टाइप इंस्टॉलेशन द्वारा हासिल किया गया है।

मॉड्यूलर डिजाइन के कारण, मिलान प्रकार सौर प्रणाली बहुत ही आशाजनक हैं, वे आपको सार्वजनिक बिजली ग्रिड और स्वतंत्र दोनों हाइब्रिड उपयोगकर्ताओं के लिए आवश्यक बिजली स्तर आसानी से प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। एक उदाहरण STEP परियोजना है, जिसमें जॉर्जिया राज्य में स्थित 7 मीटर के व्यास वाले 114 परवलयिक दर्पण हैं।

प्रणाली मध्यम, निम्न और उच्च दबाव वाली भाप का उत्पादन करती है। बुनाई कारखाने के एयर कंडीशनिंग सिस्टम को कम दबाव वाली भाप की आपूर्ति की जाती है, मध्यम दबाव वाली भाप को बुनाई उद्योग को ही आपूर्ति की जाती है, और उच्च दबाव वाली भाप को सीधे बिजली उत्पन्न करने के लिए आपूर्ति की जाती है।

बेशक, स्टर्लिंग इंजन के साथ संयुक्त सौर डिस्क सांद्रता बड़ी ऊर्जा कंपनियों के मालिकों के लिए रुचि रखते हैं। इस प्रकार, Science Applications International Corporation, तीन ऊर्जा कंपनियों के सहयोग से, स्टर्लिंग इंजन और परवलयिक दर्पणों का उपयोग करके एक प्रणाली विकसित कर रहा है जो 25 kW बिजली का उत्पादन करने में सक्षम होगी।

एक केंद्रीय रिसीवर के साथ टॉवर-प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्रों में, सौर विकिरण रिसीवर पर केंद्रित होता है, जो टॉवर के शीर्ष पर स्थित होता है…। टावरों के चारों ओर बड़ी संख्या में रिफ्लेक्टर-हेलिओस्टैट्स रखे गए हैं... हेलियोस्टैट्स दो-अक्ष सूर्य ट्रैकिंग प्रणाली से लैस हैं, जिसके लिए वे हमेशा मुड़ते हैं ताकि किरणें स्थिर हों, गर्मी रिसीवर पर केंद्रित हों।

रिसीवर ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करता है, जो तब जनरेटर के टरबाइन को घुमाती है।

रिसीवर में परिचालित तरल शीतलक भाप को ताप संचायक तक ले जाता है। आमतौर पर काम करता है 550 डिग्री के तापमान के साथ जल वाष्प, 1000 डिग्री तक के तापमान के साथ हवा और अन्य गैसीय पदार्थ, कम क्वथनांक वाले कार्बनिक तरल पदार्थ - 100 डिग्री से नीचे, साथ ही तरल धातु - 800 डिग्री तक।

स्टेशन के उद्देश्य के आधार पर, भाप टरबाइन को बिजली उत्पन्न करने के लिए घुमा सकती है या किसी प्रकार के उत्पादन में सीधे उपयोग की जा सकती है। रिसीवर में तापमान 538 से 1482 डिग्री तक भिन्न होता है।

दक्षिणी कैलिफोर्निया में सोलर वन पावर टावर, अपनी तरह का पहला, मूल रूप से 10 मेगावाट का उत्पादन करने वाली भाप-पानी प्रणाली के माध्यम से बिजली का उत्पादन करता था। फिर इसका आधुनिकीकरण हुआ और बेहतर रिसीवर, जो अब पिघले हुए लवण और ताप भंडारण प्रणाली के साथ काम कर रहा है, काफी अधिक कुशल हो गया है।

इससे बैटरी टॉवर बिजली संयंत्रों के लिए सौर सांद्रक प्रौद्योगिकी में सफलता मिली: ऐसे बिजली संयंत्र में बिजली की मांग पर उत्पादन किया जा सकता है, क्योंकि गर्मी भंडारण प्रणाली 13 घंटे तक गर्मी जमा कर सकती है।

पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी 550 डिग्री पर सौर ताप को संग्रहित करना संभव बनाता है, और अब दिन के किसी भी समय और किसी भी मौसम में बिजली का उत्पादन किया जा सकता है। 10 मेगावाट की क्षमता वाला टॉवर स्टेशन "सोलर टू" इस प्रकार के औद्योगिक बिजली संयंत्रों का एक प्रोटोटाइप बन गया है। भविष्य में - बड़े औद्योगिक उद्यमों के लिए 30 से 200 मेगावाट की क्षमता वाले औद्योगिक उद्यमों का निर्माण।

संभावनाएं बहुत बड़ी हैं, लेकिन बड़े क्षेत्रों की आवश्यकता और औद्योगिक पैमाने पर टावर स्टेशनों के निर्माण की महत्वपूर्ण लागत से विकास बाधित है। उदाहरण के लिए, 100 मेगावाट का टॉवर स्टेशन लगाने के लिए 200 हेक्टेयर की आवश्यकता होती है, जबकि 1,000 मेगावाट बिजली का उत्पादन करने में सक्षम परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए केवल 50 हेक्टेयर की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, छोटी क्षमताओं के लिए परवलयिक-बेलनाकार स्टेशन (मॉड्यूलर प्रकार), टावर वाले की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हैं।

इस प्रकार, टॉवर और परवलयिक गर्त संकेंद्रक 30 मेगावाट से 200 मेगावाट तक के बिजली संयंत्रों के लिए उपयुक्त हैं जो ग्रिड से जुड़े हैं। मॉड्यूलर डिस्क हब उन नेटवर्कों की स्वायत्त शक्ति के लिए उपयुक्त हैं जिनके लिए केवल कुछ मेगावाट की आवश्यकता होती है। टावर और स्लैब सिस्टम दोनों ही निर्माण के लिए महंगे हैं लेकिन बहुत उच्च दक्षता देते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, परवलयिक गर्त संकेंद्रक आने वाले वर्षों के लिए सबसे आशाजनक सौर सांद्रक प्रौद्योगिकी के रूप में एक इष्टतम स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं।

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