सौर ऊर्जा संयंत्रों के प्रकार: टॉवर, डिस्क, परवलयिक-बेलनाकार सांद्रक, सौर-वैक्यूम, संयुक्त

सौर विकिरण ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए या दूसरे शब्दों में — सौर ताप और प्रकाश, विद्युत ऊर्जा मेंकई वर्षों से दुनिया भर के कई देश सौर ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग कर रहे हैं। ये एक अलग डिज़ाइन वाली इंजीनियरिंग संरचनाएँ हैं, जो विभिन्न सिद्धांतों पर काम करती हैं, जो बिजली संयंत्र के प्रकार पर निर्भर करती हैं।

यदि कोई, "सौर ऊर्जा संयंत्र" के संयोजन को सुनकर, सौर पैनलों से आच्छादित एक विशाल क्षेत्र की कल्पना करता है, तो यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि इस प्रकार के बिजली संयंत्र, जिन्हें फोटोवोल्टिक कहा जाता है, आज कई घरों में बहुत लोकप्रिय हैं। लेकिन यह एकमात्र प्रकार का सौर ऊर्जा संयंत्र नहीं है।

आज ज्ञात सभी सौर ऊर्जा संयंत्र जो औद्योगिक पैमाने पर बिजली का उत्पादन करते हैं, उन्हें छह प्रकारों में विभाजित किया गया है: टॉवर, प्लेट, फोटोवोल्टिक, परवलयिक-बेलनाकार सांद्रता, सौर-वैक्यूम और संयुक्त।आइए प्रत्येक प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र पर एक विस्तृत नज़र डालें और दुनिया भर के विभिन्न देशों में विशिष्ट संरचनाओं पर ध्यान दें।

टॉवर बिजली संयंत्र

सौर ऊर्जा संयंत्र - एक सौर ऊर्जा संयंत्र जिसमें हेलिओस्टैट्स के एक क्षेत्र द्वारा गठित एक ऑप्टिकल सांद्रण प्रणाली से विकिरण एक टावर-माउंटेड सौर रिसीवर को निर्देशित किया जाता है।

टॉवर बिजली संयंत्र मूल रूप से सौर विकिरण के प्रभाव में पानी के वाष्पीकरण के सिद्धांत पर आधारित थे। यहाँ जल वाष्प का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है। इस तरह के एक स्टेशन के केंद्र में स्थित, टावर के शीर्ष पर एक पानी की टंकी होती है जिसे दृश्य विकिरण और गर्मी दोनों को सर्वोत्तम रूप से अवशोषित करने के लिए काले रंग से रंगा जाता है। इसके अलावा, टॉवर में एक पंप समूह होता है जिसका कार्य जलाशय में पानी की आपूर्ति करना होता है। भाप, जिसका तापमान 500 डिग्री सेल्सियस से अधिक है, स्टेशन के क्षेत्र में स्थित टरबाइन जनरेटर को चालू करता है।

टावर के शीर्ष पर सौर विकिरण की अधिकतम संभव मात्रा को केंद्रित करने के लिए, इसके चारों ओर सैकड़ों हेलीओस्टैट्स स्थापित किए गए हैं, जिनका कार्य परावर्तित सौर विकिरण को सीधे पानी के कंटेनर में निर्देशित करना है। हेलियोस्टैट्स दर्पण हैं, जिनमें से प्रत्येक का क्षेत्रफल दसियों वर्ग मीटर तक पहुंच सकता है।

हेलियोस्टैट [हेलिओस्टैट] - एक प्रकाशिक सांद्रण प्रणाली का एक फ्लैट या फोकसिंग दर्पण तत्व जिसमें एक सौर विकिरण रिसीवर को प्रत्यक्ष सौर विकिरण को प्रतिबिंबित करने के लिए एक व्यक्तिगत उन्मुखीकरण उपकरण होता है।

एक स्वचालित फ़ोकसिंग सिस्टम से लैस समर्थनों पर चढ़ा हुआ, सभी हेलियोस्टैट्स परावर्तित सौर विकिरण को सीधे टॉवर के शीर्ष पर, टैंक तक निर्देशित करते हैं, क्योंकि स्थिति दिन के दौरान सूर्य की गति के अनुसार काम करती है।

सबसे गर्म दिन पर, उत्पादित भाप का तापमान 700 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ सकता है, जो टरबाइन के सामान्य संचालन के लिए पर्याप्त से अधिक है।

उदाहरण के लिए, इज़राइल में, नेगेव रेगिस्तान के क्षेत्र में, 2017 के अंत तक, 121 मेगावाट से अधिक क्षमता वाले टॉवर के साथ एक बिजली संयंत्र का निर्माण पूरा हो जाएगा। टॉवर की ऊंचाई 240 मीटर होगी (निर्माण के समय दुनिया का सबसे ऊंचा सौर टावर)। , और इसके चारों ओर सैकड़ों हजारों हेलीओस्टैट्स का एक फर्श होगा जो वाई-फाई नियंत्रण के माध्यम से स्थित होगा। टैंक में भाप का तापमान 540 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाएगा। 773 मिलियन डॉलर की परियोजना इजरायल की बिजली की जरूरतों का 1% कवर करेगी।

पानी ही एकमात्र ऐसी चीज नहीं है जिसे टावर में सौर विकिरण द्वारा गर्म किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्पेन में, 2011 में, जेमसोलर टॉवर सौर ऊर्जा संयंत्र को चालू किया गया था, जिसमें एक नमक शीतलक गरम किया जाता है। इस घोल ने रात में भी गर्म करना संभव बना दिया।

565 ° C तक गर्म किया गया नमक एक विशेष टैंक में प्रवेश करता है, जिसके बाद यह भाप जनरेटर को ऊष्मा पहुँचाता है, जो टरबाइन को घुमाता है। पूरे सिस्टम की रेटेड क्षमता 19.9 मेगावाट है और 9 महीने के लिए 24 घंटे पूरी क्षमता से काम करने वाले 27,500 घरों के नेटवर्क को बिजली देने के लिए 110 GWh बिजली (वार्षिक औसत) की आपूर्ति करने में सक्षम है।

बहुत सारे बिजली संयंत्र

सिद्धांत रूप में, इस प्रकार के बिजली संयंत्र टॉवर संयंत्रों के समान हैं, लेकिन संरचनात्मक रूप से भिन्न हैं। यह अलग मॉड्यूल का उपयोग करता है, जिनमें से प्रत्येक बिजली उत्पन्न करता है। मॉड्यूल में एक परावर्तक और एक रिसीवर दोनों शामिल हैं। एक परावर्तक बनाने वाले दर्पणों की एक परवलयिक असेंबली समर्थन पर लगाई गई है।

दर्पण प्रवर्धक — एक दर्पण कोटिंग के साथ एक सौर विकिरण सांद्रक।स्पेक्युलर फेसेटेड कंसंट्रेटर - सौर विकिरण का एक स्पेक्युलर कंसंट्रेटर जिसमें फ्लैट या घुमावदार आकार के अलग-अलग दर्पण होते हैं जो एक सामान्य परावर्तक सतह बनाते हैं।

रिसीवर पैराबोलॉइड के फोकस पर स्थित है। रिफ्लेक्टर में दर्जनों दर्पण होते हैं, प्रत्येक को व्यक्तिगत रूप से अनुकूलित किया जाता है। रिसीवर एक जनरेटर के साथ संयुक्त स्टर्लिंग इंजन, या पानी का एक टैंक हो सकता है जिसे भाप में परिवर्तित किया जाता है, और भाप टरबाइन को घुमाती है।

उदाहरण के लिए, 2015 में, रिपासो, स्वीडन ने दक्षिण अफ्रीका में स्टर्लिंग इंजन के साथ एक परवलयिक हेलोथर्मल इकाई का परीक्षण किया। स्थापना का परावर्तक एक परवलयिक दर्पण है जिसमें 96 भाग और 104 वर्ग मीटर का कुल क्षेत्रफल है।

फोकस स्टर्लिंग हाइड्रोजन इंजन पर था जो एक चक्का से लैस था और एक जनरेटर से जुड़ा था। दिन के दौरान सूर्य का अनुसरण करने के लिए प्लेट धीरे-धीरे मुड़ी। नतीजतन, दक्षता कारक 34% था, और प्रत्येक ऐसी "प्लेट" उपयोगकर्ता को प्रति वर्ष 85 मेगावाट बिजली प्रदान करने में सक्षम थी।

निष्पक्षता में, हम ध्यान दें कि इस प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र के "प्लेट" के केंद्र में, तेल का एक कंटेनर स्थित हो सकता है, जिसकी गर्मी को भाप जनरेटर में स्थानांतरित किया जा सकता है, जो बदले में घूमता है विद्युत जनरेटर की टरबाइन।

परवलयिक ट्यूब सौर ऊर्जा संयंत्र

यहाँ फिर से ताप माध्यम को केंद्रित परावर्तित विकिरण द्वारा गर्म किया जाता है। दर्पण 50 मीटर लंबे परवलयिक बेलन के रूप में होता है, जो उत्तर-दक्षिण दिशा में स्थित होता है और सूर्य की गति के अनुसार घूमता है। दर्पण के फोकस में एक निश्चित ट्यूब होती है जिसके साथ तरल शीतलन एजेंट चलता है।एक बार जब शीतलक पर्याप्त गर्म हो जाता है, तो ऊष्मा को हीट एक्सचेंजर में पानी में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जहाँ भाप जनरेटर को फिर से चालू कर देती है।

परवलयिक गलियारा संकेंद्रक - सौर विकिरण का एक दर्पण संकेंद्रक, जिसका आकार एक परवलय द्वारा स्वयं के समानांतर चलने से बनता है।

1980 के दशक में कैलिफोर्निया में, लूज इंटरनेशनल ने 9 ऐसे बिजली संयंत्रों का निर्माण किया, जिनकी कुल क्षमता 354 मेगावाट थी। हालांकि, कई वर्षों के अभ्यास के बाद, विशेषज्ञ इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि आज टावर और प्लेट सौर ऊर्जा संयंत्रों की लाभप्रदता और दक्षता दोनों के मामले में परवलयिक बिजली संयंत्र हीन हैं।

हालांकि, 2016 में कैसाब्लांका के पास सहारा रेगिस्तान में एक बिजली संयंत्र की खोज की गई थी। सौर सांद्रता500 मेगावाट की क्षमता के साथ। आधा मिलियन 12-मीटर दर्पण शीतलक को 393 ° C तक गर्म करते हैं ताकि पानी को जनरेटर टर्बाइनों के लिए भाप में बदल दिया जा सके। रात में, तापीय ऊर्जा पिघले हुए नमक में संग्रहित होकर काम करती रहती है। इस तरह, मोरक्को राज्य धीरे-धीरे ऊर्जा के पर्यावरण के अनुकूल स्रोत की समस्या को हल करने की योजना बना रहा है।

फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्र

फोटोवोल्टिक मॉड्यूल, सौर पैनलों पर आधारित स्टेशन। वे आधुनिक दुनिया में बहुत लोकप्रिय और व्यापक हैं। सिलिकॉन सेल पर आधारित मॉड्यूल व्यापक रूप से छोटे स्थलों, जैसे कि सेनेटोरियम, निजी विला और अन्य इमारतों को बिजली देने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जहां आवश्यक शक्ति वाले स्टेशन को अलग-अलग हिस्सों से इकट्ठा किया जाता है और छत पर या उपयुक्त क्षेत्र के भूखंड पर स्थापित किया जाता है। औद्योगिक फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्र छोटे शहरों में बिजली की आपूर्ति करने में सक्षम हैं।

सौर ऊर्जा संयंत्र (एसईएस) [सौर ऊर्जा संयंत्र] — एक बिजली संयंत्र जिसे सौर विकिरण की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

उदाहरण के लिए, रूस में, देश में सबसे बड़ा फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्र 2015 में लॉन्च किया गया था। "अलेक्जेंडर Vlazhnev" सौर ऊर्जा संयंत्र, जिसमें 25 मेगावाट की कुल क्षमता वाले 100,000 सौर पैनल शामिल हैं, के क्षेत्र में स्थित है। Orsk और Gai शहरों के बीच 80 हेक्टेयर। स्टेशन की क्षमता व्यापार और आवासीय भवनों सहित ओर्स्क शहर के आधे हिस्से को बिजली की आपूर्ति करने के लिए पर्याप्त है।

ऐसे स्टेशनों के संचालन का सिद्धांत सरल है। सिलिकॉन वेफर में प्रकाश फोटॉन की ऊर्जा को करंट में परिवर्तित किया जाता है; इस अर्धचालक में आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का लंबे समय से अध्ययन किया गया है और सौर सेल निर्माताओं द्वारा स्वीकार किया गया है। लेकिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन, जो 24% दक्षता देता है, एकमात्र विकल्प नहीं है। तकनीक में लगातार सुधार हो रहा है। इसलिए 2013 में, तीव्र इंजीनियरों ने एक इंडियम-गैलियम-आर्सेनाइड तत्व से 44.4% दक्षता हासिल की, और फ़ोकसिंग लेंस के उपयोग से सभी 46% दक्षता हासिल करना संभव हो गया।

सौर वैक्यूम बिजली संयंत्र

बिल्कुल पारिस्थितिक प्रकार के सौर स्टेशन। सिद्धांत रूप में, प्राकृतिक वायु प्रवाह का उपयोग किया जाता है, जो तापमान के अंतर के कारण होता है (पृथ्वी की सतह पर हवा गर्म होती है और ऊपर की ओर बढ़ती है)। 1929 में वापस, इस विचार का फ्रांस में पेटेंट कराया गया था।

एक ग्रीनहाउस बनाया जा रहा है, जो कांच से ढकी जमीन का एक टुकड़ा है। ग्रीनहाउस के केंद्र से एक टावर फैला हुआ है, एक लंबा पाइप जिसमें एक जनरेटर टर्बाइन लगा हुआ है। सूरज ग्रीनहाउस को गर्म करता है, और पाइप के माध्यम से ऊपर की ओर दौड़ती हवा टरबाइन को घुमा देती है।ड्राफ्ट तब तक स्थिर रहता है जब तक सूरज हवा को एक बंद कांच की मात्रा में गर्म करता है और रात में भी जब तक पृथ्वी की सतह गर्मी बरकरार रखती है।

इस प्रकार का एक प्रायोगिक स्टेशन 1982 में स्पेन में मैड्रिड से 150 किलोमीटर दक्षिण में बनाया गया था। ग्रीनहाउस 244 मीटर व्यास का था और पाइप 195 मीटर ऊंचा था। अधिकतम विकसित शक्ति केवल 50 kW है। हालांकि, टर्बाइन 8 साल तक चला, जब तक कि यह जंग और तेज़ हवाओं के कारण विफल नहीं हुआ। 2010 में, चीन ने एक सौर वैक्यूम स्टेशन का निर्माण पूरा किया जो 200 kW प्रदान करने में सक्षम था। यह 277 हेक्टेयर क्षेत्र में है।

संयुक्त सौर ऊर्जा संयंत्र

ये वे स्टेशन हैं जहां गर्म पानी और हीटिंग संचार हीट एक्सचेंजर्स से जुड़े होते हैं, सामान्य तौर पर वे विभिन्न जरूरतों के लिए पानी गर्म करते हैं। संयुक्त स्टेशनों में संयुक्त समाधान भी शामिल होते हैं जब सांद्रक सौर पैनलों के साथ समानांतर में काम करते हैं। संयुक्त सौर ऊर्जा संयंत्र अक्सर वैकल्पिक बिजली आपूर्ति और निजी घरों को गर्म करने का एकमात्र समाधान होते हैं।