В последние годы солнечная фотоэлектрическая промышленность быстро развивается. За последние три года было добавлено более 300 ГВт электроэнергии, ее использование было расширено от коммунальных услуг до систем солнечной энергии в жилых помещениях. Цена на электроэнергию также может конкурировать с выработкой электроэнергии на угле. Напротив, это и есть солнечная энергия. Темпы развития концентрированной солнечной тепловой энергии (CSP) в семье очень медленные, за три года добавляется только 1,5 ГВт. Соединенные Штаты даже не устанавливали систему CSP после сентября 2015 года.
Преимущество CSP заключается в том, что он может преобразовывать накопленную тепловую энергию в электричество в ночное время, а затем продавать электроэнергию в центральную электрическую сеть. Рассчитанная на 20 долларов США за кВтч, ее стоимость может конкурировать с литиево-ионным аккумулятором KWh на 150 US $. Однако система CSP требует обширной установки. Стоимость строительства составляет более 1 млрд. Долл. США, а энергоснабжения центральной сети также недостаточно, что приводит к более низкой прибыльности, чем солнечная фотогальваника. Огромная стоимость строительства также означает, что CSP может использоваться только для коммунальных предприятий. В отличие от солнечной фотогальваники, они могут быстро развиваться и стимулировать промышленный прогресс.
Чтобы улучшить преимущества технологии солнечной энергии CSP, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) и Школа шахт штата Колорадо (CSM) предложили принципиально новые новые конструкции. Они уменьшили размеры традиционных установок CSP в 1000 раз, что можно было бы уменьшить с 545 МВт. 0,76 МВт. Для снижения затрат команда также приняла более дешевые материалы и механизмы пассивной теплопередачи, а также спроектировала солнечную башню, включающую новый тип хранилища тепла и блок питания.
Название системы - STEALS, а тепловая энергия может быть восстановлена путем извлечения алюминия. Стоимость за кВт-ч может быть уменьшена до 12 долларов США. Принят новый метод управления потоком тепла. Клапан используется для управления теплопередачей и теплоносителем с использованием термотермофона. ).
(Источник: AppliedEnergy)
STEALS использует двигатель Стирлинга (также известный как двигатель горячего воздуха) для преобразования тепла в электричество, и из-за его меньшего масштаба, чем обычный CSP, эффективность преобразования гелиостата может быть увеличена с 66% до 84%. Прогнозируется, что система может достичь годовой эффективности 24%, но двигатель Стирлинга меньше циклов Ренкина, а эффективность преобразования тепла составляет всего 30%.
Гелиостаты сначала отражают солнечный свет на материале изменения фазы (PCM) в нижней части STEALS, а натриевая тепловая труба, подключенная к PCM, передает тепло в различные системы. Верхняя часть тепловой трубы также соединена с испарителем термосифона. Он будет отправлен на двигатель Стирлинга и сконденсирован на верхней части двигателя, после чего жидкий натрий вернется в испаритель. Чтобы отрегулировать выходную мощность, регулировка переключателя клапана может регулировать поток натрия и тепло от устройства хранения тепла к силовому блоку.
Анализ затрат на исследования показал, что STEALS может проектировать масштаб продукта в соответствии с потребностями в электроэнергии. В будущем, помимо конкуренции с солнечной энергией, литий-ионной батареей и угольными электростанциями, она может также дополнять энергию ветра и солнечную фотоэлектрическую энергию и ускорять сетку для достижения 100% зеленой энергии. Опубликован в «Прикладной энергетике».