Energia solare concentrata (CSP):

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1 Articolo Energia solare concentrata (CSP) Contenuto Parte III Energia solare concentrata (CSP): Cosa è l energia solare concentrate e come funziona? Storia Che tipo di applicazioni ha? Solare termale concentrato (CST) Fotovoltaico concentrato (CPV) Fotovoltaico e termale concentrato (CPT) Vantaggi e svantaggi dei sistemi di concentrazione Il futuro dell energia solare concentrata

2 Cosa è l energia solare concentrate e come funziona? L energia solare concentrata (CSP)in sistemi che utilizzano lenti o specchi per concentrare una vasta area di luce solare, o l'energia solare termica, su una piccola area. La potenza elettrica è prodotta quando la luce concentrata viene convertita in calore che aziona un motore termico (solitamente una turbina a vapore) collegata ad un generatore di energia elettrica. Il CSP non deve essere confuso con il fotovoltaico, dove l'energia solare è direttamente convertita in energia elettrica senza l'uso di turbine a vapore. La concentrazione della luce solare sulle superfici fotovoltaiche, simili a CSP, è noto come il fotovoltaico concentrato (CPV). Storia La luce del sole concentrata è stato utilizzata per eseguire operazioni partire dalla Cina antica. Una leggenda vuole che Archimede ha utilizzato un "specchio ustorio" per concentrare la luce solare sulla flotta romana e respingerli da Siracusa. Nel 1973 uno scienziato greco, il Dott. Ioannis Sakkas, curioso di sapere se Archimede potrebbe davvero aver distrutto la flotta romana nel 212 ac in fila quasi 60 marinai greci, ciascuno con uno specchio rettangolare con punta di catturare i raggi solari diretti e loro, in una tar multistrato rivestito silhouette 160 piedi di distanza. La nave ha preso fuoco dopo pochi minuti, tuttavia, gli storici continuano a mettere in dubbio la storia di Archimede. Nel 1866, Auguste Mouchout ha utilizzato un trogolo parabolico per produrre vapore per il primo motore a vapore solare. Il primo brevetto per un collettore solare è stata ottenuto con l'italiano Alessandro Battaglia a Genova, Italia, nel Nel corso degli anni successivi, degli inventori come John Ericsson e Frank Shuman hanno sviluppato concentrando energia solare dispositivi per l'irrigazione, la refrigerazione, e locomozione. Nel 1913 Shuman ha finito un HP 55 parabolico per una stazione di energia solare termica in Meadi, in Egitto per l'irrigazione. Un altro genovese, il professor Giovanni Francia ( ), ha progettato e costruito il primo impianto solare concentrato che è entrato in funzione a Sant'Ilario, nei pressi di Genova, in Italia nel Questo impianto aveva l'architettura di impianti solari concentrati oggi con un ricevitore solare al centro di un campo di collettori solari. L'impianto è in grado di produrre 1 MW con vapore surriscaldato a 100 bar e 500 gradi Celsius. Il 10 MW Solar Una torre propulsore è stato sviluppato nel sud della California nel 1981, ma la tecnologia a specchio parabolico dei sistemi energetici nei dintorni solari che generano (SEGS), iniziato nel 1984, era più praticabile. Il 354 MW SEGS è ancora la più grande centrale solare del mondo. Divisione I sistemi concentrati di energia solare sono suddivisi in energia solare termica concentrata (CST) fotovoltaico concentrato (CPV) fotovoltaico a concentrazione e termico (CPT)

3 Solare termale concentrato (CST) L energia solare termica concentrata (CST) è utilizzata per la produzione di calore da fonti rinnovabili o freddo o energia elettrica (chiamato termoelettrica solare, di solito generato attraverso vapore). Tali sistemi utilizzano lenti o specchi e sistemi di inseguimento per mettere a fuoco una vasta area di luce solare su una piccola area. La luce concentrata viene quindi utilizzata come calore o come fonte di calore per un impianto convenzionale (termoelettrica solare). Una vasta gamma di tecnologie di concentrazione esistenti, tra cui il trogolo parabolico, piatto Stirling, concentrazione Linear Fresnel Reflector, camino solare e la torre di energia solare. Ogni metodo a concentrazione è in grado di produrre temperature elevate e efficienza termodinamica corrispondentemente elevati, ma variano in modo che le tracce del sole e concentrare la luce. A causa di nuove innovazioni nella tecnologia solare termica a concentrazione, sta diventando sempre più conveniente. Il TROGOLO PARABOLICO Un trogolo parabolico consiste di un riflettore parabolico lineare che concentra la luce in un RICEVITORE posizionato Lungo la linea focale del Riflettore. Il RICEVITORE ha un tubo posizionato direttamente sopra il centro dello specchio parabolico ed è riempito con fluido proveniente dal palazzo delle Nazioni Unite. Un fluido di Lavoro (for example vendita fuso) viene riscaldato a C ( K ( F)) che scorre attraverso il RICEVITORE e viene quindi utilizzato arrivato fonte di Calore per il Sistema di Generazione di Energia. Sistemi di valle Sono la Tecnologia CSP Più sviluppata. Il Solar Energy Generating Systems (SEGS) impianti in California, Acciona Nevada Solar One Vicino A Boulder City, Nevada, e la Plataforma Solar de Almeria SSPC DCS Stabilimento in Spagna Sono rappresentativi di This Tecnologia. I concentrerai riflettori lineari Fresnel sono impianti CSP Che utilizzano molti Sottili strisce di specchio invece di specchi parabolici per concentrerai la luce solare a causa do tubi con fluido di Lavoro. Questo ha il vantaggio che gli specchi Piani puo Essere usato che sono più cconomici deglv specchi parabolici, e il Che possono Essere Più riflettori collocati nello stesso spazio, permettendo Più della luce solare Disponibile per Essere utilizzato. Trogolo parabolico:

4 Solar Energy Generating Systems (SEGS), California, USA per saperbne di più ciccla quihere

5 Parabolica Stirling Un piatto o motore Stirling è costituito da un piatto autonomo parabolico che concentra la luce su un ricevitore posizionato nel punto focale del riflettore. Il riflettore tiene traccia del Sole lungo due assi. Il fluido di lavoro nel ricevitore viene riscaldato a C ( K (482 1,292 F)) e poi utilizzato da un motore Stirling per generare potenza. I sistemi di piatto parabolico offrono la massima energia solare ed efficienza tra le tecnologie CSP, e la loro natura modulare fornisce scalabilità. La Stirling Energy Systems (SES) e Science Applications International Corporation (SAIC) piatti a UNLV, e grande piatto Australian National University a Canberra, in Australia sono rappresentativi di questa tecnologia. Dish engine systems eliminate the need to transfer heat to a boiler by placing a Stirling engine at the focal point. Source: Ci sono due fenomeni fondamentali per comprendere il progetto di un disco parabolico. Uno è che la forma di una parabola è definita in modo tale che i raggi in entrata che sono paralleli all'asse del piatto verrà riflesso verso l'obiettivo. La seconda caratteristica è che i raggi di luce del sole arrivano alla superficie terrestre sono quasi completamente paralleli. Quindi se un piatto può essere allineato con il suo asse indicando il sole, quasi tutta la radiazione entrante sarà riflessa verso il punto focale della parabola e la maggior parte delle perdite sono dovute ad imperfezioni nella forma parabolica e per l imperfetto riflesso. Le perdite per l'atmosfera tra il piatto e il suo punto focale sono minime, come il piatto è generalmente progettato specificamente per essere abbastanza piccolo e questo fattore è insignificante in una chiara, giornata di sole. Se si confronta questo anche con altri disegni, e vedrete che questo potrebbe essere un fattore importante, e se il tempo locale è nebbioso, o nebbioso, si può ridurre l'efficienza di un disco parabolico in modo significativo. In alcuni progetti di impianti di alimentazione, un motore Stirling accoppiato ad una dinamo, è posto al centro del piatto, che assorbe il calore della radiazione solare incidente, e la trasforma in energia elettrica.

6 Torre corrente solare ascensionale valida opzione per i progetti in via di sviluppo. Consulta il video su Youtube e clicca qui here Una torre di corrente ascensionale solare composta da una camera trasparente di grandi dimensioni (di solito completamente in vetro) che è inclinata dolcemente fino ad una torre centrale cavo o un camino. Il sole riscalda l'aria in questa serra che poi sale su per il camino, la presente guida di una turbina ad aria che sale. Questa turbina aria crea così energia elettrica. I camini solari sono molto semplici nel design e potrebbe quindi essere una Torre ad energia solare E possibile visitare le pagine web del progetto 'centrale elettrica Jülich sperimentale' il centro di competenza per l'esplorazione di una tecnologia innovativa e di tendenza di potenza di ingegneria. Fonte: juelich.de/en Una torre di energia solare è costituito da una serie di due assi riflettori inseguimento (eliostati) che concentrare la luce su un ricevitore centrale in cima a una torre, il ricevitore contiene un deposito di fluido, che può essere costituito da acqua di mare. Il fluido di lavoro nel ricevitore viene riscaldato a C (773 1,273 K (932 1,832 F)) e poi usato come fonte di calore per la generazione di energia o sistemi di immagazzinamento di energia. Power tower sviluppo è meno avanzato rispetto ai sistemi di valle, ma offrono una maggiore efficienza e una migliore capacità di accumulo di energia. Le due solari a Daggett, California e il Solar Planta 10 (PS10) a Sanlucar la Mayor, Spagna sono rappresentativi di questa tecnologia. Concentrated Solar Thermal Power è la principale tecnologia proposta per una collaborazione per la produzione di energia elettrica e di acqua dissalata nelle regioni aride del Nord Africa e Sud Europa da parte della Trans Mediterranean Renewable Energy Cooperation DESERTEC.

7 Fotovoltaico concentrato (CPV) MW 5 Sierra impianto SunTower a Lancaster, in California si avvale di un campo di eliostati concentrare la luce solare su una torre centrale. Guard il video su Youtube e clicca qui here Fotovoltaici concentrati (CPV), sistemi utilizzano la luce solare concentrata su superfici fotovoltaiche per la produzione di energia elettrica. Concentratori solari di tutte le varietà possono essere utilizzati, e questi sono spesso montati su un inseguitore solare per mantenere il punto focale sulla cella come il Sole si muove attraverso il cielo. Seria ricerca e sviluppo di sistemi di concentratori fotovoltaici è stato condotto dal Ad esempio, un sistema lineare attraverso concentratore è stato testato ed installato al Sandia National Laboratories, e il primo punto di attivazione del sistema moderno fotovoltaico concentrando stato sviluppato in Sandia, sia in ritardo in quel decennio. Quest'ultimo sistema utilizzato un punto focale lente acrilica Fresnel concentrandosi su raffreddati ad acqua celle di silicio e due assi di tracciamento. Un concetto simile è stato usato in altri prototipi. Sistema di Ramón Areces ', sviluppato alla fine del 1970, utilizzati ibridi in silicone vetro lenti di Fresnel, mentre il raffreddamento di celle al silicio è stato ottenuto con un dissipatore di calore passivo. Concentratori solari luminescenti (se combinato con un PV celle solari) può anche essere considerato come un fotovoltaico a concentrazione (CPV) di sistema. Concentratori solari luminescenti sono utili in quanto può migliorare le prestazioni di PV pannelli solari drasticamente. Efficienza Proprietà semiconduttore celle solari permettono di operare in modo più efficiente in luce concentrata, purché la temperatura di giunzione della cella viene raffreddato dal dissipatori adatti. CPV opera più efficacemente in giornate di sole da nuvole e il cielo è coperto di creare luce diffusa, che in sostanza non può essere concentrata. Record di efficienza del 41,6% è stato raggiunto nel 2009 con efficienza futuri forse si avvicinano al 50%. Bassa concentrazione CPV Bassa concentrazione CPV sono sistemi con una concentrazione solare di soli Per ragioni economiche, convenzionali o modificati silicio celle solari sono tipicamente utilizzati, e, a queste concentrazioni, il flusso di calore è abbastanza basso che le cellule non hanno bisogno di essere raffreddato attivamente. Le leggi dell'ottica dettano che un collettore solare con un rapporto di concentrazione bassa può avere un elevato angolo di accettazione e, quindi, in alcuni casi non richiede attivo inseguimento solare. Media concentrazione CPV A partire da concentrazioni di soli, i sistemi CPV richiedono due assi di inseguimento solare e il raffreddamento (se passivo o attivo), che li rende più complessa. Fotovoltaico ad alta concentrazione (HCPV) Fotovoltaici ad alta concentrazione (HCPV) sistemi impiegano ottiche concentrazione costituiti riflettori piatto o lenti Fresnel che concentrano la luce del sole per intensità di 300 o più soli. Le celle solari richiedono alta capacità dissipatori di calore per prevenire la distruzione termica e per la gestione della temperatura perdite di prestazioni correlate. Celle solari multigiunzione sono attualmente favoriti rispetto silicio in quanto sono più efficienti. L'efficienza di entrambi i tipi di cellule aumenta con l'aumento della concentrazione, efficienza multigiunzione sorge anche più veloce. Celle solari multigiunzione, originariamente progettati per non concentrare spaziali, satelliti

8 sono stati ri progettato a causa della elevata densità di corrente incontrato con CPV (tipicamente 8 A/cm2 a 500 soli). Se il costo di celle solari multigiunzione è circa 100 volte quella delle cellule di silicio comparabili, il costo cella rimane una piccola frazione del costo complessivo del sistema fotovoltaico concentrazione, così l'economia del sistema potrebbero comunque favorire le celle multigiunzione.

9 Fotovoltaico a concetrazione e termico (CPVT) Fotovoltaico a concentrazione e termico (CPVT), la tecnologia produce sia energia elettrica e termica termica nello stesso modulo. Calore termico che può essere impiegato per acqua calda sanitaria, riscaldamento e calore alimentato aria condizionata (raffreddamento solare), dissalazione solare o calore di processo. Australiana, americana, e ricercatori cinesi stanno esplorando il potenziale di cogenerazione solare (CHAPS) e gli europei hanno sistemi CHAPS in produzione. L'ZenithSolar società israeliana ( ha messo a punto un sistema combinato fotovoltaico / termico (cogenerazione) sistema con un miglioramento di efficienza invocato del 72%. Vantaggi e svantaggi dei sistemi di concentrazione Vantaggi temperature molto elevate raggiunto. Le alte temperature sono adatte per la produzione di energia elettrica con metodi convenzionali come turbina a vapore o qualche reazione chimica diretta ad alta temperatura. Buona efficienza. Concentrando i sistemi di luce solare in corso può ottenere una maggiore efficienza di celle solari semplici. un'area più ampia può essere coperta mediante specchi relativamente economici anziché utilizzare costose celle solari. luce concentrata può essere reindirizzato a un luogo adatto tramite il cavo in fibra ottica. Per esempio gli edifici illuminanti. stoccaggio di calore per la produzione di energia in condizioni nuvolose e durante la notte può essere realizzato, spesso da serbatoio di stoccaggio sotterraneo di fluidi riscaldati. Sali fusi sono stati utilizzati con buoni risultati. Svantaggi Sistemi a concentrazione richiedono dom monitoraggio per mantenere la messa a fuoco luce solare sul collettore Incapacità di fornire energia in condizioni di luce diffusa. Le cellule solari sono in grado di fornire un output anche se il cielo nuvoloso diventa un po ', ma la potenza di concentrarsi Il futuro dell energia solare a concentrazione Uno studio fatto da Greenpeace International, l'associazione europea elettricità termica solare, e il gruppo SolarPACES dell'agenzia internazionale dell'energia studiato il potenziale e futuro dell'energia solare a concentrazione. Lo studio ha trovato che l'energia solare concentrata potrebbero rappresentare fino al 25% dell'energia mondiale ha bisogno entro il L'aumento degli investimenti sarebbe da 2 miliardi di euro in tutto il mondo a 92,5 miliardi di euro in quel periodo di tempo. La Spagna è il leader nella tecnologia a energia solare concentrata, con più di 50 progetti approvati dal governo nelle opere. Inoltre, esporta la sua tecnologia, aumentando ulteriormente quota della tecnologia in tutto il mondo di energia. A causa della natura della tecnologia ha bisogno di un deserto come zona, esperti avevano previsto la crescita maggiore in posti come l'africa, il Messico, gli Stati Uniti sud ovest. Lo studio ha esaminato tre diversi esiti per questa tecnologia: non ci sono aumenti di tecnologia CSP, investimenti continui come è stato in Spagna e negli Stati Uniti, e,

10 infine, il vero potenziale di CSP, senza alcun ostacolo sulla sua crescita. I risultati della terza parte sono riportati nella tabella sottostante: TEMPO Investimento Capacità billion euros a year 420 megawatts billion euros a year 1500 gigawatts Infine, lo studio ha riconosciuto come la tecnologia CSP è stato per migliorare e come questo si tradurrebbe in una diminuzione dei prezzi drastica entro il E 'previsto un calo della gamma attuale di,23,15 euro per chilowattora, fino a,14,10 euro a chilowattora. Recentemente l'ue ha iniziato a esaminare lo sviluppo di una (774 miliardi dollari) impianto fotovoltaico con sede nella regione del Sahara con la tecnologia CSP conosciuto come Desertec. E 'parte di un piano più ampio per creare "una nuova rete senza emissioni di carbonio che collega l'europa, il Medio Oriente e Nord Africa". Il piano è sostenuto principalmente da industriali tedeschi e prevede la produzione del 15% della potenza in Europa entro il Il Marocco è un partner importante nel Desertec e come ha appena l'1% del consumo di elettricità dell'unione europea, produrrà più energia sufficiente per l'intero paese con un surplus di energia di grandi dimensioni per fornire all'europa. Altre organizzazioni si aspettano CSP al costo di $ 0.06 (US) / kwh per causa di miglioramenti di efficienza e la produzione di massa di apparecchiature Ciò renderebbe CSP prezzo basso come potenza convenzionale. Gli investitori, come venture capitalist Vinod Khosla aspettano CSP a ridurre costantemente i costi e in realtà essere più conveniente rispetto a carbone dopo il Il 9 settembre 2009, 13 mesi fa, Bill Weihl, zar dell'energia Google.org 's verde ha detto che l'azienda stava conducendo una ricerca sugli specchi heliostat e la tecnologia delle turbine a gas, che egli si aspetta scenderà il costo di energia solare termica elettrica a meno di $ 0.05/kWh in 2 o 3 anni. Nel 2009, gli scienziati del Laboratorio di Energetica della National Renewable (NREL) e SkyFuel collaborato per sviluppare grandi lastre curve di metallo che hanno il potenziale per essere il 30% meno costosi di quelli migliori collezionisti di oggi di energia solare a concentrazione, sostituendo a base di vetro modelli con un argento foglio di polimero che ha le stesse prestazioni degli specchi di vetro pesanti, ma ad un costo molto inferiore e peso molto inferiore. E 'anche molto più facile da distribuire e installare. La pellicola lucida utilizza diversi strati di polimeri, con uno strato interno di argento puro. FONTI juelich.de/en