Systemy solarne Kominy słoneczne

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Systemy solarne Kominy słoneczne"

Alina Zając
6 lat temu
Przeglądów:

1 Dr inż. Mariusz Szewczyk Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki Rzeszów, ul. W. Pola 2 Systemy solarne Kominy słoneczne zasada działania Manzanares Mildura

2 Budowa elementy składowe Koncepcję komina słonecznego do produkcji energii elektrycznej przedstawiono w 1903 r. w Hiszpani, opis przedstawiono 1931 r. w Niemczech, a opatentowano w 1975 r. Główne elementy zapewniające pracę wieży to: kolektor promieniowania słonecznego - szklarnia bez ścian bocznych otaczająca wieżę i zwiększająca swą wysokość od zewnątrz ku kominowi, w której następuje nagrzanie powietrza, komin w którym nagrzane powietrze wytwarza siłę wyporu ciąg kominowy, turbina umieszczona w kominie lub zespół turbin otaczających podstawę komina napędzające generatory, elementy akumulacyjne - czarne pojemniki (rury, zbiorniki) z wodą, głazy bazaltowe, bloki ciemnego betonu zapewniające całodobową pracę instalacji.

Zasada działania Powietrze pod szklarnią, przejmuje na drodze konwekcji energię cieplną od gruntu ogrzanego na skutek pochłaniania promieniowania słonecznego i efektu cieplarnianego.

3 Zasada działania Powietrze pod szklarnią, przejmuje na drodze konwekcji energię cieplną od gruntu ogrzanego na skutek pochłaniania promieniowania słonecznego i efektu cieplarnianego. Na skutek, wywołanej różnicą temperatury, różnicy gęstości powietrza u podstawy wieży i na wysokości jej wylotu, w wieży wytwarza się ciąg kominowy i w konsekwencji powietrze pod szklarnią przemieszcza się w kierunku komina. Niewielka na obrzeżach szklarni prędkość powietrza, na skutek zmniejszania się pola przekroju przepływu oraz wzrostu temperatury powietrza w czasie jego przepływu w kierunku wieży, wzrasta do około 15 m/s. Taka prędkość jest odpowiednia, aby umieszczone przy podstawie wieży otunelowane turbiny wiatrowe pracowały z wysoką sprawnością.

Elementy akumulacyjne Powierzchnia gruntu, lub to co jest na nim umieszczone, jest absorberem promieniowania słonecznego i jednocześnie akumulatorem ciepła.

4 Elementy akumulacyjne Powierzchnia gruntu, lub to co jest na nim umieszczone, jest absorberem promieniowania słonecznego i jednocześnie akumulatorem ciepła. Stąd zastosowanie zabiegów zwiększających absorpcję promieniowania - pokrycie gruntu czarnymi elementami oraz zapewniające wydłużenie czasu instalacji po zachodzie Słońca elementy akumulacyjne pojemność cieplna wody jest ponad czterokrotnie większa niż przeciętnego gruntu. Powierzchnia gruntu zajęta przez kolektor promieniowania słonecznego nie zostaje całkowicie wyłączona z użytku rolniczego. Szczególnie jego zewnętrzne obszary gdzie prędkość powietrza jest niewielka stwarzają bardzo dobre warunki do produkcji rolniczej nawet w warunkach pustynnych.

Komin słoneczny Manzanares Prototyp takiej instalacji wybudowany (z aluminium komin i folii tedlarowej lub szkła przykrycie szklarni) w okolicy Manzanares w Hiszpanii przez niemiecką firmę

5 Komin słoneczny Manzanares Prototyp takiej instalacji wybudowany (z aluminium komin i folii tedlarowej lub szkła przykrycie szklarni) w okolicy Manzanares w Hiszpanii przez niemiecką firmę inżynieryjną w 1982 r. i wykorzystywany przede wszystkim do testowania rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych i sposobów użytkowania (testowano np. efektywność produkcji ogrodniczej), dysponował następującymi parametrami: wysokość komina: 194 m, ilość generatorów: 1, średnica komina: 10 m, średnica kolektora: 244 m, powierzania kolektora: 4,6 ha, prędkość powietrza: m/s, moc generatora: 0,05 MW, średnia sprawność: 5,3 %, wykorzystanie mocy: 13 %, czas pracy: 7 lat (planowany: 3 lata, w trybie w pełni automatycznym 32 miesiące). Klip prezentujący wieżę słoneczna w Manzanares.

6 Efektywność instalacji Koszt produkcji 1 kwh energii elektrycznej oszacowany na podstawie doświadczeń i modeli wynosi w zależności od przyjętych parametrów technicznych i finansowych od 5 do 27 eurocentów. Kominy słoneczne pozwalają na uzyskanie około 0,05 MW/ha i około 0,2 GWh/ha/a podczas gdy elektrownie fotowoltaiczne uzyskują odpowiednio prawie 0,2 MW/ha i około 0,35 GWh/ha/a. W porównaniu z instalacjami fotowoltaicznymi w kominach słonecznych, przy dwukrotnie niższym koszcie inwestycyjnym jednostki mocy (2,5 3 $/W vs 4 7 $/W), uzyskuje się około dwukrotnie wyższą dyspozycyjności (0,4 vs 0,2) oraz co najmniej dwukrotnie większą żywotności (90 lat vs 35 lat). Z powodu zapotrzebowania na teren oraz, znacznie niższą od sprawności innych sposobów przetwarzania EPS (najmniej sprawna z nich fotosynteza posiada sprawność powyżej 3 % - 1,2 % w odniesieniu do całkowitej powierzchni gruntu), sprawność energetyczną wynoszącą około 0,5 3 % (w planowanych bardzo dużych instalacjach), technologia ta nie jest konkurencyjna na terenach rolniczych. Możliwość prowadzenia na około 2/3 powierzchni szklarni produkcji rolniczej czyni tą technologię szczególnie wskazaną na pustyniach, półpustyniach i innych nieużytkach przekształcając je w tereny użyteczne rolniczo.

7 Instalacje aktualnie pracujące Obecnie eksploatowany jest na świecie tylko jeden taki układ usytuowany w Botswanie i uruchomiony w 2002 r. Jest to bardzo mała instalacja badawcza: wysokość wykonanego z poliestru komina: 22 m, średnica komina: 2 m, powierzania kolektora wykonanego z 5 mm grubości szkła: 160 m 2.

8 Kominy słoneczne projekty Obecnie najbardziej zawansowane są trzy projekty: - Solar Tower Buronga niedaleko miejscowości Mildura w Nowej Południowej Wali w Australii o mocy 200 MW, - Ciudad Real Torre Solar w Ciudad Real w Hiszpanii o mocy 40 MW, - projekt rządowy Namibii o mocy 400 MW.

Komin słoneczny Solar Tower Buronga Komin słoneczny Solar Tower Buronga posiadać ma następujące parametry: wysokość komina: 1000 m, prędkość powietrza: 15 m/s, średnica komina: 130 m, ilość

9 Komin słoneczny Solar Tower Buronga Komin słoneczny Solar Tower Buronga posiadać ma następujące parametry: wysokość komina: 1000 m, prędkość powietrza: 15 m/s, średnica komina: 130 m, ilość generatorów: 32, średnica kolektora: 7000 m, sumaryczna moc generatorów 200 MW, powierzania kolektora: 38 km 2, produkcja energii: 1400 GWh/a, planowany czas pracy: 80 lat. Wizualizacje i animacja prezentujące projekt Solar Tower Buronga.

10 Komin słoneczny Ciudad Real Torre Solar Komin słoneczny Ciudad Real Torre Solar posiadać ma następujące parametry: wysokość komina: 750 m, powierzania kolektora: 350 ha, termin ukończenia: 2010 r., moc generatorów: 40 MW, średnica komina: 70 m, planowany koszt: 240 mln.. średnica kolektora: 2,9 km, Wizualizacja projektu Ciudad Real Torre Solar.

Komin słoneczny Greentower w Namibi Namibijski komin słoneczny Greentower posiadać ma następujące parametry: wysokość komina: 1500 m, średnica

do produkcji żywności), akumulacja ciepła: 6 dni, moc: 400 MW, 32 turbiny o średnicy 30 m, przewidywana sprawność: 3 4%, żywotność: 120 lat,

11 Komin słoneczny Greentower w Namibi Namibijski komin słoneczny Greentower posiadać ma następujące parametry: wysokość komina: 1500 m, średnica komina: m, średnica kolektora: 6,9, wysokość kolektora: m, powierzania kolektora: 37,5 km 2 (zewnętrzne 2/3 wykorzystywane będzie do produkcji żywności), akumulacja ciepła: 6 dni, moc: 400 MW, 32 turbiny o średnicy 30 m, przewidywana sprawność: 3 4%, żywotność: 120 lat, koszt: instalacji mln., wyposażenia szklarni - 90 mln., fabryka szkła - 35 mln., koszt energii: 1,5 2 c/kwh. Wizualizacja projektu Greentower.

Podobne dokumenty

Systemy solarne Główne metody konwersji EPS

Dr inż. Mariusz Szewczyk Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki 35-959 Rzeszów, ul. W. Pola 2 Systemy solarne Główne metody konwersji EPS schemat