Er zijn twee soorten thermische zonnesystemen:passief en actief. Een passief systeem vereist geen apparatuur, zoals wanneer warmte zich ophoopt in uw auto wanneer deze in de zon geparkeerd staat. Een actief systeem vereist een manier om zonnestraling te absorberen en te verzamelen en vervolgens op te slaan.

Thermische zonne-energiecentrales zijn actieve systemen, en hoewel er een paar soorten zijn, er zijn een paar fundamentele overeenkomsten:spiegels reflecteren en concentreren zonlicht, en ontvangers verzamelen die zonne-energie en zetten deze om in warmte-energie. Een generator kan dan worden gebruikt om elektriciteit te produceren uit deze warmte-energie.

Het meest voorkomende type thermische zonne-energiecentrales, inclusief die planten in de Mojave-woestijn in Californië, gebruik een parabolische trog ontwerp om de straling van de zon op te vangen. Deze collectoren staan ​​bekend als lineaire concentratorsystemen, en de grootste kunnen 80 megawatt elektriciteit opwekken [bron:U.S. Department of Energy]. Ze hebben de vorm van een halfpipe die je zou zien gebruikt voor snowboarden of skateboarden, en hebben lineaire, parabolische reflectoren bedekt met meer dan 900, 000 spiegels die noord-zuid zijn uitgelijnd en kunnen draaien om de zon te volgen terwijl deze overdag van oost naar west beweegt. Door zijn vorm, dit type plant kan bedrijfstemperaturen bereiken van ongeveer 750 graden F (400 graden C), de zonnestralen concentreren met 30 tot 100 keer hun normale intensiteit op met warmteoverdrachtsvloeistof of met water / stoom gevulde leidingen [bron:Energy Information Administration]. De hete vloeistof wordt gebruikt om stoom te produceren, en de stoom laat dan een turbine draaien die een generator aandrijft om elektriciteit te maken.

Terwijl parabolische trogontwerpen op volle kracht kunnen draaien als zonne-energiecentrales, ze worden vaker gebruikt als hybride op zonne-energie en fossiele brandstof, het toevoegen van fossiele brandstofcapaciteit als back-up.

Torensystemen op zonne-energie zijn een ander type zonnesysteem. Power towers vertrouwen op duizenden heliostaten , die groot zijn, vlakke zonvolgende spiegels, om de straling van de zon te concentreren en te concentreren op een enkele op een toren gemonteerde ontvanger. Als parabolische troggen, in de ontvanger wordt warmtegeleidende vloeistof of water/stoom verwarmd (stroomtorens, Hoewel, zijn in staat om de energie van de zon te concentreren tot wel 1, 500 keer), uiteindelijk omgezet in stoom en gebruikt om elektriciteit te produceren met een turbine en generator.

De ontwerpen van elektriciteitstorens zijn nog in ontwikkeling, maar zouden ooit kunnen worden gerealiseerd als elektriciteitscentrales die op het elektriciteitsnet zijn aangesloten en die ongeveer 200 megawatt elektriciteit per toren produceren.

Een derde systeem is de zonneschotel/motor . Vergeleken met de parabolische trog en power towers, schotelsystemen zijn kleine producenten (ongeveer 3 tot 25 kilowatt). Er zijn twee hoofdcomponenten:de zonneconcentrator (de schotel) en de stroomconversie-eenheid (de motor/generator). De schotel is gericht op en volgt de zon en verzamelt zonne-energie; het kan die energie met ongeveer 2 concentreren, 000 keer. Een thermische ontvanger, een reeks buizen gevuld met een koelvloeistof (zoals waterstof of helium), zit tussen de schotel en de motor. Het absorbeert de geconcentreerde zonne-energie uit de schotel, zet het om in warmte en stuurt die warmte naar de motor waar het elektriciteit wordt.

Thermische zonnewarmte

Zonnethermische systemen zijn een veelbelovende oplossing voor hernieuwbare energie - de zon is een overvloedige hulpbron. Behalve als het nacht is. Of wanneer de zon wordt geblokkeerd door bewolking. Thermische energieopslag ( TES ) systemen zijn vloeistofopslagtanks onder hoge druk die samen met een thermisch zonnesysteem worden gebruikt om planten enkele uren potentiële elektriciteit te laten opslaan. Dalopslag is een essentieel onderdeel van de effectiviteit van thermische zonne-energiecentrales.

Drie primaire TES-technologieën zijn getest sinds de jaren tachtig, toen de eerste thermische zonne-energiecentrales werden gebouwd:een direct systeem met twee tanks, een indirect systeem met twee tanks en een thermocline-systeem met één tank.

In een direct systeem met twee tanks , thermische zonne-energie wordt opgeslagen in dezelfde warmteoverdrachtsvloeistof die het heeft verzameld. De vloeistof is verdeeld in twee tanks, de ene tank bewaart het bij een lage temperatuur en de andere bij een hoge temperatuur. Vloeistof die is opgeslagen in de tank met lage temperatuur loopt door de zonnecollector van de energiecentrale, waar deze wordt opgewarmd en naar de tank met hoge temperatuur wordt gestuurd. Vloeistof opgeslagen bij een hoge temperatuur wordt door een warmtewisselaar gestuurd die stoom produceert, die vervolgens wordt gebruikt om elektriciteit te produceren in de generator. En als het eenmaal door de warmtewisselaar is geweest, de vloeistof keert dan terug naar de tank met lage temperatuur.

EEN indirect systeem met twee tanks functioneert in principe hetzelfde als het directe systeem, behalve dat het werkt met verschillende soorten warmteoverdrachtsvloeistoffen, meestal die die duur zijn of niet bedoeld zijn voor gebruik als opslagvloeistof. Om dit te overwinnen, indirecte systemen voeren vloeistoffen met een lage temperatuur door een extra warmtewisselaar.

In tegenstelling tot de tweetanksystemen, de thermocline-systeem met één tank slaat thermische energie op als een vaste stof, meestal kiezelzand. In de enkele tank, delen van de vaste stof worden bij lage tot hoge temperaturen bewaard, in een temperatuurgradiënt, afhankelijk van de vloeistofstroom. Voor opslagdoeleinden, hete warmteoverdrachtsvloeistof stroomt in de bovenkant van de tank en koelt af naar beneden, verlaten als een lage temperatuur vloeistof. Om stoom op te wekken en elektriciteit te produceren, het proces wordt omgekeerd.

Thermische zonnesystemen die minerale olie of gesmolten zout als warmteoverdrachtsmedium gebruiken, zijn uitstekend geschikt voor TES, maar helaas zonder verder onderzoek, systemen die op water/stoom draaien, kunnen geen thermische energie opslaan. Andere vorderingen op het gebied van warmteoverdrachtsvloeistoffen zijn onder meer onderzoek naar alternatieve vloeistoffen, het gebruik van faseovergangsmaterialen en nieuwe concepten voor thermische opslag, allemaal in een poging om de opslagkosten te verlagen en de prestaties en efficiëntie te verbeteren.

Thermische Zonnekassen