Centrale Solare

Argument

În plină evoluţie tehnică a planetei, constatăm că mai mult de jumătate din populaţia lumii trăieşte fără acces la reţelele electrice, adică nu utilizează energia electrică.

O soluţie reală pentru electrificarea zonelor izolate constă in utilizarea instalaţiilor de transformare a energiei solare în energie electrică. S-a dovedit deseori că aceasta este cea mai bună soluţie tehnico-economică pentru a extinde serviciile electricitaţii şi în astfel de situaţii.

Compania franceză TENESOL, firmă specializată în generarea electricitaţii în sistem solar-fotovoltaic încă din anul 1983 şi recunoscută internaţional ca lider al energiei fotovoltaice, propune soluţii pentru aceste situaţii: generatoarele solare-fiabile şi ecologice care raspund acestor cerinţe.

Articolul prezintă scopurile care trebuie atinse prin automatizarea instalaţiilor solare şi regimurile de funcţionare automată ale acestora, dependente de cantitatea de energie solară captată la un moment dat.

Funcţionarea automată a instalaţiilor de preparare a.c.c. şi de încălzire presupune existenţa unui sistem de automatizare a instalaţiei solare şi a unui sistem de automatizare a cazanului.

Cele două sisteme de automatizare sunt distincte dar functionează cuplate prin intermediul mărimilor măsurate din procesele de încălzire conduse.

Se precizează posibilitaţile de funcţionare automată a instalaţiilor solare pentru diferite variante de scheme hidraulice adoptate.

Se prezintă cerinţele impuse funcţionării automate a instalaţiilor solare pentru prepararea a.c.c. şi se detaliază funcţionarea automată a pompei din circuitul captatoarelor solare.

În final sunt prezentate recomandările pentru cablarea electrică a echipamentelor de automatizare a instalaţiilor solare.

Principiul de transformare a energiei solare în energie electrică se bazează pe aşa numitul “efect fotoelectric“, adică pe prioritatea unor metale de a emite electroni atunci cand sunt supuse unui flux luminos.

Aparatele construite după acest principiu se numesc “ celule fotoelectrice”, acestea, supuse unui flux de lumină, asigură la borne o diferenţă de potenţial datorită emisiei de electroni a stratului fotoelectric către stratul metalic, foarte bun conducător.

Descoperirea de noi posibilităţi de transformare economică în energie electrică a unor forme de energie mai puţin utilizate în prezent, cum ar fi energia nucleară, eoliană, solară, geotermică.

Centrale solare

O centrală solară este o centrală electrică funcţionând pe baza energiei termice rezultată din absorbţia energiei radiaţiei solare. Centralele solare termice, în funcţie de modul de construcţie pot atinge randamente mai mari la costuri de investiţii mai reduse decât instalaţiile pe bază de panouri solare fotovoltaice, necesită în schimb cheltuieli de întreţinere mai mari şi sunt realizabile doar pentru puteri instalate depăşind un anumit prag minim. Totodatată sunt exploatabile economic doar în zone cu foarte multe zile însorite pe an.

Pentru utilizarea energiei conţinute în radiaţia solară în scopul producerii de energie electrică s-au conceput mai multe metode. Tehnologiiile rezultate se impart în două mari grupe în funcţie de utilizarea energiei radiaţiei concentrate într-un spaţiu restrâns, sau utilizare fără concentrare.

Cap. 1. Centrale solare termice cu concentrarea radiaţiei solare directe.

Ilustraţie ce prezintă prin mărimea pătratelor roşii suprafaţa deşertică ce ar fi suficientă pentru acoperirea necesarului de energie: Globală, a Europei, a Germaniei

Aceste centrale utilizează oglinzi concave pentru a concentra razele solare pe suprafaţa absorbantă. Oglinda sau suprafaţa absorbantă îşi vor modifica orientarea în funcţie de poziţia soarelui. Centralele solare cu jgheaburi parabolice colectează energia cu oglinzi distribuite pe suprafeţe mari ce concentrează radiaţia pe suprafeţe absorbante situate în centrul focal al fiecărei oglinzi, pe când cele cu turn, toate oglinzile au acelaşi punct focal situat în turn. În diverse studii realizate spre exemplu la Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) şi Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC) se previzionează un potenţial însemnat în aceste modalităţi de obţinere economică a energiei în zonele deşertice din Africa de Nord şi Orientul Mijlociu precum şi în transportul cu pierderi reduse (HVDC) spre Europa. Sistemele de generare de abur se pot compatibiliza cu cele solare pentru compensare reciprocă şi economisirea în acest mod a combustibililor convenţionali din termocentrale. În centrale solare independente, oscilaţiile datorate condiţiilor atmosferice pot fi compensate cu ajutorul unor rezervore de înmagazinare a căldurii, sau utilizând purtători de energie alternativă.

1.1 Centrale solare cu câmpuri de colectoare

Câmpul de colectoare ale centralei este compus din mai multe jgheburi parabolice sau colectoare Fresnel legate în paralel şi numite concentratoare liniare. Construirea de câmpuri de colectoare paraboloide este deasemenea posibilă, dar vizavi de concentratoarele liniare sunt foarte costisitoare. În ceea ce priveşte instalaţiile cu jgheburi parabolice acestea sunt deja în exploatare comercială.

În câmpul de colectoare se produce încălzirea unui agent termic care poate fi ulei mineral sau abur supraîncălzit. La instalaţiile cu ulei se poate atinge o temperatură de până la 390°C care într-un schimbător de căldură va genera aburi. Dacă agentul termic este abur(instalaţii de tip DISS = Direct Solar Steam), atunci nu este nevoie de schimbător de căldură, aburul fiind generat direct în conductele de absorbţie. În acest caz este posibilă atingerea de temperatri de peste 500°C. Aburul astfel generat este colectat şi alimentează o turbină cu aburi la care este cuplat un generator de energie electrică.