Einführung
Lineare Konzentratoren sind eine Art von thermischen Kraftwerken, die zur Stromerzeugung genutzt werden. Diese Kraftwerke gehören zur Familie der erneuerbaren Energien und haben aufgrund steigender Kohlepreise und technologischer Fortschritte in der Branche an Bedeutung gewonnen. Dennoch sind lineare Konzentratoren relativ neu und tragen nur einen sehr geringen Anteil zur weltweiten Stromversorgung bei (<0,2%). Sie zeigen jedoch ein erhebliches Potenzial für eine breitere Anwendung und Weiterentwicklung.
Prozessbeschreibung
Sonnenlicht wird auf ein zentrales Rohr fokussiert, das in der Mitte einer Reihe von parabolischen Spiegeln positioniert ist. Das konzentrierte Licht erhitzt das durch das zentrale Rohr fließende Wärmeträgermedium (z.B. Thermalöl, Wasser). Es ist möglich, Wasser direkt zu verdampfen und den Dampf dann zur Turbine zu leiten oder die Wärme des Thermalöls zu nutzen, um Wasser in einem separaten System zu erhitzen, das dann zu Dampf wird.
Die ab diesem Punkt beschriebene Methode bezieht sich auf ein System, das Thermalöl verwendet.
Das erhitzte Thermalöl verlässt den Speichertank und durchläuft einen Dampferzeuger (Wärmetauscher). Wasser wird durch das Öl erhitzt, bis es zu Dampf wird. Der Dampf wird dann zu einer Dampfturbine geleitet und das abgekühlte Thermalöl wird in einen Speichertank zurückgeführt.
Der Dampf tritt in die Dampfturbine ein und bringt sie zum Rotieren, während er durch die Schaufeln strömt. Die Dampfturbine ist über ein Getriebe mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt. Der Dampf wird dann durch einen Kondensator kondensiert und zurück zum Dampferzeuger gepumpt, wo er erneut zu Dampf wird.
Der vom Generator erzeugte Strom wird zu einem Transformator geleitet, wo die Spannung erhöht wird. Der elektrische Strom wird dann durch ein Freiluft-Schaltfeld in das nationale Netz eingespeist. Die Erhöhung der Spannung reduziert Verluste bei der Verteilung des Stroms im nationalen Netz.
Modulare Kühltürme werden verwendet, um den Dampf wieder zu Kondensat zu kühlen. Kaltes Kühlwasser wird vom Kühlturm zum Kondensator geleitet, wo es durch den Dampf erhitzt wird. Der Dampf ändert seinen Zustand und wird zu Kondensat. Das erhitzte Kühlwasser wird dann zum Kühlturm zurückgeführt, wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
3D-Modell-Details
Dieses 3D-Modell zeigt alle Hauptkomponenten eines typischen linearen Konzentrators, darunter:
- Linearer Konzentrator.
- Speichertank für heißes Thermalöl.
- Speichertank für kaltes Thermalöl.
- Pumpen.
- Dampferzeuger.
- Dampfturbine.
- Transformator.
- Kondensator.
- Freiluft-Schaltfeld.
Funktionsweise von linearen konzentrierten Solarenergieanlagen (CSP)
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Online-Video-Kurs zu Mechanik und Elektrotechnik erklärt.