Kuidas Päikese Soojusenergia Töötab

{h1}

Päikeseenergia võib energiatootmist muuta. Tutvuge WordsSideKick.comi päikese soojusenergiaga.

Enamik meist ei mõtle palju sellest, kust meie elektrit saab, vaid see, et see on saadaval ja rikkalik. Fossiilkütuste, nagu kivisüsi, nafta ja maagaas põletades, tekitatav energia tekitab süsinikdioksiidi, lämmastikoksiidide ja vääveloksiidide - gaasi teadlased arvavad, et nad aitavad kaasa kliimamuutustele. Päikeseenergia (soojuse) energia on süsinikuvaba, taastuv alternatiiv võimule, mida me genereerime koos fossiilkütustega, nagu kivisüsi ja gaas. See pole ka tulevikku. Aastatel 1984-1991 asutasid Ameerika Ühendriigid üheksa sellist taimet California mojave kõrbes ja täna annavad nad ikkagi 354 megavatti aastas koguvõimsust, mida kasutatakse 500 000 Californias kodus [allikas: Hutchinson]. Sellel on usaldusväärne võim. 2008. aastal, mil kuus päeva pikkune nõudlikkus nõudis elektrivõrku ja põhjustas elektri katkestusi Californias, jätkasid need päikeseenergiajaamad 110-protsendilise võimsusega [allikas: Kanellos].

Kas teate, kus tehnoloogia on olnud sellest ajast peale? 1990. aastatel, kui maagaasi hinnad langesid, oli ka huvi päikese soojusenergia vastu. Kuid täna on tehnoloogia valmis tagasitulekuks. Ameerika Ühendriikide riiklikud taastuvenergia laboratooriumid on hinnanud, et päikese soojusenergia võib pakkuda sadu gigavati elektrienergiat, mis moodustab USA-s üle 10 protsendi nõudlusest [allikas: LaMonica].

Loksake päikesepaneelide pilti peast - selline nõudlus nõuab elektrijaamad. Päikesest energia saamiseks on kaks peamist võimalust. Fotogalvaaniline (PV) ja päikeseenergia kontsentreerimine (CST), mida tuntakse ka kui päikeseenergia (CSP) tehnoloogiate kontsentreerimist.

PV teisendab päikesevalgust otse elektrisse. Need päikeseelemendid leitakse tavaliselt jõuallikana, näiteks kelladest, päikeseprillidest ja seljakottidest, samuti kaugemates piirkondades võimsuse pakkumisega.

Päikeseenergia tehnoloogia on suhteliselt suur. Suur erinevus PV-ist on see, et päikese soojusjaamad toodavad elektrit kaudselt. Päikesekiiretelt soojust kogutakse ja kasutatakse vedeliku kuumutamiseks. Kuumutatavast vedelikust toodetud aur töötab generaatorina, mis toodab elektrit. See on sarnane fossiilkütuseid kasutavate elektrijaamade tööle, välja arvatud juhul, kui auru toodetakse kogutud soojuse asemel fossiilkütuste põletamisest.

Kuidas päikese soojusenergia töötab: töötab

Solar Thermal Systems

Paraboolsed kastmed, nagu Colorado'is kasutatud, keskenduvad päikeseenergiale kõrgetele temperatuuridele.

Paraboolsed kastmed, nagu Colorado'is kasutatud, keskenduvad päikeseenergiale kõrgetele temperatuuridele.

Päikeseenergia süsteemid on kahte tüüpi: passiivsed ja aktiivsed. Passiivne süsteem ei vaja seadmeid, näiteks siis, kui soojust koguneb teie autosse, kui see jääb pargitud päikese käes. Aktiivne süsteem vajab päikese kiirguse imamiseks ja kogumiseks mõnda võimalust ning seejärel säilitab selle.

Päikeseküttel töötavad soojuselektrijaamad on aktiivsed süsteemid ja mõnede tüüpide olemasolul on mõned peamised sarnasused: peeglid peegeldavad ja kontsentreerivad päikesevalgust ning vastuvõtjad koguvad päikeseenergiat ja muudavad selle soojusenergiasse. Sellest soojusenergia tootmiseks saab kasutada generaatorit.

Kõige tavalisem päikeseenergiajaamade tüüp, sealhulgas need taimed Californias Mojave kõrbes, kasutavad a paraboolne küngas päikese kiirguse kogumise disain. Neid kollekkoreid nimetatakse lineaarsete kontsentratsioonisüsteemidena ja suurimad on võimelised genereerima 80 megavatti elektrit [allikas: Ameerika Ühendriikide energeetikaministeerium]. Need on kujundatud nagu pooltoru, mida näete lumelauaga sõitmiseks või rula-sõidu jaoks ning millel on lineaarsed, paraboolikujulised reflektorid, mis on kaetud enam kui 900 000 peegliga, mis on suunatud põhja-lõuna suunas ja suudavad pöörata päikese käes, kui see liigub ida poole päeval läänes. Selle kuju tõttu saab selline taim saavutada töötemperatuuri umbes 750° F (400° C), keskendades päikesekiirteid 30 kuni 100 korda nende normaalsest intensiivsusest soojusülekande vedelikele või vee / auruga täidetud torudele [allikas: Energy Information Administration]. Kuum vedelikku kasutatakse auru tootmiseks ja aur, seejärel keerutab turbiini, mis annab elektrienergia generaatorile võimsuse.

Ehkki paraboolsed küna konstruktsioonid võivad töötada täisvõimsusel päikeseelektrijaamadena, kasutatakse neid sagedamini päikese- ja fossiilkütuste hübriidina, lisades fossiilkütuse võimsust varundina.

Päikeseenergia torni süsteemid on veel üks päikeseenergia süsteem. Power towers tuginevad tuhandeid heliostaadid, mis on suured, lamedad päikesekiirguse peeglid, keskenduma ja keskendama päikese kiirgust ühele torni paigaldatud vastuvõtjale. Sarnaselt paraboolsetele süvenditele kuumutatakse vastuvõtjas kuumutusvedelikku või vett / auru (võimsustornid suudavad aga päikeseenergia kontsentreerida kuni 1500 korda), mis muundatakse lõpuks auruks ja kasutatakse elektri tootmiseks turbiiniga ja generaator.

Võimsustornide disainilahendused on veel arenemas, kuid mõni päev võiks realiseerida võrguga ühendatud elektrijaamadena, mis toodavad torni kohta umbes 200 megavatti elektrit.

Kolmas süsteem on päikeseenergia tass / mootor. Võrreldes paraboolsete soone- ja jõutornidega on nõude süsteemid väiketootjad (umbes 3 kuni 25 kilovatti). Seal on kaks põhikomponenti: päikesekontsentraator (tass) ja võimsusmuundur (mootor / generaator). Nõu on suunatud päikesele ja jälgib seda ja kogub päikeseenergiat; see suudab selle energia keskenduda ligikaudu 2000 korda. Nõu ja mootori vahele jääb jahutusvedeliku (nagu vesinik või heelium) täidetud soojusvahetaja.See imab kontsentreeritud päikeseenergiat toidust, muudab selle kuumutamiseks ja saadab soojuse mootorisse, kus see saab elektrit.

Päikese soojusenergia

Päikeseenergia süsteemid on paljutõotav taastuvenergia lahendus - päike on külluslik ressurss. Välja arvatud juhul, kui see on öösel. Või kui päike blokeeritakse pilvekahju abil. Soojusenergia salvestamine (TES) süsteemid on kõrgsurvevedeliku mahutid, mida kasutatakse koos päikese soojusenergiaga, et taimed saaksid mitu tundi potentsiaalset elektrit panustada. Päikeseenergia säilitamine on päikeseelektrijaamade efektiivsuse oluline komponent.

Alates 1980-ndatest, mil ehitati esimesed päikeseenergiajaamad, testiti kolme esmast TES-tehnoloogiat: kahe tanki otsesüsteem, kahekanaliline kaudne süsteem ja ühe tanki termokliiniline süsteem.

Sees kahe tanki otsesüsteem, päikese soojusenergia salvestatakse otse samasse soojusülekande vedelikku, mis seda koguti. Vedelik jaguneb kaheks paakuks, üks paak hoiab seda madalal temperatuuril ja teine ​​kõrgel temperatuuril. Madala temperatuuriga paagis säilitatav vedelik kulgeb elektrijaama päikesepaneele, kus see uuesti kuumutatakse ja saadetakse kõrgtemperatuuri paaki. Kõrgtemperatuuril hoitav vedelik saadetakse läbi auru tootva soojusvaheti, mida seejärel kasutatakse generaatoris elektri tootmiseks. Ja siis, kui see on läbi soojusvaheti, siis pöördub vedelik tagasi madalama temperatuuriga mahutisse.

A. kahepaakne kaudne süsteem funktsioonid on põhimõtteliselt samasugused kui otsesüsteem, välja arvatud juhul, kui see töötab eri liiki soojusülekande vedelikega, tavaliselt need, mis on kallid või mitte mõeldud ladustamisvedelikuks. Nende ületamiseks suunavad kaudsed süsteemid madala temperatuuriga vedelikud täiendava soojusvaheti kaudu.

Erinevalt kahe tanki süsteemidest, ühe tanki termokliinide süsteem hoiab soojusenergiat tahke, tavaliselt kvartsliivana. Üksiku paagi sees hoitakse tahkete osade temperatuuri gradiendist sõltuvalt vedeliku voolust madala kuni kõrge temperatuuri. Säilitamise eesmärgil voolab kuuma soojusülekande vedelik paagi ülemisse ossa ja jahtub, kui see liigub allapoole, ja väljub madalatemperatuurilisest vedelikust. Auru tootmiseks ja elektrienergia tootmiseks on protsess ümber pööratud.

Päikeseküttesüsteemid, mis kasutavad mineraalõli või sulatatud soola kuumuskandjatena, on peamised TES-i jaoks, kuid kahjuks ilma edasiste uuringuteta on vee / auruga töötavad süsteemid võimelised säilitama soojusenergiat. Muud edusammud soojusülekande vedelikes hõlmavad alternatiivsete vedelike uurimist, kasutades faasimuutmismaterjale ja uudseid termilise ladustamise kontseptsioone, et vähendada ladustamiskulusid ja parandada jõudlust ja efektiivsust.

Päikese soojuslikud kasvuhooned

Lisa Kivirist ja John Ivanko seisavad päikeseenergia süsteemi kõrval, mis soojendab kasvuhooneid oma voodis ja hommikusöögis.

Lisa Kivirist ja John Ivanko seisavad päikeseenergia süsteemi kõrval, mis soojendab kasvuhooneid oma voodis ja hommikusöögis.

Idee kasutada soojuslikke materjale - materjale, mis suudavad hoida soojust - säilitada päikeseenergia on kasutatav enam kui lihtsalt suuremahuliste päikeseelektrijaamade ja ladustamisrajatiste jaoks. Idee võib töötada kasvuhoonega nagu tavaline asi.

Kõik kasvuhoonegajad püüavad päevas päikeseenergiat, tavaliselt lõunapoolse paigutuse ja kaldus katusega, et maksimeerida päikese käes. Aga kui päike langeb, mis on kasvataja? Päikeseenergia kasvuhooned suudavad seda termilist soojust säilitada ja kasutada seda kasvuhoonete soojendamiseks öösel.

Kivid, tsement ja vesi või veega täidetud tünnid saavad kõik kasutada tavaliste, passiivsete termiliste massmaterjalide (soojusvahetitena) abil, päevas päikese soojuse hõivamiseks päeva jooksul ja selle kiirgamist öösel tagasi.

Suuremad püüdlused? Rakenda samu ideid, mida kasutatakse päikese soojusenergia jõujaamades (kuigi palju väiksemal tasemel) ja teete oma aastaringseks kasvuks. Päikeseenergia kasvuhooned, mida kutsutakse ka aktiivseks päikese kasvuhooneks, nõuavad samu põhitõdesid nagu mis tahes muu päikeseenergia süsteem: päikesepaneel, veemahuti, toru või torustik (põrandal maetud), pumpa soojusülekandeseadme ( õhku või vett) pumba kollektorisse ja elektrit (või muud toiteallikat) pumba toiteks.

Ühes stsenaariumis tõmmatakse kasvuhoonete katte tipust kogunev õhk läbi torude ja põranda all. Päeva jooksul on see õhk kuum ja soojendab maapinda. Öösel juhitakse torudesse jaheda õhu. Soe alus kuumeneb jahedas õhu, mis omakorda soojendab kasvuhoone. Alternatiivina kasutatakse mõnikord ka soojusülekande vahendina vett. Vesi kogutakse ja päikeseküte soojendatakse välise mahutiga ja seejärel pumbatakse kasvuhoone soojendamiseks läbi torude.

Päikeseenergia korstnad

Päikeseenergialal on suur potentsiaal, sest tehnoloogia on juba kõik seal olemas.

Päikeseenergialal on suur potentsiaal, sest tehnoloogia on juba kõik seal olemas.

Nii nagu päikeseküttega kasvuhooned on võimalus igapäevaseks vajaduseks kasutada päikesekiirguse tehnoloogiaid, on päikeseenergia korstnad või termilised korstnad kasulik ka termilise massimaterjali jaoks. Termokarjused on passiivsed päikeseenergia ventilatsioonisüsteemid, mis tähendab, et need ei ole mehhaanilised. Mehaanilise ventilatsiooni näideteks on ventilaatorid ja kanalid, mis kasutavad ventilaatoreid ja kanaleid, et vältida kõrget õhku ja varustada värsket õhku. Konvektiivsete jahutuspõhimõtete abil võimaldavad termilised korstnad väljalülitamiseks kuuma õhu surudes õhku jahutades. See põhineb asjaolul, et kuum õhk tõuseb, vähendavad päeva jooksul soovimatut kuumust ja vahetavad sisemist (sooja) õhku välise (jahe) õhu jaoks.

Termokorstnad on tüüpiliselt valmistatud mustast õõnsast soojusmastist, mille ülaosas on õhk väljatõmbeks. Sissevooluavad on väiksemad kui väljalaskeavad ja asetatakse ruumis madalale ja keskmisele kõrgusele.Kui kuum õhk tõuseb, pääseb see läbi välise väljalaskeava kas väljastpoolt, avatud trepikäppi või anrija juurde. Nagu see juhtub, tõmbab uuendamine läbi sisselaskeavade jaheda õhu.

Ülemaailmse soojenemise, kütusekulude suurenemise ja energiavajaduse suurenemise tõttu eeldatakse, et energiavajadus kasvab peaaegu 335 miljoni barrelini naftat päevas, peamiselt elektrienergia jaoks [allikas: Meisen]. Ükskõik, kas suur või väike võrk võrku või väljalülitamiseks on üks päikese soojuselektrijaama suurtest asjadest, on see praegu olemas, ootamist ei ole. Päikeseenergia koondamine peegeldavate materjalidega ja elektrienergia ümberkujundamine võib kaasaegsete päikese soojusenergiajaamade puhul, kui need täna energiatootmise hädavajalikuks osaks võetakse, suuta hankida elektrit enam kui 100 miljonile inimesele järgmise 20 aasta jooksul [allikas: Brakmann]. Kõik ühest suurest taastuvatest allikatest: päike.

Kuidas Päikese Soojusenergia Töötab


Video Täiendada: Life Begins: Crash Course Big History #4.




Uurimistöö


Maa Mantli Mõjutab Merepinna Tõusutulemusi
Maa Mantli Mõjutab Merepinna Tõusutulemusi

Mida Sa Teed 26-Naelise Haigusega Maksaga? Anna See Meditsiinikoolile
Mida Sa Teed 26-Naelise Haigusega Maksaga? Anna See Meditsiinikoolile

Teadusuudised


Kas Ei Saa Harjutada 30 Minutit Täna? Iga Tegevus On Parem Kui Mitte
Kas Ei Saa Harjutada 30 Minutit Täna? Iga Tegevus On Parem Kui Mitte

Preschoolers'Id, Kes Arvavad, Et Õhuke On Ilus
Preschoolers'Id, Kes Arvavad, Et Õhuke On Ilus

Ancient Babylon: Mesopotamia Tsivilisatsiooni Keskus
Ancient Babylon: Mesopotamia Tsivilisatsiooni Keskus

Molekuli Suurusega
Molekuli Suurusega "Nanocars" Kiirgab Mikroskoopilise Võistlusürituse Eest

Asteroidid: Lõbusad Faktid Ja Teave Asteroidide Kohta
Asteroidid: Lõbusad Faktid Ja Teave Asteroidide Kohta


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2024 ET.WordsSideKick.com