Высокотемпературные коллекторы в солнечной энергетике

Для отопления помещений достаточно температуры ниже 95 ° С, поэтому используются плоские коллекторы. Из-за относительно высоких потерь тепла, плоский солнечный коллектор не достигнет температуры значительно выше 200 ° С. Такие температуры слишком низки для эффективного преобразования в электроэнергию.


Эффективность тепловых двигателей увеличивается с температурой источника тепла. Для достижения этой цели, в солнечных тепловых электростанциях, солнечная радиация концентрируется с помощью зеркал или линз, чтобы получить более высокие температуры. Такая технология называется - Концентрированная солнечная энергия (CSP). Практическим эффектом от высокой температуры является снижение размера коллектора и меньшее землепользование на единицу генерируемой мощности, снижение воздействия на окружающую среду.

Частьсолнечной комплекс Сан-Бернардино, штат Калифорния .             Часть солнечного комплекса в Сан-Бернардино, штат Калифорния, США

При повышении температуры, используются различные формы преобразования. До 600 ° С, паровые турбины, стандартной технологии, имеют КПД до 41%. Выше 600 ° С, газовые турбины становятся более эффективными. Более высокие температуры являются проблематичными, поскольку необходимы соответствующие материалы и технологии. Одно из предложений, при очень высоких температурах использовать жидкие соли фтора , примерно от 700 ° С до 800 ° С, тогда можно достичь 50% или больше теплового КПД. Более высокие рабочие температуры позволяют электростанции использовать сухие теплообменники, что важно в пустынях, где большие солнечные электростанции встречаются часто. Высокие температуры также делают аккумулирование тепла более эффективным, потому что больше ватт-часов хранятся на единицу жидкости.

СЭС во Франции          Солнечная печь в Одейо, во Франции может достигать  температуры 3500 ° С

Коммерческие системы концентрации солнечной тепловой мощности (CSP) были впервые разработаны в 1980-х годах. Самыми большими в мире солнечными тепловыми электростанциями в настоящее время являются Ivanpah Solar Power, мощностью 370 МВт, введенная в эксплуатацию в 2014 году, и СЭС электростанция на 354 МВт. Оба объекта расположены в пустыне Мохаве в Калифорнии, где было реализовано несколько других солнечных проектов. Еще одна солнечная электростанция Shams, была построена в 2013 году рядом с Абу-Даби , Объединенные Арабские Эмираты. Все остальные крупные CSP расположены либо в Соединенных Штатах или в Испании.

Солнечная электростанция Ivanpah                                                Ivanpah Solar Power в США

Основным преимуществом CSP является способность эффективно хранить тепло, что позволяет обеспечивать электроэнергией потребителей 24 часа в сутки. С учетом современных технологий, хранение тепла намного дешевле и эффективнее, чем хранение электроэнергии. Таким образом, CSP электростанция может производить электричество день и ночь.

CSP объекты используют материалы с высокой проводимостью, такие как медь для силовых кабелей, заземления и двигателей, а также в основном генераторе и высоковольтных трансформаторах.


Проблемой для использования CSP систем остается необходимость больших площадей.
Хотя только небольшой процент пустыни необходим для удовлетворения глобального спроса на электроэнергию, еще большая площадь должна быть покрыта зеркалами и линзами, чтобы получить значительное количество энергии. Важным способом, чтобы уменьшить стоимость является использование упрощение их конструкции.


Тем не менее, если сравнивать тепловые СЭС с местами добычи топливных полезных ископаемых. То последние занимают примерно в 2000 раз больше земельных площадей.