Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) mühendisler, parabolik oluk güneş enerjisi santrallerinde ısı transfer ortamı olarak erimiş tuzun kullanılması yönünde önemli bir adım attı. Évora Üniversitesi ve endüstriyel ortaklarla birlikte, DLR Güneş Araştırmaları Enstitüsü’nden bir ekip, Portekiz’deki parabolik oluk test tesisi Évora’nın güneş enerjisi alanını ilk kez erimiş tuzla çalıştırdı. Yenilikçi teknoloji, güneş termik santrallerinin maliyetlerini daha da düşürmeye yardımcı olur. Termik güneş enerjisi santralleri, entegre depolamaları ile günün her saati büyük miktarlarda güneş enerjisi üretebilen tek teknolojidir.
Daha yüksek verimlilik için ısı transfer malzemesi olarak yağ yerine tuz
Son teknoloji ürünü ticari parabolik oluk enerji santralleri, ısı transfer ortamı olarak özel bir termal yağ kullanır. Yağ, aynalar tarafından yoğunlaştırılan güneş ışınımını emer, ısıya dönüştürür ve elektrik üretmek için bir ısı depolama tesisine veya buhar türbinine borular. Erimiş tuzla doldurulmuş ısı akümülatörü, ısıyı 560 santigrat dereceye varan sıcaklıklarda on iki saat süreyle depolayabilir ve elektrik talebi arttığında tekrar serbest bırakabilir. Santral, ısıyı yağdan depolama tankına aktarmak için ısı eşanjörlerine ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, termal enerjinin bir kısmı daha sonra elektriğe dönüştürülmek üzere kaybolur. Ek olarak, yağın yaklaşık 400 santigrat derecelik olası maksimum çalışma sıcaklığı, enerji dönüşümünün verimliliğini sınırlar. Bu nedenle araştırma ve endüstri, elektrik üretim maliyetini azaltmak için güneş enerjisi santrallerindeki sıcaklıkları daha da artırmanın yollarını arıyor.
Parabolik oluklu enerji santrallerinde sıcaklıkları artırmanın ümit verici bir yolu, erimiş tuzun sadece bir ısı depolama ortamı olarak değil, aynı zamanda kollektör alanında bir ısı taşıma ortamı olarak kullanılmasıdır. Erimiş tuzun bileşimine bağlı olarak, termal yağdan 565 santigrat dereceye kadar çok daha yüksek sıcaklıkları emebilir. Diğer bir avantaj: Depolama tankları doğrudan güneş alanından gelen erimiş tuzla doldurulabilir ve daha önce gerekli olan ısı eşanjörüne artık ihtiyaç duyulmaz.
Erimiş tuzu bir ısı transfer sıvısı olarak kullanırken karşılaşılan teknik bir zorluk, tüm boru hatlarının iz ısıtmasıdır: böylece sıcak erimiş tuz sistem dolduğunda katılaşmaz, elektrikli iz ısıtmanın tüm tuz taşıyan bileşenleri önceden ısıtması gerekir.
Sistemin 300 santigrat derecede ilk dolumu ve test çalışması başarılı
Mühendisler, 300 santigrat derecelik bir başlangıç sıcaklığından başlayarak çalışma sıcaklığını kademeli olarak 500 santigrat dereceye çıkarmak istiyorlar. Güneş alanında daha yüksek sıcaklıklar, güneş enerjisinin ısıya ve ısının elektriğe dönüştürülmesinde daha yüksek verim sağlayarak elektrik üretim maliyetlerini düşürür.
DLR Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü Akışkan Sistemleri Grubu Başkanı Dr Jana Stengler, ilk testin sonuçları hakkında şunları söyledi: “İlk dolumun nasıl gittiğinden çok memnunuz. Şimdi bir sonraki hedef, sırayla işletim deneyimi kazanmak. normal çalışmayı ve ayrıca kritik çalışma durumlarını test etmek için diğer tüm bileşenleri adım adım erimiş tuzla doldurmak.”
sponsorlar ve proje katılımcıları
Araştırma projesi, Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı (BMWi) tarafından finanse edilen “Yüksek Performanslı Solar 2” araştırma projesinin bir parçasıdır. Proje, proje yönetim ajansı Jülich PtJ tarafından destekleniyor.
Projede DLR’nin yanı sıra TSK Flagsol, YARA, Rioglass, Steinmüller Engineering, eltherm ve RWE de yer alıyor. Évora Erimiş Tuz Platformu’nun (EMSP) sahibi olan Évora Üniversitesi, işletme kadrosu ve bilimsel kadrosu ile tesis altyapısının inşasını ve işletilmesini desteklemektedir.
Daha yüksek verimlilik için ısı transfer malzemesi olarak yağ yerine tuz
Son teknoloji ürünü ticari parabolik oluk enerji santralleri, ısı transfer ortamı olarak özel bir termal yağ kullanır. Yağ, aynalar tarafından yoğunlaştırılan güneş ışınımını emer, ısıya dönüştürür ve elektrik üretmek için bir ısı depolama tesisine veya buhar türbinine borular. Erimiş tuzla doldurulmuş ısı akümülatörü, ısıyı 560 santigrat dereceye varan sıcaklıklarda on iki saat süreyle depolayabilir ve elektrik talebi arttığında tekrar serbest bırakabilir. Santral, ısıyı yağdan depolama tankına aktarmak için ısı eşanjörlerine ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, termal enerjinin bir kısmı daha sonra elektriğe dönüştürülmek üzere kaybolur. Ek olarak, yağın yaklaşık 400 santigrat derecelik olası maksimum çalışma sıcaklığı, enerji dönüşümünün verimliliğini sınırlar. Bu nedenle araştırma ve endüstri, elektrik üretim maliyetini azaltmak için güneş enerjisi santrallerindeki sıcaklıkları daha da artırmanın yollarını arıyor.
Parabolik oluklu enerji santrallerinde sıcaklıkları artırmanın ümit verici bir yolu, erimiş tuzun sadece bir ısı depolama ortamı olarak değil, aynı zamanda kollektör alanında bir ısı taşıma ortamı olarak kullanılmasıdır. Erimiş tuzun bileşimine bağlı olarak, termal yağdan 565 santigrat dereceye kadar çok daha yüksek sıcaklıkları emebilir. Diğer bir avantaj: Depolama tankları doğrudan güneş alanından gelen erimiş tuzla doldurulabilir ve daha önce gerekli olan ısı eşanjörüne artık ihtiyaç duyulmaz.
Erimiş tuzu bir ısı transfer sıvısı olarak kullanırken karşılaşılan teknik bir zorluk, tüm boru hatlarının iz ısıtmasıdır: böylece sıcak erimiş tuz sistem dolduğunda katılaşmaz, elektrikli iz ısıtmanın tüm tuz taşıyan bileşenleri önceden ısıtması gerekir.
Sistemin 300 santigrat derecede ilk dolumu ve test çalışması başarılı
Mühendisler, 300 santigrat derecelik bir başlangıç sıcaklığından başlayarak çalışma sıcaklığını kademeli olarak 500 santigrat dereceye çıkarmak istiyorlar. Güneş alanında daha yüksek sıcaklıklar, güneş enerjisinin ısıya ve ısının elektriğe dönüştürülmesinde daha yüksek verim sağlayarak elektrik üretim maliyetlerini düşürür.
DLR Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü Akışkan Sistemleri Grubu Başkanı Dr Jana Stengler, ilk testin sonuçları hakkında şunları söyledi: “İlk dolumun nasıl gittiğinden çok memnunuz. Şimdi bir sonraki hedef, sırayla işletim deneyimi kazanmak. normal çalışmayı ve ayrıca kritik çalışma durumlarını test etmek için diğer tüm bileşenleri adım adım erimiş tuzla doldurmak.”
sponsorlar ve proje katılımcıları
Araştırma projesi, Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı (BMWi) tarafından finanse edilen “Yüksek Performanslı Solar 2” araştırma projesinin bir parçasıdır. Proje, proje yönetim ajansı Jülich PtJ tarafından destekleniyor.
Projede DLR’nin yanı sıra TSK Flagsol, YARA, Rioglass, Steinmüller Engineering, eltherm ve RWE de yer alıyor. Évora Erimiş Tuz Platformu’nun (EMSP) sahibi olan Évora Üniversitesi, işletme kadrosu ve bilimsel kadrosu ile tesis altyapısının inşasını ve işletilmesini desteklemektedir.