Төвлөрсөн нарны эрчим хүч (CSP): Фотоволтайкаас гадна нарны эрчим хүчний өөр хувилбар технологи

1. Нарны эрчим хүчний хэрэглээний өөрчлөлтийн тухай танилцуулга

 

Төвлөрсөн нарны эрчим хүч (CSP) нь уламжлалт фотоволтайк (PV) системээс ялгаатай нарны эрчим хүчийг ашиглах хувиргах аргыг илэрхийлдэг. Хагас дамжуулагч материалыг ашиглан нарны гэрлийг шууд цахилгаан болгон хувиргадаг PV-ээс ялгаатай нь CSP нь нарны гэрлийг хүлээн авагч дээр төвлөрүүлэхийн тулд толь эсвэл линз ашигладаг бөгөөд цахилгаан үйлдвэрлэхийн тулд термодинамик циклийг удирддаг дулааныг үүсгэдэг. Энэхүү дулааны энерги хадгалах (TES) чадвар нь CSP станцуудад шөнийн эсвэл үүлэрхэг нөхцөлд ч гэсэн дамжуулах боломжтой эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь PV системийн чухал хязгаарлалтыг шийдвэрлэдэг.

 

JZP Energy Innovations компанид бид CSP-ийг ирээдүйн эрчим хүчний холимог, ялангуяа нарны цацрагийн өндөр түвшинтэй бүс нутгуудын тулгын чулуу гэж үздэг. Бидний судалгаа, хөгжүүлэлтийн ажил нь үр ашгийг дээшлүүлэх, зардлыг бууруулах, эрлийз эрчим хүчний системтэй жигд нэгтгэхийн тулд CSP технологийг хөгжүүлэхэд чиглэгддэг.

 

2. CSP-ийн гол технологиуд: Шугаман системээс цамхагийн систем хүртэл

 

CSP системийг оптик төвлөрлийн арга болон хүлээн авагчийн загвараар нь ангилдаг:

 

1. a) Параболик Товш цуглуулагч (PTC)​

 

Хамгийн боловсронгуй CSP технологи болох PTC нь хайлсан давс гэх мэт дулаан дамжуулах шингэн (HTF) агуулсан хүлээн авагч хоолой дээр нарны гэрлийг төвлөрүүлэхийн тулд шугаман параболик толь ашигладаг. 400°C хүртэл температурт ажилладаг PTC системүүд нь байгалийн хийн станцтай эрлийз тохиргоонд тохиромжтой бөгөөд суурь ачааллын цахилгаан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.

 

1. б) Нарны эрчим хүчний цамхаг (SPT)​

 

SPT нь цамхагийн орой дээрх төв хүлээн авагч дээр нарны гэрлийг төвлөрүүлэхийн тулд гелиостат (хяналтын толь)-ын массивыг ашигладаг. Концентрацийн харьцаа 1000×-ээс хэтэрсэн тул SPT нь хүлээн авагчийн температурыг 500–1000°C хүртэл хүргэдэг бөгөөд энэ нь термодинамикийн үр ашгийг дээшлүүлж, хэт чухал CO₂ турбин гэх мэт дэвшилтэт эрчим хүчний мөчлөгтэй нийцтэй байдлыг бий болгодог.

 

1. в) Шугаман Фреснелийн тусгал (LFR)​

 

LFR системүүд нь үр ашгийг хадгалахын зэрэгцээ хөрөнгийн зардлыг бууруулахын тулд шугаман сегментүүдэд байрлуулсан хавтгай толь ашигладаг. Тэдгээрийн модульчлагдсан загвар нь үйлдвэрлэлийн процессын халаалт эсвэл давсгүйжүүлэх зэрэг төвлөрсөн бус хэрэглээнд тохиромжтой.

 

1. d) Аяга таваг жигнэх систем

 

Аяга тавагны системүүд нь параболик таваг ашиглан нарны гэрлийг Стирлинг хөдөлгүүрт холбогдсон хүлээн авагч дээр төвлөрүүлж, 31-32%-ийн дээд үр ашгийг хүртдэг. Эдгээр системүүд нь тархсан үйлдвэрлэлд, ялангуяа алслагдсан бүс нутагт онцгой сайн ажилладаг.

 

3. CSP-ийн фотовольтаиктай харьцуулахад өрсөлдөх давуу талууд

 

PV нь орон сууцны болон арилжааны зах зээлд ноёрхож байгаа ч CSP нь дараах өвөрмөц давуу талуудыг санал болгодог.

 

1. а) Эрчим хүч хадгалах интеграци

 

CSP-ийн TES системүүд нь ихэвчлэн хайлсан давс ашигладаг бөгөөд 6-12 цагийн цахилгаан дамжуулах боломжтой. Жишээлбэл, Ойрхи Дорнод дахь JZP-ийн эрлийз CSP-PV төслүүд нь оргил эрэлтийн үед сүлжээний хангамжийг тогтворжуулахын тулд 8 цагийн хайлсан давс хадгалах системийг ашигладаг.

 

1. б) Өндөр температурын хэрэглээ

 

CSP нь 500°C-аас дээш температурт дулаан үүсгэх чадвар нь үйлдвэрлэлийн нүүрстөрөгчгүйжүүлэхэд тохиромжтой болгодог. JZP нь CSP-ээр удирддаг уурын шинэчлэлийг устөрөгч үйлдвэрлэх зорилгоор туршиж байгаа бөгөөд энэ нь чулуужсан түлшнээс хамаарлыг бууруулж байна.

 

1. в) Эрлийзжүүлэлтийн боломж​

 

CSP үйлдвэрүүд нь байгалийн хий эсвэл биомасстай хамт гал асаах боломжтой бөгөөд ингэснээр уян хатан байдлыг сайжруулдаг. Мароккод JZP-ийн CSP үйлдвэр нь 24/7 үйл ажиллагааг хангахын тулд биохий нэгтгэдэг бөгөөд ингэснээр хязгаарлалтыг багасгадаг.

 

4. JZP-ийн сорилтууд ба инновациуд
5. а) Зардлын бууралт

 

CSP-ийн цахилгаан эрчим хүчний тэгшитгэсэн өртөг (LCOE) нь толины нарийвчлал болон хүлээн авагчийн бат бөх чанарын дэвшлийн ачаар 2010 онд 0.36 ам.доллар/кВт.ц байсан бол 2023 онд 0.11 ам.доллар/кВт.ц болж буурсан. JZP-ийн патентлагдсан толин бүрхүүлийн технологи нь ойлтын алдагдлыг 15%-иар бууруулж, зардлыг улам бүр бууруулж байна.

 

1. б) Хуурай бүс нутагт өргөжүүлэх боломж

 

CSP нь цөлийн орчинд цэцэглэн хөгждөг боловч элсний элэгдэл зэрэг бэрхшээлүүд байсаар байна. JZP-ийн зэврэлтээс хамгаалах хүлээн авагчийн бүрхүүл болон автомат толь цэвэрлэх систем нь эдгээр асуудлыг шийдэж, хатуу ширүүн уур амьсгалд 95%-ийн ажиллах хугацааг баталгаажуулдаг.

 

1. в) Сүлжээний интеграци

 

CSP-ийн диспетчерийн чадвар нь сэргээгдэх эрчим хүчний шаардлагад нийцдэг. JZP-ийн “CSP-as-a-Service” загвар нь салхи, нарны эрчим хүч зэрэг завсарлагатай сэргээгдэх эрчим хүчийг тэнцвэржүүлж, цахилгаан эрчим хүчний өргөтгөх боломжтой хадгалах шийдлүүдийг санал болгодог.

 

5. Ирээдүйн төлөв: Цэвэр тэг ертөнцөд CSP

 

2050 он гэхэд CSP нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний 25%-ийг хангах боломжтой бөгөөд Хойд Африк болон АНУ-ын баруун өмнөд хэсэгт хэрэгжүүлж буй төслүүд тэргүүлэх байр суурь эзэлж байна. JZP нь CSP-ийн үүргийг бататгах нээлтүүдийг анхлан хийж байна:

 

Бөөмд суурилсан хүлээн авагч: Хайлсан давсыг керамик бөөмсөөр орлуулснаар 1000°C температурт ажиллах боломжтой болж, мөчлөгийн үр ашгийг 50% хүртэл нэмэгдүүлдэг.

 

Холимог нарны түлш: CSP-ээр үүсгэгдсэн дулааныг ногоон устөрөгч болон синтетик түлш үйлдвэрлэхэд ашиглаж байгаа бөгөөд улирлын чанартай эрчим хүч хадгалах шийдлүүдийг санал болгож байна.

 

Хиймэл оюун ухаанаар оновчтой болгосон үйлдлүүд: Машин сургалтын алгоритмууд нь гелиостатын хяналт болон дулааны хадгалалтыг оновчтой болгож, усны хэрэглээг багасгахын зэрэгцээ гаралтыг хамгийн их байлгах боломжийг олгодог.

 

6. Дүгнэлт

 

Төвлөрсөн нарны эрчим хүч нь өргөтгөх чадвар, хадгалалт, үйлдвэрлэлийн хэрэглээг хослуулснаар нарны эрчим хүчний хязгаарлалтыг давж гардаг. JZP Energy Innovations компанид бид CSP-ийг хамгийн сүүлийн үеийн судалгаа, хөгжүүлэлтээр дамжуулан урагшлуулах, дэлхийн тогтвортой эрчим хүч рүү шилжих шилжилтэд түүний гол үүргийг хангахад чиглэгддэг.

 

Илүү гэрэл гэгээтэй, илүү уян хатан эрчим хүчний ирээдүйг бүрдүүлэхэд бидэнтэй нэгдээрэй.