DOĞRUSAL YOĞUNLAŞTıRıCı (PARABOLIK OLUK. DOLAYLı ELEKTRIK ÜRETIMI GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "DOĞRUSAL YOĞUNLAŞTıRıCı (PARABOLIK OLUK. DOLAYLı ELEKTRIK ÜRETIMI GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ"

Erdem Büker
7 yıl önce
İzleme sayısı:

GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ DOLAYLı ELEKTRIK ÜRETIMI Doğrudan elektrik üretimi Dolaylı elektrik üretimi Olmak üzere iki farklı Grupta incelenmektedir.

1 GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ DOLAYLı ELEKTRIK ÜRETIMI Doğrudan elektrik üretimi Dolaylı elektrik üretimi Olmak üzere iki farklı Grupta incelenmektedir. Odaklayıcı sistemler kullanılarak güneş enerjisinin yoğunlaştırılması ile elde edilen ısıl enerji ile buhar üretimi yapılmakta,elde edilen buhar ile termik santrallerde türbin-jeneratör ünitesinde elektrik üretimi yapılmaktadır. Dolaylı elektrik üretimi sistemleri de, Doğrusal yoğunlaştırıcı (parabolik oluk tipi) kollektör sistemler Noktasal yoğunlaştırıcı kollektör sistemler Olmak üzere iki gruba ayrılır. DOĞRUSAL YOĞUNLAŞTıRıCı (PARABOLIK OLUK TIPI) KOLLEKTÖR SISTEMLER Kesiti parabolik olan ve doğrusal yoğunlaştırma yapan kollektör sistemlerdir. Parabolik oluğun iç kısmındaki yansıtıcı yüzeyler, güneş enerjisini paraboliğin odağında yer alan ve boydan boya uzanan siyah bir absorban boruya yansıtır. Güneş enerjisi bir doğru üzerinde yoğunlaştırılacağından tek boyutlu izleme sistemi yeterli olmaktadır. Bu sistemler genellikle, güneşin doğudan batıya hareketini izleyen tek eksenli bir izleme sisteminden oluşur. Kollektörün iç kısmındaki yansıtıcı yüzeyler, güneş enerjisini, kollektörün odağındaki boydan boya uzanan absorban boruya odaklarlar. Odakdaki boru ile toplanan ısı, elektrik üretimi için enerji santraline gönderilir. Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için orta derecede sıcaklık uygulamalarında kullanılır ( C). Parabolik güneş kollektörleri diğer termoelektrik sistemlere göre daha yaygın kullanıma sahiptir. Kaynak [11] Soğurucu borularda güneş enerjisinden 300 C'nin üzerinde sıcaklık elde edildiği için sirkülasyon akışkanı olarak bu sıcaklıklara dayanıklı ısıl yağlar kullanılır. 1

2 Alıcı borudaki yüksek sıcaklık nedeniyle gerçekleşen ısı kayıplarını azaltmak için, cam tüp ile alıcı boru arasındaki hava 0.1 atm vakumlanır [11]. Isıya dayanıklı cam tüpün geçirgenliği yüksektir. Işınım kayıplarını minimize etmek için yansıtıcı olmayan özelliktedir. Her kollektör grubu ayrı ayrı yerel kontrol üniteleri ile kontrol edilerek güneşin izlenmesi sağlanır. Kollektörlerde elde edilen ısıl enerji buhar üretim ünitelerine gönderilir. Buhar üretim ünitelerinde elde edilen buhar ile türbinlerde elektrik üretilir. Bu sistemlerde MW başına maliyet yaklaşık olarak 5 Milyon olup m2/mw alan gerekmektedir. Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemler uygulamada elektrik üretimi amacı ile kullanılmaktadır. Bu sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 354 MW gücündeki Kramer&Junction (Luz International) santralidir. Kaynak [11] NOKTASAL YOĞUNLAŞTıRıCı KOLLEKTÖR SISTEMLER İki boyutta güneşin izlenmesiyle noktasal yoğunlaştırma yaparak yüksek sıcaklıklar elde edilen sistemlerdir, PARABOLIK ÇANAK TIPI KOLLEKTÖR SISTEMLER Bu sistemler iki eksende güneşi izleyerek noktasal yoğunlaştırma yapan ve yüksek sıcaklıklara ulaşan sistemlerdir, Parabolik çanak sistemler Merkezi alıcı güç kuleli sistemler (Heliostat ) olmak üzere iki gruba ayrılır. Termal enerji, odak bölgesinden ısı transfer akışkanı ile termodinamik bir çevrime gönderilir. Veya odak bölgesine monte edilen bir Stirling makinesi ile elektrik enerjisine çevrilebilir. Çanak-Stirling bileşimiyle güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesinde % 30 civarında verime ulaşılmaktadır. Kaynak [11] DIĞER TEKNOLOJILERE GÖRE AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARı Parabolik çanak (Çanak-Stirling) tipi kollektör sistemler Noktasal odaklama yapan bu sistemlerde termik kayıp yoktur. Güneş yoğunlaştırma oranları yaklaşık olarak parabolik olukta 80 kule teknolojisinde 1000 iken bu teknolojide dir. Bu sistemde özel bir Stirling motor kullanılmaktadır. 10 kw için 1 milyon luk yatırım maliyeti ile oldukça pahalı bir teknolojidir. Kaynak [11] 2

3 MERKEZI ALıCı GÜÇ KULELI SISTEMLER (HELIOSTAT ) Merkezi alıcı sistemde, tek tek odaklama yapan ve heliostat adı verilen düzlemsel aynalardan oluşan bir alan, güneş enerjisini, bir kule üzerine monte edilmiş ve alıcı denilen ısı eşanjörüne yansıtır. Heliostatlar bilgisayar tarafından kontrol edilerek, alıcının devamlı güneş alması sağlanır. Merkezî alıcılı sistemlerde alıcıda ısıtılan akışkandan geleneksel yöntemlerle elektrik üretilir. Merkezi alıcı güç kuleli (heliostat) sistemler Heliostatlar herbiri 100 m2 den daha büyük yüzeye sahip aynalardan oluşmaktadır. Aynalar güneş ışınlarını bir kule üzerindeki alıcıya yansıtarak yoğunlaştırılır. Alıcı yüksek ısı emme katsayısına sahip bir ısı değiştiricisinden oluşmaktadır. Alıcıda bulunan ve içinden ısı transfer akışkanı geçen boru yumağı, güneş enerjisini yüksek oranda absorbe eder. Bu sıvı, Rankine çevrimine gönderilerek elektrik üretilir. Kaynak [11] Bu sistemlerde ısı transfer akışkanı olarak sıvı tuz veya hava kullanılmakta ve 800 C sıcaklığa ulaşılmaktadır. Heliostat sistemini oluşturan her bir ayna bilgisayar tarafından sürekli kontrol edilerek, alıcının sürekli güneş alması sağlanır. MW başına maliyet yaklaşık olarak 3,5-4,5 Milyon olup m2/mw alan gerekmektedir. Bu sistemlerin faaliyette olanlarından en büyüğü 20 MW gücündeki İspanya nın Sevilla şehrinde bulunan PS20 santralidir. Kaynak [11] 3

4 FRESNEL OLUK TEKNOLOJISI [11] Bu sistemlerde de prabolik oluk teknolojisi gibi doğrusal yoğunlaştırma yapılmaktadır. Parabolik oluktan farkı ise alıcı sabit bir yükseklikte olup yansıtma işlemi güneşi takip edebilen dizilmiş düz aynalarla yapılmasıdır. Sistemde bulunan alıcı (receiver) yansıtıcı aynaların yaklaşık 10 m üzerine monte edilir. Bu yükseklik, optik verimin parabolik oluk kolektörlere göre düşük olmasına neden olmaktadır. Çünkü yansıma kayıpları, ışınımın dağılması nedeniyle oldukça fazladır. Buna bağlı olarak termik verim de düşük olmaktadır. Parabolik oluk teknolojisine göre daha düşük maliyetli olan bu sistemde, receiver yüksekliğini düşürmek suretiyle verim artırılabilir, ancak bu durumda da, güneş enerjisi toplama alanı küçüleceğinden daha çok panel kullanmak gerekecektir. Bu da, maliyeti yükseltecek bir unsurdur. Yansıtıcı aynaların bir hizada olmaları yerine, yandan boyuna bakıldığında parçalı parabolik oluklu sisteme benzer bir kesit şeklinde dizilmesiyle de verim artırılabilir. Dünyada fresnel teknolojisi ile kurulan en büyük tesis İspanya nın Murcia bölgesinde bulunan 31,4 MW gücündeki Puerto Errad 1+2 santralidir. GÜNEŞ TERMAL GÜÇ SANTRALLERININ TASARıM İLKELERI [12] Güneş termal güç santrallerinin tasarımında dikkat edilmesi gereken noktalar; - Bölge seçimi, - Güneş enerjisi ve iklim değerlendirmesi, - Parametrelerin optimizasyonu, Bölge seçimi için; - Yıllık yağış miktarının düşük olması, - Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olması, - Hava kirliliğin olmaması, - Ormanlık ve ağaçlık bölgelerden uzak olması, - Rüzgar hızının düşük olması. LUZ SOLAR ELECTRIC GENERATING SYSTEMS 354 MW gücünde Parabolik oluk güneş santralı Californiya IVANPAH PROJECT Owned by NRG Energy, Google, and BrightSource Energy. Solar electricity to more than 140,000 homes. Ivanpah will be the largest solar thermal power tower system in the world. Located in Ivanpah Dry Lake, California, the three-unit power system will be built on approximately 3,500 acres (1416 hek) of public desert land. Electricity from Ivanpah will avoid millions of tons of carbon dioxide and other air pollutants the equivalent of taking 70,000 cars off the road. 4

5 TÜRKIYE'NIN ILK KULE TIPI SANTRALI Türkiye'nin ilk kule tipi yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrali Mersin'de TTGV ve TÜBİTAK'ın desteğiyle kuruldu. Santral, 1500 evin enerji ihtiyacına eşdeğer olan 5 MW termal güç kapasitesine sahiptir. Kapladığı alan 60 bin metrekare 510 adet yansıtıcı ayna Kule yüksekliği 50 m Isı transfer akışkanı kızgın buhar Çalışma sıcaklığı 550 C Maliyeti 50 milyon $ Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı GEMASOLAR GÜÇ SANTRALI İSPANYA Santral gücü 19.9 MW Her biri 120 metre kare büyüklüğünde 2,650 güneş aynasından oluşur. 185 hektar arazi üzerinde kurulu. enerji depolama kapasitesi sayesinde dünyanın 24 saat elektrik üreten tek santrali (15 saat güneşsiz üretim) Enerji, 500 dereceden daha yüksek sıcaklıkta erimiş tuzla dolu depolarda saklanıyor. Yılda 25 bin eve elektrik üretebiliyor. Bu şekilde, 30 bin ton karbondioksitin atmosfere salınımı önlemiş oluyor. PLATAFORMA SOLAR DE ALMERIA Deneysel amaçlı olarak Güney İspanya da kurulmuştur. Bu sistemin toplam kapasitesi 1.2 MW 20,000 m² yansıtıcı ayna 400,000 m 2 alan. Gemasolar güç santrali 5

6 YOĞUNLAŞTıRıCı SISTEMLER KAYNAKLAR [11] [12] Şahin, B., Yenilenebilir enerji dönüşüm sistemleri. Plataforma Solar de Almeria santrali 6

Benzer belgeler

Dr. Fatih AY. Tel: 0 388 225 22 55 ayfatih@nigde.edu.tr

Dr. Fatih AY. Tel: 0 388 225 22 55 ayfatih@nigde.edu.tr Dr. Fatih AY Tel: 0 388 225 22 55 ayfatih@nigde.edu.tr Düzlemsel Güneş Toplayıcıları Vakumlu Güneş Toplayıcıları Yoğunlaştırıcı Sistemler Düz Toplayıcının Isıl Analizi 2 Yapı olarak havası boşaltılmış