EN
Ბრტყელფართო მზის კოლექტორების გამომავალი სითბოს მრეწველობის სითბოს მოთხოვნის შესატყოლებლად რეგულირება
Ბრტყელფართო მზის კოლექტორების გამოყენების დაბალ- და საშუალოტემპერატურიანი მრეწველობის პროცესები
Ბრტყელი ფირფიტის მზის კოლექტორები კარგად ერთდება იმ სამრეწველო პროცესების მოთხოვნებს, რომლებსაც 60–90°C ტემპერატურის დიაპაზონში სითბო სჭირდება. საკვებისა და სასმელების წინასითბოება (60–80°C), ტექსტილის შეღებვა (70–90°C) და აღჭურვილობის და მასალების სტერილიზაცია (70–85°C) არის ამ დიაპაზონში სითბოს მოთხოვნის მქონე ზოგიერთი პროცესი. ამ ყველა გამოყენებას კარგად ერთდება სტანდარტული ბრტყელი ფირფიტის სისტემების სითბური გამომსავლელობის ზღვარი, რადგან 85°C-ზე მაღალი ტემპერატურის შემთხვევაში ეფექტურობა სწრაფად და მნიშვნელოვნად მცირდება. მაგალითად, რძის პასტერიზაცია არის კონტროლირებული სითბოს პროცესი, რომელსაც 72–75°C სჭირდება — ეს კარგად შეესაბამება არსებული ბრტყელი ფირფიტის კოლექტორების მუშაობის დიაპაზონს. IEA SHC Task 49-ის ანგარიში აღნიშნულია, რომ 90°C-ზე ნაკლები პროცესული სითბოს გამოყენებით მომუშავე მწარმოებლური სამრეწველოები მსოფლიოში მოხმარებული მწარმოებლური ენერგიის 65%-ს შეადგენენ. ეს ამტკიცებს, რომ სამყაროში მოხმარებული ენერგიის დეკარბონიზაციის მნიშვნელოვანი შესაძლებლობა არსებობს სამიზნის საფუძველზე მზის სითბური ენერგიის ინტეგრაციის შესახებ.
Ბრენდების და ტექსტილის შეღებვის წინასწარი გათბობის მიმდინარე განხორციელებების შესახებ შემთხვევის შესწავლა.
Რეალური გამოყენების შედეგები დაადასტურებს ამ სისტემების ტექნიკურ და ეკონომიკურ სიზუსტეს, რაც შემდეგ შემთხვევებში ჩანს.
Გერმანიაში მდებარე ბრენდი ფლატ პლეიტ კოლექტორების გამოყენებით მიაღწია ბუნებრივი აირის 40%-იანი შემცირებას სარეცხი წყლის წინასწარი გათბობის შედეგად 75°C-მდე.
Ასევე, ტექსტილის წარმოების საწარმომ სტაგედ კოლექტორების მასივებისა და სტრატიფიცირებული თერმული საცავის გამოყენებით მიაღწია შეღებვის კარაფების (85°C) 68%-იანი სოლარული ფრაქციის.
Ნაკლებად ღრუბლიანი ამინდის პირობებში, როცა დროებითი გამოსხივება იყო არსებული, ორივე სისტემა დაამტკიცა მუდმივი გამომავალი სიმძლავრის მიწოდების უნარი, რაც გამოწვეული იყო გაუმჯობესებული სელექტური შთანთქავი საფარებით, რომლებმაც მნიშვნელოვნად შეამცირეს ემისიური დანაკარგები; სისტემების სითბური სამუშაო შესაძლებლობა ველურ პირობებში 12–18 % იყო მაღალი ძველი სისტემებთან შედარებით. ეს აჩვენებს, რომ ბრტყელი ფირფიტის ტექნოლოგია შეიძლება იყოს დამოკიდებული მუდმივი საინდუსტრიო სითბური ტვირთების მიწოდებაზე, როცა სითბური მოთხოვნები მიახლოებით შეესატყვისება მზის სითბური მომარაგების მაჩვენებლებს.
Ბრტყელი ფირფიტის მზის კოლექტორების ექსპლუატაციური ტემპერატურების ზღვარი საინდუსტრიო გამოყენებაში.
Რატომ იწყებს ეფექტურობა კლებას 85 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე: სითბური დანაკარგების დინამიკა და IEA SHC Task 69-ის ემპირიული მონაცემები
Სამზარეულო კოლექტორების ეფექტურობა მკვეთრად მცირდება 85°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, რაც გამოწვეულია რადიაციისა და კონვექციის გამო დაკარგული ენერგიის გაზრდით. რაც უფრო მაღალია შთანთქვამის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია რადიაციის სიჩქარე (სტეფან-ბოლცმანის კანონის მიხედვით) და მით უფრო მაღალია შთანთქვამისა და გამჭვირვალე საფარის შორის კონვექციის სიჩქარე. IEA SHC Task 69 (2023) გაზომა 95°C-ზე ეფექტურობის 22%-იანი შემცირება 75°C-თან შედარებით იგივე მზის გამოსხივების პირობებში, რაც დაადასტურებს 85°C-ს როგორც ჩვეულებრივი ბრტყელი ფირფიტის კოლექტორების პრაქტიკულ ზღვარს განსაკუთრებული დაცვის გარეშე. ამ ტემპერატურის გადალახვის შემდეგ სითბოს დაკარგვა აღემატება მზის სითბოს მიღებას და 100°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე სტეამის პროცესები სხვა ტექნოლოგიის გარეშე შეუძლებელია.
Გამოყენების საშუალების გაფართოების ინოვაციები: სელექტური შთანთქვამები და ჰიბრიდული ვაკუუმური დაცვის დიზაინები
Სელექტური შთანთქავებლების საფარები მნიშვნელოვნად გაზრდის ექსპლუატაციურ დიაპაზონს, რადგან მაქსიმიზირებენ საფარის მზის შთანთქამას (მდე 95%) და ერთდროულად ამცირებენ ინფრაწითელი გამოსხივებას (5–10%). სელექტური შთანთქავებლების ჰაიბრიდულ-ვაკუუმურად დაიზოლირებულ პანელებთან კომბინირება, რომლებიც აღმოფხვრის კონვექციური დანაკარგების გზებს შთანთქაველის ქვეშ, საშუალებას აძლევს თანამედროვე ბრტყელი პლასტინების სასარგებლო ეფექტურობის შენარჩუნებას 110°C-მდე. ეს საშუალებას მისცემს კოლექტორების გამოყენებას სხვა აპლიკაციებშიც, მაგალითად, მაღალი ხარისხის სტერილიზაციასა და საშუალო წნევის მოცულობითი ნაკადის გენერირებაში. საწყისი საველე გამოცდილობები და ტესტირება დაადასტურა, რომ ამ სისტემები 90°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე დაახლოებით 18%-ით მეტ ენერგიას გენერირებენ სტანდარტული ბრტყელი პლასტინების სისტემებზე.
Სისტემის ინტეგრაციის განხილვის საკითხები უწყვეტი სამრეწველო გამოყენებისთვის
Სითბოს გადაცემის სითხის არჩევა: წნევით შევსებული წყალი წინააღმდეგ გლიკოლის ნარევის განხილვა კოროზიის, გაყინვის დაცვის და მომსახურების მიხედვით
Სითბოგადაცემის სითხეების შერჩევას მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს სისტემის სიგრძეს, უსაფრთხოებასა და ეფექტურობას. წნევით შევსებულ წყალს 15%-ით მაღალი სითბოგამტარობა აქვს გლიკოლის ნარევებზე (საერთაშორისო ენერგეტიკული სააგენტო, 2023), რაც მიიყვანებს კოლექტორის გამომუშავების მაღალ მაჩვენებლებამდე და სასურველი ენერგიის მოხმარების შემცირებამდე. თუმცა, გაყინვის საფრთხის არსებობის შემთხვევაში, გლიკოლზე დაფუძნებულ სითხეებს (როგორც წესი, საკვები პროდუქტების სტანდარტებს შესატყოვნებლად პროპილენ გლიკოლი) მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები აქვს:
- 120°C-ზე მაღალი ტემპერატურების გამო მომხდარი სითბური დეგრადაცია იწვევს მჟავე ნარჩენების წარმოქმნას, რაც კოროზიის სიჩქარის გაზრდას იწვევს
- სითხეების წლიური ტესტირება და შეცვლა დამატებით დაახლოებით 18 ათას ევროს/მეგავატი თერმული სიმძლავრის მხრივ მოახდენს მომსახურების ხარჯების გაზრდას
- სიბლანტის 35%-იანი გაზრდა იწვევს სასურველი სისტემის უფრო დაბალ ეფექტურობას და მეტ პარაზიტულ ტვირთს
Ძლიერი გაყინვის პრევენციის ზომები, როგორიცაა წყლის უკან დაბრუნება ან გაყინვის მიმართ მოსატანადი მილები, შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყლის საფუძვლად მყოფი სითხეების მქონე სისტემებში. სითხის გრძელვადი დამახინჯება არ წარმოადგენს პრობლემას. პროპილენ გლიკოლის სითხეები სავალდებულოა რეგულირებულ გარემოებში, მაგალითად საკვების დამუშავებაში, მათი უარყოფითი მხარეების მიუხედავად.
Სხვადასხვა ტექნოლოგიური ტვირთის (მაგალითად, პასტერიზაცია და გამორეცხვა) შესასრულებლად ბრტყელი პლასტინების მზის კოლექტორების სტაჟირება — ტემპერატურული ზონირების სტრატეგია
Ტემპერატურული ზონირების საშუალებით თერმული წრეების გაყოფა საშუალებას აძლევს საუკეთესო გამოყენებას მზის ენერგიის მიღების მიზნით მრავალფეროვანი და ცვალებადი საჭიროების პროფილის მიხედვით. დაბალტემპერატურიანი (40–65°C) გამორეცხვის წრეების და მაღალტემპერატურიანი (70–85°C) პასტერიზაციის წრეების სივრცითი გამოყოფა საშუალებას აძლევს მზის კოლექტორების ოპტიმალურად გაზომვას და სითბოს მიმართულების პრიორიტეტიზაციას. ეს მიდგომა იყენებს:
- კონკრეტული ტვირთის ტემპერატურების მიხედვით შერჩეულ პარალელურ კოლექტორებს
- პრიორიტეტულ ვალვებს, რომლებიც სითბოს მიმართავენ უფრო მნიშვნელოვან და დროის მიმართ მგრძნობარე პროცესებს
- ტემპერატურის კონტროლირებადი გადამისამართველები, რომლებიც დაცვას აძლევენ დაბალი ხარისხის პროცესებს გადახურებისგან
Ამ მეთოდის გამოყენების შედეგად მიღებული მონაცემების მიხედვით, მილერიებმა მზის მაქსიმალური აქტივობის დროს კოტლის ტვირთის 60%-იანი შემცირება და გადახდის პერიოდის 22%-იანი შემცირება შეამჩნიეს. ეს აჩვენებს, რომ პროცესების თერმული სტაგირება შეიძლება გამოიყენოს სისტემის რედიზაინის გარეშე ფლატ პლეიტის მზის სისტემების ღირებულების მაქსიმიზაციის მიზნით.
Ხშირად დასმული კითხვები
Რა ტემპერატურის ზღვარები აქვს მზის ფირფიტის კოლექტორებს სამრეწველო გარემოში?
Უმეტესობა საკვებისა და სასმელის მრეწველობის, ტექსტილის შეფერვის და სტერილიზაციის მოწყობილობების პროცესები გამოიყენებენ 60–90°C დიაპაზონში მყოფ სითბოს, რომელიც კარგად ესარგებლება ფლატ პლეიტის მზის კოლექტორებით.
Რა გამოიწვევს ფლატ პლეიტის კოლექტორების ეფექტურობის მკვეთრ დაქვეითებას 85°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე?
Როგორც აბსორბერის ტემპერატურა იზრდება, ისე რადიაციული და კონვექტური დანაკარგები იზრდება, რაც ეფექტურობის დაქვეითებას იწვევს.
Რა საშუალებებით არის ადაპტირებული ფლატ პლეიტის კოლექტორები მაღალტემპერატურიანი გამოყენების მიზნით?
Საერთოდ მოდერნულ აპლიკაციებში სელექტური შთანთქვადი საფარები და ჰიბრიდული ვაკუუმური დამცავი პანელები საშუალებას აძლევენ ბრტყელ პლასტინიან კოლექტორებს მუშაობის ტემპერატურის 110°C-მდე აწევას, რაც მათი გამოყენების სფეროს მნიშვნელოვნად გაფართოებს.
Რა მომსახურების პრობლემები არსებობს გლიკოლის სითბოს გადაცემის საშუალებად გამოყენების დროს?
Სითბოს გადამცემი სითხეები უფრო ვისკოზურია და ნაკლებად ეფექტურად მუშაობს, მათ აქვთ კოროზიის ტენდენცია მაღალ ტემპერატურაზე (დეგრადაცია 120°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე) და მათ უფრო ხშირად სჭირდება ტესტირება, ჩანაცვლება და ამასთან დაკავშირებული ხარჯები.
Რა უპირატესობები აქვს ტემპერატურულ ზონირებას სამრეწველო მზის სისტემაში?
Ტემპერატურული ზონირების ან სითბური წრეების პროცესის ხარისხის მიხედვით სეგმენტაციის გამოყენება საშუალებას აძლევს მზის ენერგიის ყველაზე ეფექტურად გამოყენებას სხვადასხვა ტემპერატურის დონეზე, რაც აუმჯობესებს სისტემის სრულ ეფექტურობას და ღირებულებას.