EN
Жазық тақталы күн энергиясын жинағыштарының шығысын өнеркәсіптердің жылу қажеттілігіне қарай реттеу
Жазық тақталы күн энергиясын жинағыштарын пайдаланатын төмен және орташа температурадағы өнеркәсіптік процестер
Жазық тақталы күн энергиясын жинағыштары 60–90°C аралығындағы жылу қажеттілігі бар өнеркәсіптік процестердің талаптарына жақсы сәйкес келеді. Тамақ пен сусындарды алдын ала қыздыру (60–80°C), мата бояу (70–90°C) және құрал-жабдықтар мен материалдарды стерилизациялау (70–85°C) — бұл аралықта жылу қажет ететін кейбір процестер. Барлық осы қолданыстар стандартты жазық тақталы жүйелердің жылулық шығысы шектеріне жақсы сәйкес келеді, себебі температураның 85°C-тан жоғары көтерілуімен қатар пайдалану коэффициенті тез және маңызды дәрежеде төмендейді. Мысалы, сүт өнеркәсібіндегі пастеризация — бұл 72–75°C температурада жүзеге асатын бақыланатын жылу процесі, ол қазіргі жазық тақталы жинағыштардың жұмыс істеу диапазонына толық сыйып кетеді. IEA SHC Task 49 хабарламасында 90°C-тан төмен процесс жылуын қолданатын өндіріс салаларының глобалды өндірістік энергия тұтынуының 65%-ын құрайтыны айтылады. Бұл — күн энергиясын жинағыштарын мақсатты түрде интеграциялау арқылы глобалды тұтынылатын энергияны көміртексіздендіруге қол жетімді үлкен мүмкіндік бар екендігін көрсетеді.
Соңғы іске асырылған жобалар: Пивоварлық зауыттарды және мата бояу өндірісін алдын ала қыздыру.
Төмендегі мысалдарда көрсетілгендей, нақты әлемдегі орнатулар бұл жүйелердің техникалық және экономикалық тиімділігін растайды.
Жазық тақтайлы жинағыштар қолданатын неміс пивоварлық зауыты шайылу суларын 75°C-қа дейін алдын ала қыздыру арқылы табиғи газдың қолданысын 40% азайтты.
Сондай-ақ, мата өндірісі кәсіпорны баспалдақталған жинағыштар массиві мен стратифицирленген жылулық сақтау құрылғысын қолдану арқылы бояу ванналарына (85°C) күн энергиясының үлесін 68% қамтамасыз етті.
Уақытша сәулелену болған кезде бөлшекті асқындық жағдайларында екі жүйе де шығыс қуатын тұрақты ұстап тұру қабілетін көрсетті, себебі жақсартылған селективті сіңіргіш қабаттар сәулеленумен байланысты шығындарды қатты төмендетті және жүйелердің жылулық өнімділігі өткен жүйелерге қарағанда өрісте 12–18% жоғары болды. Бұл көрсетеді, что жазық тақта технологиясы солардың жылулық сұранысы күн энергиясының жылулық қорына жақын болған кезде тұрақты өнеркәсіптік жылулық жүктемелерін беруге сенуге болатынын.
Жазық тақталы күн энергиясын жинағыштарының өнеркәсіптік қолданыстағы жұмыс температураларының шектері.
Неге 85°C-тан жоғары температурада пайдалы әсер коэффициенті төмендейді: Жылулық шығындардың динамикасы және IEA SHC Task 69 бағдарламасынан алынған эмпирикалық деректер
Күн энергиясын жинағыштарының пайдалы әсер коэффициенті сәулелену мен конвекция арқылы шығындардың өсуіне байланысты 85°C-тан жоғары температурада қатты төмендейді. Сорғыштың температурасы неғұрлым жоғары болса, сонша радиация (Стефан–Больцман заңы бойынша) және сорғыш пен әйнектің арасындағы конвекция интенсивтілігі де жоғары болады. IEA SHC Тапсырмасы 69 (2023) бірдей күн сәулесінің әсерінде 95°C-та 75°C-қа қарағанда ПӘК-тің 22%-ға төмендеуін бақылады, осылайша қосымша жоғары сапалы изоляциясыз дәстүрлі жазық тақталы жинағыштардың 85°C-тың тәжірибелік шегін растады. Сондықтан бұл температурадан жоғары деңгейде жылу шығындары күн энергиясының жылу түсуінен асады және 100°C-тан жоғары температурада бу өндіру процестері басқа технологияларсыз іске асырылмайды.
Пайдалану ауқымын кеңейтетін жаңалықтар: селективті сорғыштар және гибридті вакуумдық изоляциялық конструкциялар
Селективті сіңіргіштердің қабықшалары сәулеленудің күн сәулесін сіңіруін (95%-ға дейін) максималдап және бір уақытта инфрақызыл сәуле шығаруын азайтып (5–10%), жұмыс істеу ауқымын қатты кеңейтеді. Селективті сіңіргіштерді конвекциялық жоғалту жолдарын сіңіргіштің астында жоятын гибридті вакуумды изоляцияланған панельдермен біріктіру арқылы заманауи жазық тақталы жинағыштар 110°C-қа дейін пайдалы ПӘК-ті сақтай алады. Бұл жинағыштарды жоғары сапалы стерилизация мен орта қысымды бу өндіру сияқты басқа қолданыстарда қолдануға мүмкіндік береді. Алғашқы алаңдық сынақтар мен сынақтар 90°C-тан жоғары температурада жұмыс істейтін бұл жүйелердің стандартты жазық тақталы жинағыштарға қарағанда шамамен 18% артық өнім беретінін растады.
Үздіксіз өнеркәсіптік пайдалану үшін жүйені интеграциялау ескерілуі тиіс факторлар
Жылу тасымалдаушы сұйықтықтарды таңдау: Коррозияға, тоңуға қарсы қорғану мен техникалық қызмет көрсетуге қатысты қысымды су немесе гликоль қоспасын таңдау ескерілуі тиіс
Жылу беру сұйықтарын таңдау жүйенің ұзақ мерзімділігіне, қауіпсіздігіне және тиімділігіне маңызды әсер етеді. Қысымды су гликольды қоспаларға қарағанда жылу өткізгіштігі бойынша 15% жоғары (Халықаралық энергетикалық агенттігі, 2023 ж.), бұл жинағыштың шығысын көтереді және сорғылауға кететін энергияны азайтады. Алайда, тоңу қаупі бар орталықтарда гликольды сұйықтар (әдетте тамақ өнімдеріне сәйкес келу үшін пропилен гликолі) маңызды кемшіліктерге ие:
- 120°C-тан жоғары температурада жылулық деградация қоррозия жылдамдығын көтеретін қышқылдық өнімдерін тудырады
- Сұйықтарды жыл сайын тексеру мен алмастыру жылдық ұстап тұру шығындарын шамамен 18 мың доллар/МВт·сағ қосымша көтереді
- Тұтқырлықтың 35%-ға өсуі сорғының тиімсіздігін арттырады және жанама жұмыс істеу жүктемесін көтереді
Су негізіндегі сұйықтарды қолданатын жүйелерде су ағынын тоқтату немесе тоңуға төзімді тезіктер сияқты берік тоңуға қарсы шаралар қолданылуы мүмкін. Сұйықтың ұзақ мерзімді нашарлауы проблема емес. Пропилен гликолі бар сұйықтар ыстықтықты реттеу талап етілетін орталарда, мысалы, тамақ өңдеу кәсіпорындарында, олардың кемшіліктеріне қарамастан, міндетті түрде қолданылуы керек.
Әртүрлі технологиялық жүктемелер үшін (мысалы, пастеризация немесе жуу) жазық пластинкалық күн энергиясын жинағыштарын кезеңдеп орналастыру. Температура аймақтарына бөлу стратегиясы
Технологиялық процестердің температуралық аймақтары бойынша жылулық тізбектерді бөлу — әртүрлі және айнымалы сұраныс профилінде күн энергиясын тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді. Төмен температурада (40–65°C) жуу тізбектері мен жоғары температурада (70–85°C) пастеризация тізбектерін кеңістіктік тұрғыдан бөлу күн энергиясын жинағыштарын оптималды өлшемдеу мен жылу ағынын бағдарлауға мүмкіндік береді. Бұл тәсіл мыналарды қамтиды:
- Нақты жүктеме температураларына сай жасалған параллель жинағыш массивтері
- Уақытқа тәуелді және құнды процестерге күн энергиясын жылуын басымдықпен бағыттайтын басымдық клапандары
— Температура бойынша реттелетін ағыс бөлгіштер, төменгі сапалы процестерді қызуға қарсы қорғайды
Бұл әдісті қолданатын пивоварнялар күн сәулесінің ең жоғары кезеңінде қайнатқыштың жүктемесін 60% азайтқанын және қайтарым мерзімін 22% қысқартқанын хабарлады. Бұл жазық тақталы күн энергиясын пайдаланатын жүйелерді қайта жобалаусыз ғана жылулық кезеңдеу арқылы құндылықтың тиімді пайдаланылуын көрсетеді.
Жиі қойылатын сұрақтар
Өнеркәсіптік жағдайда күн энергиясын пайдаланатын тақталы жинағыштардың температура шектері қандай?
Көптеген тамақ өнеркәсібі мен сусындар өндірісі, мата бояу және бумен стерилизациялау қондырғылары 60–90°C аралығындағы жылу энергиясын қолданады, ал жазық тақталы күн энергиясын пайдаланатын жинағыштар осы аралыққа өте жақсы сәйкес келеді.
Жазық тақталы жинағыштардың 85°C-тан жоғары температурада тиімділігі неге қатты төмендейді?
Сіңіргіштің температурасы көтерілген сайын сәулелену және конвекциялық жоғалтулар артады, сондықтан тиімділік төмендейді.
Жазық тақталы жинағыштарды жоғары температураға арналған қолданыстарға қалай бейімделген?
Қазіргі заманғы қолданыста селективті сіңіретін қабаттар мен гибридті вакуумдық изоляциялық панельдер жазық тақталы жинағыштарды 110°C-қа дейін жұмыс істеуге мүмкіндік береді, олардың қолданылу аясын кеңейтеді.
Жылу алмасу үшін гликольді пайдалануға байланысты кейбір техникалық қызмет көрсету мәселелері қандай?
Жылу алмасу сұйықтықтары тұтқырлығы жоғары болады және тиімділігі төмен болады, жоғары температурада коррозияға ұшырайды (120°C-тан жоғарыда ыдырайды) және жиірек тексеруді, ауыстыруды және байланысты шығындарды қажет етеді.
Өнеркәсіптік күн энергиясы жүйесінде температураны аймақтау немесе зоналау қандай артықшылықтарға ие?
Температураны аймақтау немесе жылулық тізбектерді өндірістік сапа бойынша бөлу күн энергиясын әртүрлі температура деңгейлерінде ең тиімді пайдалануға мүмкіндік береді, соның нәтижесінде жүйенің жалпы тиімділігі мен құны артады.