Liema Fluidi tat-Transfer tas-Sħana jintużaw fis-Sistemi Demax tal-Enerġija Soċjali?

Opzjonijiet ewlenin għall-Fluidi tat-Transfer tas-Sħana għas-Sistemi Demax tal-Enerġija Soċjali

Iżda: L-aktar xieraq għall-installazzjonijiet Demax b’bassu temperatura u b’pressjoni

Għall-applikazzjonijiet tas-solari termali li joperaw taħt 100 gradd Celsju, il-ħaġa għaddejja għall-biża‘ tal-ħajja (il-met) tibqa’ waħda mis-soltu ekonomiċi u effiċjenti ħafna bħala ħaġa għall-biża‘ tal-ħajja. Il-proprjetajiet favuribbli tal-met jirriżultaw mis-seħħa speċifika għolja relattivament tagħmel (madwar 4,18 kJ/kg·K), filwaqt li tirrichiedi pumppa b’potenza baxxa ħafna. Meta tisħan bil-met b’sistema Demax pressurizzata, il-met hija l-ideali għalkemm ma tibbaħrax, u hija sigura u ħabta mal-ambjent. Madankollu, il-met titqassar f’0 gradd Celsju, u b’hekk, dawn is-sistemi jistgħu joperaw biss fir-reġjuni fejn ma jkunx hemm riskju ta’ tqassir. Meta s-sistemi jkunu esposti għall-tqassir minħabba l-kundizzjonijiet tas-silġ, it-teknIċi jridu jneżżlu l-met b’sħiħu biex jaġibu l-ħsara. Fir-rapporti dwar il-prestazzjoni mis-soltu mediteranji kontinentali, ġew ippubblikati li fl-2023 l-ESTIF (Federazzjoni Ewropea tal-Industrija tas-Solari Termali) wrew li s-sistemi bbażati fuq il-met ħallqu effiċjenza stagjonali ta’ madwar 60%.

Soluzzjonijiet Fokusati fuq is-Sigurtà u l-Protezzjoni kontra t-Tqassir

Meta li jirrigwarda kontra t-taħlis, il-miżzi ta’ propilenglikol u ilma juri ħafna promissjoni. Jibqgħu jaġmlu l-ħidma sal-minu 30 darba Celsius u huma inqas perikolużi mill-biżżeft oħra disponibbli li jistiedu etilen-glikol u jistgħu jkunu perikolużi meta jinżlu. Dawn il-miżzi jistoppjaw ukoll il-korrużjoni meta s-sistemi jiġu bbnu bl-użu tal-gwidi ħażiṇa b’saħħa ta’ aċċa inossidabbli u ċerti plastiki oħra. Minn naħa oħra, il-miżzi ta’ propilenglikol/imla jistgħu jkunu 30 sa 50 fil-mija iktar densi mill-imla bil-biża’ ta’ 20 darba Celsius, għalkemm il-pumpi għandhom jaġmlu ħafna aktar ħidma. Madankollu, minħabba li jiwettqu ħafna tajjeb fit-temperaturi baxxi, huma l-fluiżi ta’ trasferiment ta’ ħoħ li jinkludu l-biżżeft għall-biżżeft it-tajjeb ħafna f’bħal dawn il-lokalitajiet fin-Nofsinhar tal-Amerka u fl-Ewropa tat-Tramuntana. Ċertament, il-manifatturijiet irnexxilhom ukoll li jibbilanċaw il-performans billi jiddejju kemikali speċifiċi u proprijetarji lis-suspenzjonijiet li jinżlu l-biżżeft ta’ degradazzjoni tas-suspenzjoni. Meta l-fluiżi jiġu ttestjati f’sistemi Demax ma’ ċiklu magħluq skont istandards industrijali preskritti, jekk ikunu stmati li jibqgħu attivi għal 5 sa 7 sena.

Siqqużi ta' silikun termikament stabbli u ajru: Użi speċjalizzati f’applikazzjonijiet solari termali bila pressjoni u bi temperaturi għolli

Is-siqqużi ta' trasferiment ta' ħoss li jinkludu silikun huma l-unika siqqużi li jibqgħu operattivi għal perjodi estiżi fis-sistemi solari termali konċentrati b'dawra miegħa li ma jkunux ippressurizzati u li joperawu bi temperaturi għolli bejn 200 u 400 °C. Is-siqqużi ta' silikun għandhom ukoll il-kapaċità ta' trasferiment ta' ħoss meħtieġa għall-użu fir-ranġ ta' temperaturi għolli fis-sistemi solari termali konċentrati. Madankollu, is-siqqużi ta' trasferiment ta' ħoss ma jintużux fis-sistemi fejn l-ajru huwa l-fluid li jaġixxi. L-ajru, fl-ikkombinazzjoni mas-sistemi b'dawra miegħa, jipprovdil reliabilità operattiva u faċilità ta' manutenzjoni fis-sistemi solari termali li ma jkunux ippressurizzati. Il-kombinazzjoni ta' dawn is-siqqużi speċjalizzati, anke jekk ikunu ottimizzati, hija inqas minn 15 fil-mija tat-total globali tal-installazzjonijiet solari termali.

Dan in-numru jieji minn iż-żewġa analiżi tas-suq li ġew ippubblikati mill-Aġenzija Internazzjonali tal-Enerġija fl-inizjattiva SolarPACES 2024.

Kriterji Eżenzjali għall-Iżżellegħ ta’ Fluidi għall-Biża' tal-Ħoss tal-Is-Sol

Istabbiltà termika u resistenza għad-degradazzjoni

B'dan il-fluidi tat-trasferiment tas-sħana (HTFs) fil-applikazzjonijiet solari termali, jekk ikunu kemikament stabbli għal perjodi twal, jekk ikunu ħdejn 200 darba ċiżjaru għal perjodi ittul (sakemm biss ta' snin) f’xi każijiet. Meta l-fluidi ma jkunux kemikament stabbli, hemm implikazzjonijiet negattivi għall-isistema b’tutta, inkluż il-ħoss ta' prestazzjoni termali. F’xi każijiet ddokumentati, il-fluidi ġew esposti għal ħoss ta' prestazzjoni termali ta' 22% f’perjodu ta' ħames snin. Dan huwa spiss minħabba l-aument tal-viskożità li jirriżulta mix-xid ta' fluid u l-formazzjoni sussekwenti ta' sludge. Dawn il-kundizzjonijiet jirriżultaw ukoll f’aument tal-manteniment u ħoss ta' prestazzjoni tal-bidla tas-sħana. Għalkemm l-inibituri tax-xid jistgħu jnaqqsu xi waħda mis-problemi elenkati hawn fuq, hemm bżonn għal attenzjoni ittul għall-kompatibbiltà tal-fluidi mal-materjali tas-sistema bil-ħajja. Il-materjali tas-sistema bħall-ram, l-alluminju, u anke r-rubber f’xi sigillati tal-valv, jistgħu jweġbu b’varjetà ta’ reazzjonijiet kemikali mal-fluidu bil-ħajja. B’mod partikolari, bil-sistemi pressurizzati ta’ Demax, jingħad li r-rata ta’ korrożjoni hija approssimattivament 30% iktar b’il-fluidi li huma stabbli paragunat mal-fluidi li mhumiex stabbli.

Dan it-tip ta’ usura u ta’ konsumu ma jikkurta x’aktar il-ħajja tal-attrezzatura. Huwa wkoll jizdied b’sħiħ il-biljanċijiet tal-manteniment fil-biża’ t-tul.

Għażla tal-Liżzi Skont iż-Zoni tal-Iklima fis-Suq tal-Is-Solar Termali fin-Nofsinhar tal-Amerka u fl-Ewropa

It-talba għall-għażla tal-liżzi trid tintużza b’mod rigoruż li jikkunsidera l-estremi tal-iklima fir-reġjun fejn is-sistema tkun installata.

1. In-Nordiċi u Ċentrali Ewropa: Trid toffru protezzjoni sa –30°C. Għal dan il-għan, il-miżura ta’ propilin glikol u ilma b’rapport ta’ 50:50 hija l-istandard de facto għall-installazzjonijiet Demax f’iklimi bir-rħa, minħabba li tħaddan aktar minn 85% tal-effiċjenza tat-trasferiment tat-temperatura tal-ilma.

2. Il-Mediterran u l-Istati Uniti tal-Lbiż: It-temperaturi ta’ stagnazzjoni jaqbdu regolarment iktar minn 300°C. Għalhekk, it-temperaturi ta’ stagnazzjoni jekk ikunu b’soltu għandhom jkunu stabbli ħafna u b’pressjoni ta’ vapur baxxa. F’dan ir-rispett, is-silikonijiet ifaħħru l-glikoli għalkemm il-pressjoni tagħmel vapur tagħmel 40% inqas mill-glikoli fit-temperaturi massimi ta’ operazzjoni, li b’hekk tirreduċi l-frekwenza ta’ attivazzjonijiet tal-pressjoni ta’ rilaxx u, għalhekk, il-lużu tas-silġ.

3. L-Istati Uniti tan-Nofsinhar tal-Lbiż bħala eżempju ta’ klima ibrida: Huwa meħtieġ li jkun hemm disinn b’protezzjoni doppja. Il-biżża ġdida ġenerazzjoni ta’ froth idrokarburi għandha l-abilità li tibqa’ pompabbli taħt –25°C u li tistenni d-degradazzjoni termika fit-temperaturi sa 290°C. Dan jippermetti oqsma ta’ sigurtà operattiva annwali mingħajr ma jkun hemm kompromiss fuq l-effiċjenza.

Għalkemm l-użu tagħmel iżda l-viskożità b’12–15%, li jwassal għall-increment tal-ħaġa tal-pumpjar u diametri ikbar tal-bużza tal-pump, hemm trend lejn l-użu ta’ likwidu aktar stabbli termikament, għalkemm jinżlu ħsara addiżjonali fuq is-sigurtà.

Paragun tal-Prestazzjoni fil-Keffiċjenza, is-Sigurtà u l-Kompatibbiltà tas-Sistema f’Applikazzjonijiet Termali Sojlari

Kompromissi Termofiziki relatati mal-ħaġa speċifika, il-viskożità u l-enerġija meħtieġa għall-pumpjar tal-fluss, fi relazzjoni mal-irrendiment termali sojlari

Il-performancja termika totali ta' kull likwidu ġiet analizzata relatament ma' tliet karatteristiċi fiżiko-kimiċi tal-likwidu: il-kapaċità tal-likwidu biex jistorej l-enerġija termika (il-ħoss speċifiku), it-thikness tal-likwidu (il-viżkożità), u l-iskerjatur termiku tal-likwidu (l-iżda li jibqa' stabbli termikament). Il-ma' huwa assa' assorbitor ta' enerġija termika (il-ħoss speċifiku huwa approssimattivament 4.18 kJ per kg per grad K). Madankollu, jiġu ġenerati problemi bil-użu tal-ma' f'dan is-sistema għalkuli jista' jinżel taħt il-punt ta' ħelu. F'dawn il-każijiet, il-bżonn li jintużaw misturi ta' glikol huwa meħtieġ, għalkuli dawn il-likwidi huma 30 sa 50 % iktar viżkużi mill-ma'. Din il-viżkożità addizzjonali tar-riżistenza tal-likwidu titlob li l-pumpi jaħdmu iktar, li bħala riżultat ġeneralment jikkawża ż-żieda ta' 15 sa 30 % fit-talba ta' enerġija f'sistemi inżiljali kbir, li b'dan iżda jinnaqqsu l-enerġija solari netta li tintbass. Għalkuli l-likwidi tas-silikon mhumiex b'dan il-mod viżkużi meta jisħnu, il-ħoss speċifiku tagħmel biss bejn 1.5 u 1.8 kJ. Għalhekk, l-operatur li juża likwidi tas-silikon ikollu bżonn li jipprovvdi fluss ta' likwidu ħames darbiet iktar minn dak li jkun meħtieġ bil-ma'. Din il-biżżejjed ta' ġestjoni tal-likwidu tizdada l-bżonn għal pumpi ikbar, tizdada l-ispeżi assoċjati mal-elettriku, u tizdada l-burden tal-manutenzjoni.

Tajjeb ġie kkonfermat permezz ta’ testijiet fir-realtà f’impjanti solari b’troughs paraboliċi li l-fluidi u l-pumpi li ma jinżlux b’sħiħ jistgħu jnaqqsu l-output termiku b’12–18 fil-mija bil-ħin. B’modo sinifikanti, il-fluidi ta’ kwalità inferjuri jidderogaw iktar malajr u jistgħu jibdew isiru 50–80 fil-mija aktar viskożi wara biss ħames ta’ snin, li jaffettwa l-fluss. Għalhekk, l-inginieri irridu essenzjalment ivvalutaw kull fluid ġdid ma’ kull komponent tas-sistema li se jkun f’kontatt magħu, inklużi t-tankijiet tal-espansjoni, il-valvi, u b’mod partikolari l-brażed plate heat exchangers.

Mistoqsijiet Mħallsa Spiss

X’inhu l-benefiċju ewlieni tal-użu tal-ilma bħala fluid għall-biża’ tas-sħana fis-sistemi Demax?

L-ilma huwa iktar effiċjenti biex jinġabar is-sħana għalkuli għandu kapacità speċifika għall-is-sħana ogħla minn oħrajn il-fluidi. It-tapplikazzjonijiet tagħmel b’bassa temperatura fl-inħawi li mhumiex susċeptibbli għall-għażżel u l-biża’ b’enerġija baxxa tal-pumping jagħmlu lilu fluid estremament preferit.

X’inhi l-benefiċji tal-użu ta’ misturi ta’ propilin glikol/bil-ilma fil-klimi ta’ barra?

Dawn il-miżzi huma iktar densi mill-ilma u huma iktar siguri minn dawk b’etilen glikol. Huma l-opzjoni preferita fir-reġjuni bir-raba’ għalkelma r-resistenza għall-barrara u l-viskożità iżda, speċjalment fin-Nofsinhar tal-Amerka u fl-Ewropa Ħeluża.

Liema huma l-karatteristiċi tal-fluidi tas-silikon li jagħmlu possibbli l-użu tagħhom f’applikazzjonijiet b’temperaturi għolli?

Il-fluidi tas-silikon għandhom stabbiltà termali straordinarja, li tpermittu l-użu tagħhom f’applikazzjonijiet b’temperaturi għolli, bħal fis-sistemi koncentrati tas-soltu termali. Barra minn hekk, il-fluidi tas-silikon għandhom pressjoni ta’ vapuri baxxa, li tminimizza l-oċkazjonijiet ta’ attivazzjoni tar-reliev tal-pressjoni fit-ta’ għoli tat-temperaturi.

X’inhu l-effett tal-kriterji ta’ għażla fuq il-klima tar-reġjun meta jintagħmel għażla ta’ fluidu tat-trasfer tas-sħana?

Biex isir massimu l-affidabbiltà u l-effiċjenza tas-sistema, il-protezzjoni kontra t-taħlit għandha tintuża bil-fluidi tat-trasfer tas-sħana fir-reġjuni bir-rħam, filwaqt li l-fluidi b’stabbiltà termali għolja għandhom jintużaw fir-reġjuni b’sħana.