EN
Rregullimi i prodhimit nga kolektorët diellorë me pllakë të sheshtë për të plotësuar kërkesën e ngrohjes së industrive
Procese industriale me temperaturë të ulët dhe mesatare që përdorin kolektorë diellorë me pllakë të sheshtë
Kolektorët diellorë me pllakë të sheshtë janë mirë përshtatës për të plotësuar kërkesat e proceseve industriale që kërkojnë nxehtësi në intervalin 60–90°C. Përnxehja paraprake e ushqimeve dhe pijeve (60–80°C), ngjyrosja e tekstilit (70–90°C) dhe sterilizimi i pajisjeve dhe materialeve (70–85°C) janë disa nga proceset që kërkojnë nxehtësi në këtë interval. Të gjitha këto aplikime janë mirë të përshtatura me kufijtë e prodhimit termik të sistemeve standarde me pllakë të sheshtë, pasi efikasiteti bie shpejt dhe në mënyrë të konsiderueshme me rritjen e temperaturës mbi 85°C. Për shembull, pasteurizimi i qumështit është një proces i kontrolluar i nxehtësisë që kërkon 72–75°C, i cili është mirë brenda intervalit të punësimit të kolektorëve ekzistues me pllakë të sheshtë. Në raportin e Task 49 të IEA SHC thuhet se industritë e prodhimit që punojnë me nxehtësi procesuale < 90°C përbëjnë 65% të energjisë globale të konsumuar nga industritë e prodhimit. Kjo thekson se ka një mundësi të konsiderueshme për dekarbonizimin e energjisë së konsumuar globalisht duke integruar termoenergjinë diellore në mënyrë të përqendruar.
Studim rasti i zbatimeve të fundit për ngrohjen paraprake të birrërisë dhe ngjyrosjes së tekstilit.
Zbatimet në botën reale konfirmojnë viabilitetin teknik dhe ekonomik të këtyre sistemeve, siç shihet në rastet e mëposhtme.
Një birrëri gjermane që përdor mbledhës me pllakë të rrafshët arriti një zvogëlim 40% në përdorimin e gazit natyror duke ngrohur paraprakisht ujin e larjes deri në 75 °C.
Gjithashtu, një fabrikë prodhimi tekstil arriti një përqindje 68% solare për vashat e ngjyrosjes (85 °C) duke përdorur vargje të ndara të mbledhësve dhe një depozitë termike stratifikuese.
Gjatë kushteve të pjesëshme të rethuar kur ishte e pranishme rrezatimi kohor, të dy sistemet treguan aftësinë për të siguruar një prodhim të qëndrueshëm falë përmirësimit të mbulesave të absorbuesve selektivë, të cilat zvogëluan në mënyrë të konsiderueshme humbjet emissive, dhe performanca termike e sistemeve u tregua se ishte 12–18% më e lartë në fushë krahasuar me sistemet e vjetra. Kjo tregon se Teknologjia e Plakës së Rrafshët mund të besohet për të siguruar ngarkesa termike industriale të qëndrueshme kur kërkesat termike janë në një interval të afërt me furnizimin termik solar.
Kufijtë e Temperaturave të Operimit të Kollektorëve Diellorë të Plakës së Rrafshët në Përdorimet Industriale.
Pse Efikasiteti Fillon të Zvogëlohet Mbi 85 °C: Dinamika e Humbjeve Termike dhe Të Dhënat Eksperimentale nga Task 69 i SHC të IEA
Efikasiteti i kolektorëve diellorë bie në mënyrë të konsiderueshme mbi 85°C, si pasojë e rritjes së humbjeve nga rradiacioni dhe konveksioni. Sa më e lartë është temperatura e thithësit, aq më e lartë është shpejtësia e rradiacionit (sipas ligjit të Stefan-Boltzmann) dhe aq më e lartë është shpejtësia e konveksionit midis thithësit dhe xhamit mbulues. IEA SHC Task 69 (2023) mati një zvogëlim 22% në efikasitet në 95°C krahasuar me 75°C në të njëjtën intensitet dritë diellore, duke konfirmuar kështu 85°C si kufi praktik për dizajnet e zakonshme të kolektorëve të pllakës së rrafshët pa izolim të përmirësuar. Prandaj, mbi këtë temperaturë, humbjet e nxehtësisë bëhen më të mëdha se fitimet e nxehtësisë diellore dhe proceset e avullimit mbi 100°C nuk janë të mundshme pa përdorimin e teknologjive të tjera.
Inovacione të Rritjes së Diapazonit të Përdorshëm: Thithës të Zgjedhur dhe Dizajne Hibride të Izolimit në Vakuum
Përshkruarjet e absorbuesve selektivë rrisin në mënyrë të konsiderueshme gamën e përdorimit duke maksimizuar thithjen e energjisë solare nga përshkruarja (deri në 95%) dhe, në të njëjtën kohë, duke zvogëluar emisionin infra të kuq (5–10%). Kombinimi i absorbuesve selektivë me panele izoluese hibride vakuumi, të cilat eliminon rrugët e humbjeve nga konveksioni nën absorbues, lejon që kolektorët modernë me pllakë të rrafshët të ruajnë efikasitet të dobishëm deri në 110°C. Kjo do të lejojë përdorimin e kolektorëve në aplikime të tjera, si sterilizimi me shkallë të lartë dhe prodhimi i avullit me presion mesatar. Provimet fillestare në terren dhe testimet kanë konfirmuar se këto sisteme, kur punojnë mbi 90°C, prodhojnë rreth 18% më shumë se sistemet standarde me pllakë të rrafshët.
Konsiderata për Integrimin e Sistemit për Përdorim Industrial Vazhdueshëm
Zgjedhja e Lëngjeve për Transferimin e Nxehtësisë: Uji i Sforcuar versus Mischimi i Glikolit – Konsiderata për Korrozionin, Mbrojtjen nga Irdhja dhe Mirëmbajtjen
Zgjedhja e lëngjeve për transferimin e nxehtësisë ka një efekt të konsiderueshëm në jetëgjatësinë, sigurinë dhe efikasitetin e sistemit. Uji i shtypur ka një përçueshmëri termike 15% më të lartë se përzierjet e glikolit (Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë, 2023), gjë që rezulton në prodhim më të lartë të kolektorit dhe në reduktim të energjisë së pompimit. Megjithatë, në mjedise ku ka rrezik të ngrirjes, lëngjet bazë glikoli (zakonisht propilen glikol për përputhshmërinë me standardet e ushqimit) kanë disavantazhe të konsiderueshme:
- Degrada termike e shkaktuar nga temperaturat mbi 120°C prodhon produkte anësore acide që rrisin shkallën e korrozionit
- Testimi vjetor dhe zëvendësimi i lëngjeve imponon një kosto shtesë mirëmbajtjeje prej ~18 mijë USD/MWth
- Një rritje 35% në viskozitet rezulton në inefikasitet më të madh të pompës dhe ngarkesë parazitare më të lartë
Masa preventive të forta kundër ngrirjes, si përdorimi i tubave me kthim ose tubave të rezistueshëm ndaj ngrirjes, mund të përdoren në sisteme me lëngje bazë uji. Dëmtimi i gjatë afatit të lëngut nuk është problem. Lëngjet e propilenglikolit janë të detyrueshme në mjedise të rregulluara, si p.sh. në përpunimin e ushqimit, edhe me disavantazhet e tyre.
Fazimi i Kolektorëve Diellorë me Plakë Të Sheshta Për Ngarkesa Procesi Të Ndryshme (p.sh. pasteurizimi kundrejt larjes) Strategjia e Zonizimit të Temperaturës
Zonizimi i qarqeve termike sipas temperaturës së procesit lejon përdorim më të mirë të energjisë diellore në një profil kërkesash të gjerë dhe të ndryshueshme. Separatimi hapësinor i qarqeve të larjes në temperatura më të ulëta (40–65 °C) dhe i qarqeve të pasteurizimit në temperatura më të larta (70–85 °C) e bën mundësuese përcaktimin optimal të madhësisë së kolektorëve diellorë dhe prioritetin e drejtimit të nxehtësisë. Ky qasje përfshin:
- Vargje paralele kolektorësh të përshtatura për temperatura specifike ngarkese
- Valve prioriteti që drejtojnë nxehtësinë diellore tek proceset më të vlefshme, të cilat janë të ndjeshme ndaj kohës
- Divertorë me kontroll të temperaturës që sigurojnë mbrojtje për proceset me shkallë të ulët nga ngrohja e tepërt
Birrari që përdorin këtë metodë kanë raportuar një zëvendësim 60% të ngarkesës së kazanit gjatë orëve kulmore të diellit dhe një reduktim 22% të periudhës së kthimit të investimeve. Kjo tregon se etapizimi termik i proceseve mund të optimizojë kapjen e vlerës jashtë riprojektimit të sistemit nga sistemet solare me pllaka të rrafshëta.
FAQ
Cilat janë kufijtë e temperaturës për kolektorët solare me pllaka, në një ambient industrial?
Shumica e industrive ushqimore dhe pijeve, ngjyrosja e tekstilit dhe pajisjet për sterilizim me avull përdorin nxehtësi në intervalin 60–90 °C, dhe kolektorët solare me pllaka janë mirë të përshtatshëm për këtë përdorim.
Çfarë shkakton rënien dramatike të efikasitetit të kolektorëve me pllaka mbi 85 °C?
Kur temperatura e absorbuesit rritet, humbjet radiative dhe konvektive rriten, duke shkaktuar një rënie të efikasitetit.
Cilat janë disa mënyra se si janë adaptuar kolektorët me pllaka për të arritur aplikime me temperatura më të larta?
Në aplikimet moderne, përshtypjet e absorbuesve selektivë dhe panelet e izolimit vakum hibrid lejojnë kolektorët me pllakë të rrafshët të funksionojnë deri në 110°C, duke ofruar një përdorim më të gjerë.
Cilat janë disa problemet e mirëmbajtjes që lidhen me përdorimin e glikolit për transferimin e nxehtësisë?
Lëngjet e transferimit të nxehtësisë janë më viskoze dhe funksionojnë më pak efikas, kanë tendencë të korrozohen në temperaturat e larta (degradohen mbi 120°C) dhe kërkojnë testime, zëvendësim dhe kostot e lidhura më të shpeshta.
Cilat janë disa avantazhet e ndarjes së temperaturës në një sistem solar industrial?
Përdorimi i ndarjes së temperaturës ose segmentimit të qarqeve termike sipas klasifikimit të procesit lejon përdorimin më efikas të energjisë solare në nivele të ndryshme temperaturash, duke përmirësuar efikasitetin e përgjithshëm dhe vlerën e sistemit.