Cilat Lëngje për Transferimin e Nxehtësisë Përdoren në Sistemet Termosolare Demax?

Opsionet Kryesore për Lëngjet për Transferimin e Nxehtësisë për Sistemet Termosolare Demax

Uji: Më i Mirë për Instalimet e Demax me Temperaturë të Ulët dhe Shtypje

Për aplikimet termosolare që funksionojnë nën 100 gradë Celsius, uji mbetet një nga alternativat më ekonomike dhe efikase si lëng përcjellës i nxehtësisë. Vetitë të favorshme të ujit rrjedhin nga kapaciteti i tij relativisht i lartë specifik i nxehtësisë (rreth 4,18 kJ për kg K), ndërkohë që kërkon fuqi minimale pompimi. Kur kryhet ftohja me një sistem Demax me shtypje, uji është ideal sepse nuk mund të vlojë dhe është i sigurt dhe miqësor me ambientin. Megjithatë, uji i ngrihet në 0 gradë Celsius, prandaj këto sisteme janë operativë vetëm në rajonet pa borë. Kur sistemet janë në rrezik të ngrirjes për shkak të kushteve dimërore, teknikët duhet të zbrazin plotësisht ujin për të shmangur dëmtimet. Të dhënat e performancës nga shtëpitë kontinentale mediteraneane tregojnë se në vitin 2023 ESTIF (Federata Europiane e Industrisë Termosolare) vërtetoi se instalimet me bazë uji arritën një efikasitet sezonier prej rreth 60%.

Zgjidhje të Përqendruara në Siguri dhe Mbrojtje kundër Ngrirjes

Kur bëhet fjalë për mbrojtjen nga ngrirja, përzierjet e propilenglikolit dhe ujit tregojnë shumë shpresë. Ata vazhdojnë të funksionojnë deri në minus 30 gradë Celsius dhe janë më pak të rrezikshme se alternativat e tjera të disponueshme që përdorin etilenglikol dhe mund të jenë të rrezikshme kur rrjedhin. Këto përzierje ndalojnë gjithashtu korrozionin kur sistemet ndërtohen duke përdorur udhëzimet e duhura me çelik inox dhe disa plastika të tjera. Nga ana e kundërt, përzierjet e propilenglikolit/me ujë mund të jenë 30–50 për qind më të trasha se uji në temperaturën 20 gradë Celsius, prandaj pompave u duhet të punojnë shumë më shumë. Megjithatë, pasi përballojnë aq mirë temperaturat e ulta, ato janë lëngu i preferuar për transferimin e nxehtësisë për shumicën e vendndodhjeve në Amerikën e Veriut dhe Evropën e Veriut. Së fundmi, prodhuesit kanë arritur përmirësime edhe duke shtuar në lëngje kimikate specifike, të pronës së tyre, të cilat zvogëlojnë shkallën e degradimit të lëngjeve. Kur lëngjet testohen në sistemet e mbyllura Demax sipas standardeve industriale të parashtruara, vlerësohet se kohëzgjatja e tyre e përdorimit është 5–7 vite.

Lëngjet e silikonit termikisht të qëndrueshme dhe ajri: Përdorime specializuar në aplikimet solare termike pa shtypje dhe në temperaturë të lartë

Lëngjet e silikonit për transferimin e nxehtësisë janë njësoj lëngjet e vetme që mbeten në funksionim për periudha të gjata kohore në sistemet e hapura të mbyllura pa shtypje të energjisë solare termike të përqendruar, të cilat funksionojnë në temperaturë të lartë midis 200 dhe 400 °C. Lëngjet e silikonit kanë edhe aftësinë e transferimit të nxehtësisë të nevojshme për përdorim në intervalin e temperaturave të larta në sistemet solare termike të përqendruara. Megjithatë, lëngjet për transferimin e nxehtësisë nuk përdoren në sistemet ku ajri është lëngu punues. Ajri, në kombinim me sistemet e hapura, siguron besnikëri operacionale dhe lehtësi në mirëmbajtje në sistemet solare termike pa shtypje. Kombinimi i këtyre lëngjeve specializuar, edhe nëse optimizohen, është më pak se 15 përqind e përgjithshme globale të instalimeve solare termike.

Ky numër rrjedh nga analiza më e fundit e tregut nga iniciativa e Agjencisë Ndërkombëtare të Energjisë SolarPACES 2024.

Kriteret kryesore për zgjedhjen e lëngjeve të transmetimit të nxehtësisë me energji diellore

Stabiliteti termik dhe rezistenca ndaj degradimit

Me lëngjet e transferimit të nxehtësisë (HTF) në aplikimet termosolare, pritet që ato të jenë kimikisht stabile në afat të gjatë, duke qenë në afërsi të 200 gradave Celsius për periudha të gjata (edhe vite) në disa raste. Kur lëngjet janë kimikisht të papakëta, kjo ka pasojë negative për sistemin si tërësi, përfshirë një zvogëlim të performancës termike. Në disa raste të dokumentuara, lëngjet kanë pësuar një zvogëlim të performancës termike prej 22% në një periudhë pesë-vjeçare. Kjo shpesh është e shkaktuar nga rritja e viskozitetit si pasojë e oksidimit të lëngut dhe formimit të mëtallit të ngurtë (sludge). Këto kushte sjellin gjithashtu rritje të kërkesave për mirëmbajtje dhe zvogëlim të performancës së ndërruesve të nxehtësisë. Megjithëse inhibitorët e oksidimit mund të zbutin disa nga problemet e mësipërme, është e nevojshme një fokus më i madh në përshtatshmërinë e lëngut me materiale sistemit nëpër kohë. Materiale sistemi, si p.sh. bakri dhe alumini, por edhe gomë në disa mbulime valvulash, mund të pësojnë një varietet reaksionesh kimike me lëngun nëpër kohë. Në veçanti, te sistemet e presurizuara Demax, vlerësohet se shkalla e korrozionit është rreth 30% më e lartë me lëngjet që janë stabile krahasuar me lëngjet që janë të papakëta.

Kjo lloj shfrytëzimi dhe konsumi nuk thjesht e shkurtërson jetëgjatësinë e pajisjeve. Ajo gjithashtu rrit në mënyrë të konsiderueshme buxhetet e mirëmbajtjes në afat të gjatë.

Zgjedhja e Lëngjeve Sipas Zonave Klimatike në Tregun e Energjisë Termike Diellore në Amerikën e Veriut dhe Evropë

Zgjedhja e lëngjeve duhet të ndiqet me rigorozitet duke marrë parasysh ekstremet e klimës në zonën ku do të instalohet sistemi.

1. Skandinavia dhe Evropa Qendrore: Mbi 30°C duhet të ofrohet mbrojtje. Për këtë qëllim, një përzierje glikoli propileni dhe ujë në raportin 50:50 është standardi de facto për përdorimin e Demax në klima të ftohta, pasi ruan mbi 85% të efikasitetit të transferimit të nxehtësisë të ujit.

2. Mesdheu dhe Shtetet e Bashkuara Jugperëndimore: Temperaturat e stagnimit tejkalojnë rregullisht 300°C. Prandaj, temperaturat e stagnimit kërkojnë stabilitet të lartë në temperaturë kombinuar me presion të ulët avulli. Në këtë aspekt, silikonet janë më të mira se glikolët, pasi presioni i avullit të tyre është 40% më i ulët se ai i glikolëve në temperaturat maksimale të punës, duke zvogëluar kështu shpeshërinë e aktivizimeve të sigurisë nga shtypja dhe, prandaj, humbjen e lëngut.

3. Shtetet e Bashkuara Verilindore si shembull i një klimë hibride: Është e nevojshme një dizajn i mbrojtjes dyfishe. Gjenerata e fundit e mjegullave të hidrokarbureve ka aftësinë të mbetet të pompohet nën –25°C dhe të rezistojë degradimin termik në temperaturat deri në 290°C. Kjo lejon sigurinë e funksionimit vjetor pa komprometuar efikasitetin.

Megjithëse përdorimi i tyre rrit viskozitetin me 12–15%, gjë që çon në rritje të përpjekjes së pompimit dhe të diametrit të bore-së së pompës, është e dukshme një tendencë për përdorimin e lëngjeve më të qëndrueshme termikisht, edhe pse ato imponojnë kufizime shtesë sigurie.

Krahasimi i Performancës në Efikasitet, Siguri dhe Përshtatshmëri të Sistemit në Zbatimet Termosolare

Kompromiset Termofizike në Lidhje me Nxehtësinë Specifike, Viskozitetin dhe Energjinë e Pumpimit, duke Marrë parasysh Rrymën në Lidhje me Prodhimin Termosolar

Performanca termike e përgjithshme e secilës lëng analizohet në lidhje me tri karakteristikat fiziko-kimike të lëngut: aftësinë e lëngut për ruajtjen e energjisë termike (nxehtësia specifike), trashësia e lëngut (vizkoziteti) dhe shkatërrimi termik i lëngut (stabiliteti termik). Uji është një thithës i shkëlqyer energjie termike (nxehtësia specifike është rreth 4,18 kJ për kg për gradë K). Megjithatë, probleme shfaqen kur përdoret uji në këto sisteme, pasi temperaturat mund të zbritin nën pikën e ngrirjes. Në ato raste, përdorimi i përbërjeve të glikolit bëhet i domosdoshëm, edhe pse këto lëngje janë 30–50 % më vizkoze se uji. Kjo rezistencë shtesë vizkoze e lëngut kërkon që pompave t’i bëjnë punë më shumë, çka zakonisht rezulton në një rritje të konsumit të energjisë me 15–30 % në sistemet industriale të mëdha, duke zvogëluar energjinë e përgjithshme solare të mbledhur. Megjithëse lëngjet silikonike nuk janë aq vizkoze kur ngrohen, nxehtësia e tyre specifike është e kufizuar në intervalin 1,5–1,8 kJ. Prandaj, një operator që përdor lëngje silikonike do të kishte nevojë të rrisë rrjedhën e lëngut dy herë më shumë se sa do të kishte nevojë me ujin. Kjo menaxhim i lëngut rrit nevojën për pompa më të mëdha, rrit shpenzimet e lidhura me energjinë elektrike dhe rrit ngarkesën e mirëmbajtjes.

Është konfirmuar përmes testimeve në botën reale në centralat e energjisë solare me trupa parabolike se lëngjet dhe pompët të papërshtatura mund të zvogëlojnë prodhimin termik me 12–18 për qind nëpër kohë. Në mënyrë të veçantë, lëngjet e ulët cilësie shpërbëhen më shpejt dhe mund të bëhen 50–80 për qind më viskoze pas vetëm 5 vjetesh, gjë që ndikon në rrjedhën. Prandaj, inxhinierët duhet të vlerësojnë thelbësisht çdo lëng të ri me çdo pjesë të sistemit me të cilën do të veprojë, përfshirë rezervuarët e zgjerimit, ventilet dhe, veçanërisht, ndërruesit e nxehtësisë me pllaka të brazuara.

Pyetje të Bëra Shpesh

Cili është përfitimi kryesor i përdorimit të ujit si lëng për transferimin e nxehtësisë në sistemet Demax?

Uji është më efikas në transportimin e nxehtësisë sepse ka një kapacitet specifik më të lartë nxehtësie se sa lëngjet e tjera. Përdorimet e tij në temperaturë të ulët në rajonet pa borë dhe humbjet e tij të vogla energjetike gjatë pompimit e bëjnë atë një lëng shumë të preferuar.

Cilat janë avantazhet e përdorimit të përzierjeve të propilenglikolit/me ujë në klima të ftohta?

Këto përzierje janë më të trasha se uji dhe janë më të sigurta se opcionet me glikol etilenik. Ato janë një zgjidhje e preferuar në rajonet e ftohta për shkak të rezistencës së tyre të ulët ndaj temperaturave të ulta dhe viskozitetit të rritur, veçanërisht në Amerikën e Veriut dhe Evropën e Veriut.

Cilat janë karakteristikat e lëngjeve silikonike që lejojnë përdorimin e tyre në aplikime me temperaturë të lartë?

Lëngjet silikonike posedojnë stabilitet termik të jashtëzakonshëm, i cili lejon përdorimin e tyre në aplikime me temperaturë të lartë, si p.sh. në sistemet e koncentruara solare termike. Për më tepër, lëngjet silikonike kanë presione të ulëta avulli, gjë që minimizon mundësitë e aktivizimit të vrimave të sigurisë së shtypjes në temperaturat maksimale.

Cilat janë implikimet e kriterive të zgjedhjes në klimën e rajoneve kur zgjidhet një lëng për transmetimin e nxehtësisë?

Për të maksimizuar besueshmërinë dhe efikasitetin e sistemit, mbrojtja nga ngrirja me anë të lëngjeve për transmetimin e nxehtësisë duhet të përdoret në rajonet e ftohta, ndërsa lëngjet me stabilitet termik të lartë duhet të përdoren në rajonet e ngrohta.