News Details

Hệ Thống Lưu Trữ Nhiệt Năng Nền Tảng của Năng Lượng Nhiệt Mặt Trời Tập Trung

Một trong những thách thức đối mặt với việc sử dụng rộng rãi năng lượng mặt trời là sự giảm hoặc cắt giảm sản xuất năng lượng khi mặt trời lặn hoặc bị che phủ bởi đám mây. Hệ thống lưu trữ nhiệt năng cung cấp một giải pháp thực sự cho thách thức này.

Trong hệ thống tập trung nhiệt mặt trời (CSP), ánh sáng mặt trời được phản chiếu vào một bộ thu, tạo ra nhiệt được sử dụng để tạo ra điện có thể sử dụng ngay lập tức hoặc lưu trữ để sử dụng sau này. Điều này cho phép hệ thống CSP trở thành các lựa chọn linh hoạt, hoặc có thể điều chỉnh, để cung cấp năng lượng sạch và tái tạo.

Một số công nghệ lưu trữ nhiệt thông minh đã được thử nghiệm và triển khai kể từ năm 1985. Các công nghệ này bao gồm hệ thống trực tiếp hai bồn, hệ thống gián tiếp hai bồn và hệ thống thermocline một bồn.

HỆ THỐNG TRỰC TIẾP HAI BỒN

Năng lượng nhiệt của mặt trời trong hệ thống này được lưu trữ trong cùng một chất lỏng được sử dụng để thu nạp nó. Chất lỏng được lưu trữ trong hai bồn — một ở nhiệt độ cao và một ở nhiệt độ thấp. Chất lỏng từ bồn nhiệt độ thấp chảy qua bộ thu năng lượng mặt trời, nơi năng lượng mặt trời làm nóng nó lên nhiệt độ cao, và sau đó chảy vào bồn nhiệt độ cao để lưu trữ. Chất lỏng từ bồn nhiệt độ cao chảy qua một bộ trao đổi nhiệt, nơi nó tạo ra hơi nước để sản xuất điện. Chất lỏng thoát ra khỏi bộ trao đổi nhiệt ở nhiệt độ thấp và trở lại bồn nhiệt độ thấp.

Hệ thống lưu trữ trực tiếp hai bồn đã được sử dụng trong các nhà máy điện nguyên tử tru ngày đầu tiên (như Solar Electric Generating Station I) và tại trạm điện Solar Two ở California. Các nhà máy dạng ống chắn sử dụng dầu khoáng làm chất lỏng truyền nhiệt và lưu trữ; Solar Two sử dụng muối tan chảy.

HỆ THỐNG GIÁN TIẾP HAI BỒN

Hệ thống gián tiếp hai bồn hoạt động theo cách tương tự như hệ thống trực tiếp hai bồn, trừ việc sử dụng các chất lỏng khác nhau làm chất lỏng truyền nhiệt và lưu trữ. Hệ thống này được sử dụng trong các nhà máy trong đó chất lỏng truyền nhiệt quá đắt hoặc không phù hợp để sử dụng làm chất lỏng lưu trữ.

Chất lỏng lưu trữ từ bồn nhiệt độ thấp chảy qua một bộ trao đổi nhiệt phụ, nơi nó được làm nóng bởi chất lỏng truyền nhiệt nhiệt độ cao. Chất lỏng lưu trữ nhiệt độ cao sau đó chảy trở lại bồn lưu trữ nhiệt độ cao. Chất lỏng thoát ra khỏi bộ trao đổi nhiệt này ở nhiệt độ thấp và trở lại bộ thu năng lượng mặt trời, nơi nó được làm nóng trở lại thành nhiệt độ cao. Chất lỏng lưu trữ từ bồn nhiệt độ cao được sử dụng để tạo hơi nước theo cùng cách như hệ thống trực tiếp hai bồn. Hệ thống gián tiếp yêu cầu một bộ trao đổi nhiệt phụ, làm tăng chi phí cho hệ thống.

Hệ thống này sẽ được sử dụng trong nhiều nhà máy điện nguyên tử tru ở Tây Ban Nha và cũng đã được đề xuất cho một số nhà máy điện nguyên tử tru ở Mỹ. Các nhà máy sẽ sử dụng dầu hữu cơ làm chất lỏng truyền nhiệt và muối tan chảy làm chất lỏng lưu trữ.

HỆ THỐNG THERMOCLINE MỘT BỒN

Hệ thống thermocline một bồn lưu trữ nhiệt năng trong một chất trung gian rắn — thường là cát silica — được đặt trong một bồn duy nhất. Trong quá trình hoạt động, một phần của chất trung gian ở nhiệt độ cao, và một phần ở nhiệt độ thấp. Các vùng nhiệt độ cao và thấp được tách biệt bởi một độ dốc nhiệt độ hoặc thermocline. Chất lỏng truyền nhiệt nhiệt độ cao chảy vào đỉnh của thermocline và thoát ra dưới đáy ở nhiệt độ thấp. Quá trình này đẩy thermocline xuống và thêm nhiệt năng vào hệ thống để lưu trữ. Đảo ngược dòng chảy đẩy thermocline lên trên và loại bỏ nhiệt năng khỏi hệ thống để tạo hơi nước và điện. Hiệu ứng nổi tạo ra phân tầng nhiệt độ của chất lỏng trong bồn, giúp ổn định và duy trì thermocline.

Việc sử dụng một chất trung gian lưu trữ rắn và chỉ cần một bồn giảm chi phí của hệ thống này so với các hệ thống hai bồn. Hệ thống này đã được thử nghiệm tại trạm điện Solar One, nơi hơi nước được sử dụng làm chất lỏng truyền nhiệt và dầu