Новости

Apr 06, 2023

Технологии концентрированной солнечной энергии (CSP): состояние и анализ

Технология концентрированной солнечной энергии (CSP) является перспективным возобновляемым источником энергии.

Технология концентрированной солнечной энергии (CSP) является многообещающей технологией возобновляемой энергетики во всем мире. Однако в настоящее время перед этой технологией стоит множество проблем. Эти проблемы упоминаются в данном обзорном исследовании. Впервые в этой работе были обобщены и сравнены около 143 проектов CSP по всему миру с точки зрения статуса, мощности, технологий концентраторов, коэффициента землепользования, эффективности, страны и многих других факторов.

Кроме того, различные проблемы, стоящие перед распространением этой системы, подчеркиваются с точки зрения теплоносителей (HTF), различных технологий хранения энергии (ES), методов охлаждения, управления водными ресурсами и приведенной стоимости электроэнергии (LCOE). Также сравниваются различные теплофизические свойства ГТФ в применимом диапазоне работы КСД. В конце обзора выделены и сопоставлены различные технологии гибридизации КСЭ с различными возобновляемыми источниками энергии, включая фотоэлектрическую, ветровую и геотермальную. Определена страна-новатор в использовании CSP, ведущей технологии концентраторов, подходящей технологии ES и эффективной гибридной технологии на основе LCOE. Проанализированные в этом исследовании данные необходимы для прогнозирования будущего CSP на рынках и его вклада в снижение потенциала глобального потепления.

Концентрированная солнечная энергия

Хранение тепловой энергии

Нормированная стоимость электроэнергии

Гибридные системы возобновляемой энергии

Теплоносители

Около 600 миллионов человек в странах Африки к югу от Сахары не имеют доступа к электричеству, а около 940 миллионов используют для приготовления пищи опасные виды топлива, такие как дрова и древесный уголь [1]. Большинство систем производства электроэнергии не хранят энергию, поскольку это было бы чрезвычайно дорого. Таким образом, коммунальные предприятия должны использовать больше мощностей, сжигающих ископаемое топливо, чтобы увеличивать или уменьшать мощность по мере необходимости для удовлетворения спроса. Однако эта стратегия не идеальна, поскольку такие станции более эффективно функционируют на полной мощности [2]. Чтобы удовлетворить спрос на электроэнергию и эффективно компенсировать нехватку источников энергии, рекомендуется внедрять системы возобновляемых источников энергии, интегрированные с различными типами систем хранения энергии. В связи с прогнозируемым ростом мирового энергопотребления на 5,8% в 2022 году во всем мире реализуются крупномасштабные проекты возобновляемой энергетики [3]. В результате доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе значительно возросла. Однако необходимы дополнительные проекты возобновляемой энергетики, чтобы дополнить или заменить недостаток традиционных источников энергии [4,5]. По прогнозам, к концу 2050 года доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии в Соединенных Штатах вырастет на 23%, как показано на рис. 1-a. Далее на рис. 1-б показана история и прогноз развития возобновляемых источников энергии в США. Ожидается, что солнечная энергия играет важную роль в ожидаемом производстве электроэнергии в энергетике США с процентом 51%, за которым следуют ветровые и гидроэнергетические технологии [6,7]. На рис. 2 показан прогноз разбивки производства электроэнергии по всему миру в 2050 году. Ожидается, что возобновляемые источники энергии будут составлять около 85% мирового производства энергии. Кроме того, ожидается большая зависимость от энергии ветра, за которой следует солнечная фотоэлектрическая энергия, и небольшая зависимость от CSP с процентом 4%.

Фотоэлектрическая энергия (PV) и ветер являются наиболее распространенными технологиями возобновляемой энергии, используемыми для преобразования как солнечной энергии, так и ветра в электричество для нескольких применений, таких как жилые дома [8,9], тепличные здания [10], сельское хозяйство [11] и опреснение воды [12]. ]. Однако эти источники энергии непостоянны, что приводит к огромным перебоям и колебаниям в выработке электроэнергии [13,14]. Чтобы решить эту проблему, исследователи изучили возможность добавления систем хранения энергии к этой электростанции [15,16]. Концентрированная солнечная энергия (CSP) — перспективная технология получения электроэнергии из солнечной энергии. Накопитель тепловой энергии (TES) является важнейшим элементом электростанций CSP для хранения избыточного тепла от солнечного поля и его использования при необходимости.