СЭС на гелиоконцентраторах заработают на 20% эффективнее

Электростанции на солнечных концентраторах (CSP) являются одним из ключевых направлений комплексной стратегии в области альтернативных источников энергии, но прогресс в этой сфере часто фокусируется на том, чтобы постоянно увеличивать такие объекты. Инженеры из Сандийских национальных лабораторий (США) решили поступить иначе и повысили эффективность небольших систем за счет нового ресивера, который способен принимать больше солнечного излучения.

В то время как обычные фотогальванические солнечные батареи работают на основе прямого преобразования солнечного излучения в электричество, установки CSP включают большие массивы зеркал, называемые гелиостатами, которые отражают солнечный свет на специальные приемники. Этот сфокусированный свет нагревает теплоноситель, который циркулирует через ресивер приемника и создает пар, который, в свою очередь, приводит в движение электрогенерирующую турбину.

Обычно ресивер приемника состоит из труб, размещенных в цилиндрических или плоских панелях, которые не способны улавливать все 100% света, что означает возможность улучшения их конструкции. Именно это и сделала команда американских ученых, создав новый дизайн устройства, в котором вместо плоских панелей используется фрактальная форма для захвата большего количества входящего солнечного света.

«Когда свет отражается от плоской поверхности, он уходит, - говорит один из авторов разработки инженер Клифф Хо. - На плоской конструкции ресивера теряется около 5% света, поэтому мы сконфигурировали панели с трубами по радиальной схеме или в виде жалюзи, которые улавливают свет по всем направлениям. Мы хотели, чтобы свет отражался несколько раз и поступал к внутренней части приемника где полностью поглощался – подобно тому, как работают стены звукоизоляционной комнаты».

Исследователи говорят, что с новым дизайном ресивера эффективность поглощения солнечного увеличилась на 20%. При этом новые устройства могут быть произведены с помощью 3D-печати из высокотемпературного никелевого сплава под названием Inconel 718, что позволяет ускорить и удешевить этот процесс.

Ученые уже успешно протестировали систему с воздухом, двуокисью углерода и гелием, протекающими через трубы и питающие турбины, но долгосрочная цель состоит в том, чтобы использовать сверхкритический диоксид углерода – горячую полужидкую версию газа с высоким давлением. Его применение позволит более эффективно использовать небольшие концентрационные СЭС с мощностью от 1 до 10 МВт, компактный масштаб которых наиболее оптимален для питания небольших населенных пунктов и сообществ.

Новые ресиверы были разработаны в рамках проекта Института исследований солнечной энергии для Индии и США (SERIIUS).