تطبيقات صناعة الطاقة الشمسية
في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تنقسم تطبيقات الصمامات إلى الجزأين التاليين.أولا، والتحكم في مياه التبريد، والمياه الدوارة، وغيرها من الوسائط في نظام توليد الطاقة الشمسية لضمان التشغيل الطبيعي للنظام؛ ونظام تنظيف الألواح الكهروضوئية. ثانيا، محطة طاقة شمسية.
تسمح لنا الألواح الكهروضوئية بتوليد الكهرباء بطريقة مستدامة من خلال تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. ومع ذلك، لضمان تشغيل الأنظمة الكهروضوئية عالية الطاقة، يجب التحكم بدقة في تدفق السائل عبر النظام للحفاظ على درجة الحرارة وتبريد الألواح والمكونات الحيوية الأخرى.
نظام التبريد الكهروضوئي:
في أنظمة التبريد الكهروضوئي، تستخدم الصمامات للتحكم في تدفق سائل التبريد؛ يساعد ذلك في الحفاظ على درجة حرارة الألواح الكهروضوئية ضمن نطاق آمن، مما يضمن أداء عالي للنظام.
تعديل درجة الحرارة:
درجة حرارة الألواح الكهروضوئية تؤثر بشكل كبير على أدائها، ويمكن استخدام الصمامات لتنظيم تدفق سائل التبريد للحفاظ على درجة حرارة ثابتة، مما يزيد من كفاءة الألواح.
نظام التنظيف:
تتراكم الألواح الكهروضوئية والأوساخ أثناء التشغيل، مما يؤثر على أدائها. يستخدم الصمام للتحكم في رش سائل التنظيف لضمان بقاء الألواح الكهروضوئية نظيفة وزيادة كفاءة توليد الطاقة.
يجب أن توفر الصمامات نقل حرارة مستمر وتدفق سوائل وتحمل درجات الحرارة والضغوط ومعدلات التدفق القصوى التي قد تتفاقم بسبب انخفاض درجات الحرارة الخارجية. المواد تتورم وتنثني وتتشوه، مما يتطلب صيانة ويقلل من إنتاج المصنع.
من منظور الأداء والموثوقية، سيكون الإجهاد الحراري الميكانيكي هو الاعتبار الأهم
1. Cمقاومة التآكل
قادر على التكيف مع الاستخدام طويل الأمد في ضوء الشمس والرطوبة والبيئات الممطرة دون أن يتضرر؛ مادة الفولاذ المقاوم للصدأ هي الخيار الأول.
2. Hتحمل درجة حرارة IGH
تولد الألواح الكهروضوئية درجات حرارة عالية أثناء عملية توليد الطاقة، لذا يلزم وجود نظام تبريد للحفاظ على درجة الحرارة ضمن النطاق المناسب. يجب أن تكون الصمامات قادرة على العمل بشكل مستقر في البيئات ذات درجات الحرارة العالية لضمان فعالية نظام التبريد.
3. Eتوفير النيرجيز
عادة ما تعمل الصمامات الكهربائية بالكهرباء، مما يسمح لها بتحقيق تحكم عالي في الطاقة وتقليل استهلاك الطاقة. مقارنة بالصمامات اليدوية التقليدية، يمكن للصمامات الكهربائية تنظيم التدفق بدقة أكبر، مما يقلل من هدر الطاقة.
4. Rالتحكم في المشاعر
الصمامات المزودة بوظائف التحكم عن بعد يمكن أن تجعل التشغيل والمراقبة أكثر سهولة. يمكن مراقبة حالة الصمام والتحكم في أي وقت وأي مكان عبر نظام بعيد لإدارة تشغيل محطة الطاقة الكهروضوئية بشكل أفضل.
محطة الطاقة الحرارية الشمسية 1.1 ترود
محطة الطاقة الشمسية الحرارية ذات الحوض هي ترتيب متسلسل ومتوازي من مجمعات تركيز مكافئة متعددة على شكل منخفض لتسخين الزيت الحراري. ينقل الزيت الحراري عالي الحرارة الحرارة إلى البخار عبر مبادل حراري، مما يدفع توربين البخار لتوليد الكهرباء.
نظرا لنضج وموثوقية تقنية الطاقة الشمسية عبر المنخفض، فإن حوالي 90٪ من محطات الطاقة الشمسية في العالم حاليا هي محطات طاقة من خلال الورق.
الوسيط العامل في محطة الطاقة المنخفض عادة ما يكون الزيت الحراري. نظرا لأن زيت نقل الحرارة يتحلل عند درجات حرارة عالية، فإن درجة حرارة تشغيله القصوى عادة ما تقتصر على حوالي 395°م. بعد تبادل الحرارة مع البخار، تنخفض درجة حرارة زيت نقل الحرارة إلى حوالي 295°م.
نظرا لأن الزيت الحراري قابل للاشتعال وقابل للانفجار، فإن الإغلاق الخارجي للمعدات يكون صارما عموما، ويحظر تماما تسرب الزيت الحراري إلى البيئة لتجنب خطر الاحتراق والانفجار.
لتحقيق توليد طاقة مستمر في الأيام الممطرة أو الليل، عادة ما تكون محطات الطاقة المائية مجهزة بأنظمة تخزين حرارة ملحية منصهرة. يتكون نظام التخزين الحراري بشكل رئيسي من خزانات ساخنة، وخزانات باردة، وسوائل تشغيل الملح المنصهر، ومعدات أخرى. عندما يكون الطقس جيدا خلال النهار، يقوم الزيت الحراري عالي الحرارة المسخن بالطاقة الشمسية بتسخين الملح المنصهر إلى حوالي 385 درجة مئوية ويخزنه في خزان ملح ساخن. في الليل أو عندما يكون الطقس غائما، يستخدم الملح المنصهر عالي الحرارة في خزان الملح الساخن لتسخين البخار لتوليد الكهرباء. لذلك، يمكن لمحطة الطاقة الشمسية الحرارية المزودة بنظام تخزين حراري أن تحقق توليد طاقة مستمر على مدار 24 ساعة.
1.2 محطة الطاقة الشمسية الحرارية من نوع البرج
أكبر فرق بين محطات الطاقة الشمسية الحرارية من نوع الأبراج ومحطات الطاقة من نوع الحوض يكمن في الهياكل المختلفة للجزر الشمسية.
تتكون محطة الطاقة البرجية من آلاف المرايا المستوية العاكسة للشمس التي تركز ضوء الشمس على البرج الممتص للحرارة وتقوم بتسخين السائل العامل. المبدأ موضح في الشكل 2. يتبادل السائل العامل الساخن الحرارة مع البخار لزيادة طاقة البخار.
عادة ما تستخدم محطات الطاقة الشمسية الحرارية في الأبراج الملح المنصهر كسائل عامل، ويمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل القصوى لها إلى 565°C. مقارنة بمحطات الطاقة الشمسية الحرارية عبر الحوض، فإن محطات الطاقة الشمسية الأبراجية تتمتع بدرجات حرارة بخار أعلى وكفاءة أعلى في توليد الطاقة خلال دورة الرانكين.
نظرا لانخفاض النضج التقني لمحطات الطاقة الأبراجية، هناك حاليا عدد قليل نسبيا من محطات الطاقة الأبراجية التي تم بناؤها بنجاح في العالم. ومع ذلك، مقارنة بنوع الحوض، يتميز نوع البرج باستثمار أولي منخفض وكفاءة عالية. في هذه المرحلة، حلت محطات الطاقة الشمسية الحرارية من نوع الأبراج محل الاتجاه المنخفض.
بالإضافة إلى ذلك، لتحقيق توليد الطاقة المستمر، عادة ما تكون محطات الطاقة الأبراجية مجهزة بنظام تخزين حراري. هيكل نظام تخزين الحرارة مشابه لنوع الحوض.
2.2 ظروف عمل الصمامات
ظروف التشغيل في محطات CSP ذات الأنواع التقنية المختلفة واضحة نسبيا. معايير التشغيل لمحطات CSP ذات السعات المختلفة ستكون مختلفة.
بالنسبة لمحطات الطاقة البرجية، وبسبب ارتفاع برج جمع الحرارة العالي، يكون ضغط العمل للوسط داخل الجزيرة الشمسية أعلى عموما من ضغط متوسط نظام تخزين الحرارة. ضغط العمل في نظام تخزين الحرارة يتراوح بين 0.7 و1.1 ميغاباسكال.
يتم تصميم الضغط العام لزيت نقل الحرارة في محطة الطاقة الخندية وفقا لطول خط أنابيب زيت نقل الحرارة. على سبيل المثال، بالنسبة لمحطة طاقة بقوة 100 ميجاوات في الواط، يختار صمام زيت نقل الحرارة عادة فئة 600 رطل.
2.3 متطلبات الصمامات
نظرا لأن السائل العامل داخل صمام محطة الطاقة الحرارية الشمسية يختلف عن سائل الصمامات العادية، فإن الهيكل والمواد المستخدمة في الصمام تختلف أيضا عن تلك الموجودة في الصمامات التقليدية.
بالنسبة لنظام جمع الحرارة في محطة الطاقة في الحوض، فإن الوسط الدائر هو زيت نقل الحرارة ذو خصائص قابلة للاشتعال، لذا فإن متطلبات التسرب في الصمام مرتفعة نسبيا. عادة ما يكون ختم التغليف عبارة عن هيكل مزدوج الإغلاق من المنفاخ وتغليف الجرافيت.
بالنسبة لصمامات الملح المنصهر، بسبب درجة حرارة العمل العالية للأملاح المنصهرة وخاصية الأكسدة القوية للملح المنصهر عند درجات الحرارة العالية، فإنه يسبب تآكلا قويا للمعادن وغير المعادن. بالإضافة إلى ذلك، يتصلب الملح المنصهر الثنائي تحت 220 درجة مئوية. بمجرد ألا يتم تصريف الملح بالكامل من الصمام، لن يتمكن من الفتح والإغلاق.
تتميز صمامات الملح المنصهر بمتطلبات خاصة معينة مقارنة بالصمامات العادية:
(1) يمكن ضمان التشغيل الطبيعي للصمام عندما يكون الصمام مفتوحا وإغلاقا متكررا، ويجب ألا يتراكم الملح في جسم الصمام أثناء إزالة الملح لمنع تجمد الملح المنصهر وعدم تثبيته للسحب.
(2) مادة جسم صمام الملح المنصهر يمكنها مقاومة تآكل الملح المنصهر.
(3) يمكن للحشوات وتغليف الصمام غير المعدني تحمل تآكل الملح المنصهر عالي الحرارة.
(4) نظام جمع الحرارة في محطة الطاقة الشمسية الحرارية يتأثر بضوء الشمس (عندما تغطي الغيوم الشمس)، لذا ستعمل المعدات بشكل متقطع، بحيث يمكن للصمام تحمل متطلبات درجات الحرارة المتناوبة بين الحرارة الساخنة والباردة.
(5) لمنع تجمد صمام الملح المنصهر، يكون صمام الملح المنصهر عادة مجهزا بمتطلبات تسخين كهربائية.
2.4 اختيار الصمامات
نظرا لأن الملح المنصهر له نقطة تجمد عالية، يجب أخذ تأثير تصلب الملح المنصهر على الصمام في الاعتبار عند اختيار الصمام.
لذلك، فإن الصمامات المعرضة لتراكم السائل في التجويف الأوسط (مثل الصمامات الكروية وصمامات البوابات) ليست مناسبة لأنظمة الملح المنصهر.
استنادا إلى تحليل تجربة الاستخدام الفعلي، يتم تقسيم الاختيار العام لصمامات الملح المنصهر إلى نوعين:
1. صمام جوبل المنفاخ، والتي تستهدف بشكل رئيسي الصمامات ذات الأقطار الأصغر.
2. صمام الفراشة: لأنابيب الملح المنصهر ذات القطر الكبير، يتم عادة اختيار صمامات الفراشة.
بالإضافة إلى ذلك، مع الأخذ في الاعتبار التباين في درجة الحرارة في ظروف العمل الفعلية وسلامة تسرب الملح المنصهر في الموقع، تستخدم صمامات الملح المنصهر عادة طرق اتصال نهائي ملحومة، وليس من المناسب استخدام هياكل الحافة لتجنب التسرب عند الحافة بسبب تغيرات درجة الحرارة.
