Sluneční termální elektrárny
Výklad
Historie využití slunečního tepla
Tepelná energie slunečního záření se v různých formách využívala lidmi od pradávna. Slunce vyhřívalo dobře orientované domovy, vytápělo skleníky, bylo zdrojem energie pro pohon parních strojů, čerpadel a později i turbogenerátorů v solárních elektrárnách.
První solární termální elektrárnu postavil v roce 1913 americký inženýr Frank Shuman v Meadi v Egyptě. Použil parabolické žlaby k napájení motoru o síle 60 až 70 koňských sil, který čerpal vodu z Nilu pro zavlažování bavlníkových plantáží.
Největší parkovou sluneční elektrárnou na světě je SEGS – skupina elektráren v Mohavské poušti v Kalifornii, USA
Systém sériově pospojovaných parabolických žlabů, v jejichž ohnisku se nachází trubka s teplonosnou látkou, byl použit i při stavbě solární elektrárny s výrobou elektrické energie v Mohavské poušti v Kalifornii. Devět elektráren s celkovým instalovaným výkonem 354 MW je stále v provozu.
Pasivní a aktivní solární systémy
Pasivním solárním systémem je celá budova nebo její část, která využívá principy solární architektury. Základním prvkem je vhodně orientovaná prosklená plocha, propouštějící sluneční záření do objektu a omezující jeho zpětné tepelné vyzařování. Přenos energie je realizován bez použití technických zařízení.
Aktivní solární systémy využívají energii dopadajícího slunečního záření pomocí různých elektromechanických zařízení a médií. Buď využívají tepelnou část slunečního záření, nebo za pomoci fotovoltaických systémů přímo vyrábí elektrickou energii. Tepelné systémy ohřívající teplonosné médium v termických kolektorech je možno dále rozdělit na malé nekoncentrační, a na velké, koncentrační systémy.
Typy slunečních termálních elektráren
Parabolické koncentrátory
Diskový koncentrátor soustřeďuje dopadající sluneční záření do ohniska paraboly, ve kterém se nachází tepelný spotřebič. Teplota v ohnisku dosahuje přes 700 °C. Konstrukce nesoucí zrcadla i samotný tepelný spotřebič musí být spojena s dvouosým natáčecím systémem. Nejčastěji se parabolické koncentrátory provozují ve spojení se Stirlingovým motorem.
Zapojením mnoha žlabových kolektorů za sebou vzniká žlabový sběrač – základní jednotka parkových slunečních elektráren
Parkové sluneční elektrárny
Koncentrační kolektory ve formě dlouhých parabolických zrcadel sledujících polohu Slunce. Soustřeďují sluneční záření z větší plochy do co nejmenšího ohniska, kde se nachází tmavý trubkový absorbér. Dosahují teploty v řádu stovek stupňů a jsou vhodné na výrobu elektrické energie v parkových slunečních elektrárnách. Perspektivnějším zdrojem můžou být fresnelova lineární zrcadla, která pracují na stejném principu jako žlabová zrcadla, ale s nižšími konstrukčními náklady.
Věžové sluneční elektrárny
Věžové sluneční elektrárny soustřeďují sluneční záření z velké plochy do absorbéru, umístěného na vrcholku věže. Sluneční energie je do malého prostoru absorbéru koncentrována pomocí rovinných zrcadel – heliostatů, rozmístěných kolem centrální věže. Každý heliostat má vlastní počítačem řízený dvouosý systém natáčení.
Termoelektrický generátor
Termoelektrický generátor využívá nepřímou přeměnu slunečního záření na elektrickou energii prostřednictvím spojení většího množství termoelektrických článků. Termočlánek je jednoduché zařízení ze dvou různých drátů, generující elektrickou energii při rozdílu teplot mezi studeným a teplým spojem. Jedná se o takzvaný Seebeckův jev. Teplý spoj generátoru se ohřívá v ohnisku koncentrických slunečních sběračů.