Przełomowa zielona inżynieria dla solarnej energii termicznej

Nasz świat potrzebuje nowych, bezpiecznych i niezawodnych, źródeł energii, pozwalających na dalszy wzrost ekonomiczny, zapewniających, że będziemy otrzymywali całą potrzebną energię w realistycznej cenie. Odnawialne źródła energii są opcją najbardziej przyjazną dla środowiska. Spośród wszystkich obecnie rozwijanych alternatywnych źródeł energii odnawialnej, skoncentrowana energia słoneczna (CSP) jest prawdopodobnie najatrakcyjniejsze ze względu na nieograniczone rezerwy energii słonecznej dostępne w słonecznych regionach świata.
Energia słońca – pochwycona, używana i przechowywana
Zasada działania CSP jest bardzo prosta. Energia słoneczna jest zbierana za pomocą środków skupiających energię termiczną w punkcie, gdzie może ona być odebrana i przekazana do użycia, zazwyczaj poprzez konwersję do postaci pary, w celu zasilania konwencjonalnych turbin wytwarzających elektryczność. Energia termiczna jest zbierana podczas godzin dziennych i może być przechowywana w specjalnych systemach przechowywania ciepła w celu przedłużenia okresu roboczego dla wytwarzania energii elektrycznej.

Wysokoefektywne systemy izolacyjne i ognioodporne Promat mogą tworzyć
Wyzwanie stanowi uczynienie procesu przechwytywania i użycia energii cieplnej pochodzącej ze słońca tak wydajnym i ekonomicznym, jak tylko możliwe. Jako że CSP jest procesem termicznym, użycie najlepszej dostępnej izolacji termicznej w całości instalacji umożliwi zminimalizowanie możliwych do uniknięcia strat ciepła i uczyni proces możliwie termicznie wydajnym.

Wyzwania
  • Kontrola termiczna – kontrola nad stratami energii – optymalizacja procesu.
  • Maksymalna redukcja strat ciepła.
  • Maksymalna wydajność zakładu.
  • Projekt umożliwiający ciągłą pracę.
  • Łatwość instalacji i wymiany podczas rutynowej obsługi.
  • Zwrot inwestycji w izolację < 1-3 lat (żywotność powyżej 25 lat)
  • Ograniczenie ogólnego kosztu zakładu (ograniczenie uśrednionego kosztu energii)

Promat może rozwiązać powyższe wyzwania projektowe. Dokonując wyboru spośród najbogatszego na rynku portfolio produktów izolacyjnych „najlepszych w klasie” o najniższej przewodności cieplnej, jesteśmy w stanie zaprojektować „rozwiązanie inżynieryjne” najlepiej spełniające wymagania projektowe. Posiadając dostęp do najlepszych dostępnych na rynku mikroporowatych, wykonanych z krzemianu wapnia i wysokotemperaturowej bio-rozpuszczalnej wełny, ognioodpornych produktów izolacyjnych, system izolacji Promat nie zostanie pobity w zakresie wydajności. Straty ciepła na każdym etapie mogą być ograniczone o od 30% do 50%.

Promat posiada udokumentowaną historię kompetencji, doświadczenia i niezawodności w zakresie dostarczania dostosowanych do potrzeb rozwiązań izolacyjnych.

Zastosowania

Wieża CSP

Wieże słoneczne zbierają energię słońca z użyciem rozstawionych na powierzchni ziemi zwierciadeł zwanych heliostatami, o powierzchni do 120 m2 każdy. Odbijają, skupiają i koncentrują one ciepło oddawane przez słońce na receptorze na szczycie wieży, która może mieć wysokość od 30 do 250m. Istnieją dwa główne typy receptorów, a temperatura operacyjna (w zależności od zastosowanej metody przekazywania ciepła) w najgorętszym punkcie może osiągnąć nawet 1000°C.

Receptor objętościowy
Receptor objętościowy ma w zasadzie postać ogromnej siatki ceramicznej przekazującej energię cieplną poprzez wymuszony przepływ powietrza, który wciąga powietrze przez siatkę w celu zasilenia cyklu wytwarzania pary.

Receptor cylindryczny
Ten typ receptora pobiera ciepło przez wiązki cylindrów, gdzie energia słoneczna jest przekazywana do systemu wytwarzania energii elektrycznej poprzez płynne nośniki ciepła (HTF). Gdy zastosowany HTF to stopiona sól, mimo że temperatura dolotowa jest zazwyczaj niższa od 300 °C, możliwe jest, że temperatura HTF na wylocie receptora będzie znacząco wyższa od 500 °C, jako że temperatura receptora może osiągnąć 1000 °C. Temperatury te wymagają najlepszej możliwej izolacji w celu zachowania energii termicznej i zapobiegania stratom ciepła. W przypadku każdego typu systemu receptora, zastosowanie odpowiednio zaprojektowanego systemu Promat drastycznie poprawia wydajność procesu.

Promat jest aktywny w odniesieniu do różnych części instalacji wieży solarnej:

Skrzynie grzewcze
Głównie systemy izolacyjne oparte na produktach mikroporowatych

Orurowanie/przewody gorącego powietrza
W pobliżu elementów grzewczych stosowana jest wysokotemperaturowa bio-rozpuszczalna wełna wsparta przez MICROTHERM® MPS i MICROTHERM® QUILTED, lub MICROTHERM® OVERSTITCHED. Dla systemów kształtowych stosuje się MONOLUX®, lub PROMASIL®.

Zasobniki ciepła
Głównie PROMAGLAF® wysokotemperaturowe bio-rozpuszczalne koce, MICROTHERM® QUILTED, lub MICROTHERM® OVERSTITCHED, MONOLUX®, PROMABOARD® i PROMALIGHT®. Dla ścianek dziłowych stosuje się SUPALUX-V®, płyty z krzemianu wapnia/wermikulitu.

Zewnętrzna osłona cieplna i tylna izolacja receptora
Systemy oparte na wykonanych na zamówienie systemach SCUTTHERM® o ekstremalnie niskiej absorbcji energii słonecznej.

Komora obszaru receptora
Systemy oparte na wykonanych na zamówienie systemach SCUTTHERM® o ekstremalnie niskiej absorbcji energii słonecznej.
System z rynnami parabolicznymi

W systemie z rynnami parabolicznymi energia słoneczna przechwytywana jest w polu zbiorczym składającym się z wielu równoległych rzędów kolektorów słonecznych, z których każdy może obracać się na osi północ-południe, co umożliwia śledzenie wędrówki słońca po niebie. Każdy z kolektorów jest zwierciadłem o kształcie parabolicznym, skupiającym bezpośrednie promieniowanie słońca na rurze receptora umiejscowionej w punkcie skupienia paraboli. Temperatura na rurze receptora zawierającej płynny nośnik ciepła (HTF) osiąga około 400°C.

Wyzwania związane z zespołami o złączach kulowych (BJA) i zespołami o złączach obrotowych
Ze względu na ruch obrotowy każdego z kolektorów w miarę podążania za ruchem słońca, konieczne jest zastosowanie specjalnych izolowanych zespołów obrotowych złączy kulowych w celu połączenia z innymi kolektorami i rurociągami przewodzącymi HTF. Izolacja musi być łatwa w demontażu w celu wykonania rutynowych kontroli. Dostępne są systemy oparte o MICROTHERM® MPS, a także elastyczne osłony wykonane z MICROTHERM® OVERSTITCHED.

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe
Ze względu na ryzyko wycieku HTF z części ruchomych BJA, a także ryzyko pożaru w wyniku samozapłonu w związku z wysokimi temperaturami pracy, stworzony został system elastycznych osłon wykończonych stalą nierdzewną do zastosowania po gorącej stronie. Uniemożliwia to przenikanie płynnego nośnika ciepła przez izolację, co efektywnie minimalizuje wszelkie ryzyko pożaru na złączach. MICROTHERM® jest zupełnie niepalny.
Rurociągi i podpory rur

Ze względu na wielkość zakładu CSP, konieczne są długie odcinki rurociągów w celu wzajemnego połączenia różnych sekcji zakładu. Nadmierne straty ciepła na długości rurociągów mogą poważnie ograniczyć ogólną wydajność pracy instalacji.

Ekonomia i najlepsza wydajność
Systemy izolacji mikroporowatej MICROTHERM® oparte o formowane sekcje rurowe (MPS) dla mniejszych średnic, oraz elastyczne produkty izolacyjne dla większych średnic, mają wiele zalet.
  • Najlepsza wydajność izolacji – najbardziej zwarty dostępny system izolacji. Łatwy w demontażu dla wykonania rutynowej kontroli i wymiany.
  • Szybka i łatwa instalacja. Dostępne prefabrykowane łuki i inny osprzęt.
  • Stabilne właściwości. Izolacja nie ulega pogorszeniu z upływem czasu.
  • System dostosowany do konkretnej instalacji.
  • Ekonomiczny w ilościach hurtowych w porównaniu do mniej efektywnych konwencjonalnych produktów izolacyjnych. Prostsza logistyka i niższy koszt instalacji ze względu na niższą objętość izolacji i produkty dostosowane – łuki izoluje się równie szybko, co przebiegi proste.

Podpory rur
Równie ważna co izolacja orurowania jest ochrona przed utratą ciepła powstałą w punktach podparcia, gdzie w wyniku bezpośredniego kontaktu metalu powstają mostki termiczne. MICROTHERM® ma doskonałą wytrzymałość na ściskanie i utrzyma wydajność izolacji w punkcie podparcia niezależnie od masy orurowania.