نیروگاه هلیوستات

نیروگاه هلیوستات از جمله نیروگاه های انرژی پاک محسوب می شود . این نیروگاه ها با استفاده از تابش نور خورشید توسط آیینه ها عمل می کند. این آیینه ها  زوایای افقی و قائم آن هر لحظه با حرکت خورشید تغییر می کند به عبارتی دارای ردیاب نور خورشید هستند. تمامی آیینه ها نور خورشید را به سمت یک برج مرکزی هدایت می کنند و نور در برج مرکزی متمرکز می شود. نورمتمرکز شده در برج باعث ایجاد گرما با توان زیاد می شود و در نهایت گرمای تولید شده باعث گرم شدن آب یا سیال داخل برج می شود. با بخار شدن و گرم شدن اب(سیال) داخل برج توربین به حرکت در می آید و درنهایت باعث تولید برق می شود .

ضریب تمرکز تابش خورشیدی در این نیروگاهها بین 100 تا 100000 میباشد و درجه حرارت هایی تا 1000 درجه سانتی گراد دردریافت کننده مرکزی حاصل می گردد. برای افزایش میزان انرژی الکتریکی تولیدی در این نیروگاهها معمولاً یک سیستم ذخیره گرمایی مورد استفاده قرار می گیرد. پیوند یک سیستم پشتیبان با سوخت نفت یا گاز طبیعی به نیروگاه خورشیدی هلیواستانی نیز به عنوان یک راهکار برای تولید مستمر و بدون وقفه برق امکان پذیر است.

مزایای نیروگاه هلیوستات

از مزایای شیوه تولید دریافت کننده مرکزی می توان مواردی نظیر بازدهی نسبتاً بالای نیروگاه، دمای بالای بخار تولید شده، توان تولید بالا و قابلیت تولید همزمان گرما و برق را نام برد

مشکلات نیروگاه هلیوستات

اتلاف انرژی گرمایی، بازدهی نسبتا کم در سیستم های پیوندی با سوخت فسیلی ، ضرورت نصب سیستم ردیاب خورشیدی و نیاز به آب در پروسه معایب این نوع نیروگاه ها را شامل می شود.

در نیروگاه های هلیواستاتی، تعداد هلیواستاتها می تواند تا چندین هزار نیز برسد. البته به دلیل فاصله بسیار زیاد میان هلیواستات های انتهایی نیروگاه و دریافت کننده مرکزی، حداکثر توان نامی چنین نیروگاهی محدود می باشد. جهت ایجاد یک مجموعه نیروگاهی با ظرفیت بالاتر ، می توان چندین واحد نیروگاهی هلیواستاتی را در کنار یکدیگر احداث نمود.

اجزای اصلی نیروگاههای خورشیدی هلیوستاتی
نیروگاه های خورشیدی هلیواستاتی، علاوه بر اجزای مرتبط به سیکل رانکین و تولید انرژی الکتریکی، به طور کلی از چهار قسمت اصلی که شامل هلیواستات ها، دریافت کننده مرکزی ، سیستم انتقال حرارت و سیستم ذخیره حرارت می باشند، تشکیل می گردند.

هلیوستات ها

هلیواستات ها ، آینه های قابل کنترلی هستند که می توانند در تمام ساعات روز خورشید را دنبال کنند وبا زاویه خاصی که هر کدام از آنها با امتداد جهت اشعه خورشید دارند، تشعشع خورشیدی را به سمت دریافت کننده ثابت مرکزی در بالای برج منعکس کنند. این زاویه بستگی به زمان روز، طرز قرارگرفتن، فاصله و موقعیت هر هلیواستات نسبت به دریافت کننده مرکزی دارد.

هلیواستاتها بطور کلی از پنج قسمت عمده که شامل اینه ها، سازه، فونداسیون، سیستم محرک و سیستم کنترل کننده خورشیدی می باشد، تشکیل می گردند.

دریافت کننده مرکزی، سیستم انتقال حرارت و سیستم ذخیره حرارت

دریافت کننده مرکزی برای جمع کردن، جذب کردن و انتقال بیشترین مقدار انرژی دریافتی، به سیال انتقال دهنده حرارت طراحی می شود. دریافت کننده های مرکزی در بالای برجهای بلندی قرار می گیرند و در معرض حداکثر جریانات انرژی تشعشعی که حدوداً بین 300 تا 700 کیلووات بر مترمربع می باشد، قرار دارند. دیواره این دریافت کننده ها از یک سری لوله های موازی که در کنار هم قرار گرفته اند ودر داخل آنها سیالی جریان دارد، تشکیل می شوند. انرژی خورشیدی به سطح خارجی لوله ها تابیده و انرژی جذب شده توسط لوله ها، به سیال داخل آنها منتقل می شود. این لوله ها از قسمت فوقانی مسدود شده اند و در نتیجه انبساط حرارتی در قسمت پایین آنها اتفاق می افتد.

به منظور افزایش مدت زمان بهره برداری از نیروگاه برای تولید انرژی الکتریکی ، دریافت مرکزی علاوه بر تامین انرژی حرارتی مورد نیاز پروسه نیروگاهی، انرژی مازاد خود در طول روز را به منبع ذخیره انرژی حرارتی منتقل می نماید. مجموع توان ورودی به پروسه نیروگاهی و منبع ذخیره در ساعت روز مرجع، ظرفیت حرارتی دریافت کننده را تشکیل می دهد. با تعیین ظرفیت حرراتی دریافت کننده می توان پارامترهای دیگر نیروگاه از قبیل مساحت سطح دریافت کننده، ارتفاع برج و مساحت هلیواستات ها را بدست آورد.