home  

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


concentrated solar power

 

concentrated solar power, zonnestralen bundeling, zonnespiegelcentrale, zonnekrachtcentrale, zonthermische krachtcentrale, concentrating solar power, CSP

Bij concentrated solar power (CSP) of zonnestralen-bundeling concentreren spiegels het zonlicht in een ontvanger (een buis of ťťn punt), waardoor hitte ontstaat die meestal stoom creŽert die een stoomturbine aandrijft die elektriciteit opwekt. 
De plaats waar dat gebeurt wordt een zonthermische krachtcentrale genoemd. De term zonnekrachtcentrale komt ook voor, maar die wordt ook gebruikt voor een zonnepark waar de elektriciteit van enorme aantallen zonnepanelen (pv-panelen) wordt "gebundeld".
De elektriciteit uit CSP is een vorm van groene stroom.


principe van concentrated solar power (csp) met hete vloeistof als transportmedium-
; klik voor groter!:


Voordelen CSP
- CSP valt onder duurzame energie; de zon geeft gratis straling (geen hernieuwbare energie maar wel redelijk permanent)
- om ook buiten zonne-uren elektriciteit te leveren worden veel zonnekrachtcentrales voorzien van een opslagmogelijkheid (zie ook energieopslag), vaak in de vorm van tanks met heet, vloeibaar zout (bij de documentatie van een zonnekrachtcentrale is vaak het aantal uren opslag vermeld, vaak ca. 7 uur) of hete keramische kogeltjes. 

Nadelen CSP
- de benodigde grondoppervlakte is bij een CSP-centrale van 1 GW (voor gas of kolen een gemiddelde centrale) is ca. 50 km2...; voor ons land echt veel te veel dus, maar meer geschikt voor Spanje o.d.
- voor deze manier van energieopwekking is zonneschijn nodig (overdag)
- er is veel zonneschijn  nodig (in woestijnen e.d.)
- om efficiŽnt te kunnen werken moeten de spiegels voortdurend draaien om goed op de zon gericht te blijven, omdat de stralen anders niet goed gebundeld worden naar de ontvanger (bij bijvoorbeeld pv-panelen heb je daar geen last van) 
- dure spiegels
- het object dat het zonlicht ontvangt, moet een zo groot mogelijk deel van het licht absorberen; de nauwkeurigheid om het zonlicht te concentreren is belangrijk.

Kortom: CSP is uitsluitend geschikt voor landen die veel open, vlakke ruimte hebben ťn waar de zon lang ťn krachtig schijnt!
 
(Helaas voor Nederland: wťg is de onafhankelijkheid van andere landen als we zulke elektriciteit uit bijvoorbeeld het Midden-Oosten importeren...)

Methodes
Het zonlicht kan op verschillende manieren gebundeld worden:
- PTC, Parabolic Trough Collector (zonnetrog)
- DC, Dish Collector (zonneschotel
- ST, Solar Tower (zonnetoren)
- LFC, Linear Fresnel Collector (ook: LFR).


methode

draaipunten spiegel, brandlijn/brandpunt met locatie, opmerkingen
PTC (trough collector,
zonnetrog, trogspiegel)
parabolische trogspiegel draait om 1 as; elke spiegel bundelt zonlicht naar zijn eigen lange buis (ontvanger is 1 lokale brandlijn)
DC (dish collector, zonneschotel) spiegel draait om 2 assen; omvangrijke schotelspiegel bundelt naar zijn eigen brandpunt (ontvanger is 1 lokaal brandpunt)
ST (solar tower, 
zonnetoren)
heliostaatspiegel draait op 2 assen; de zonnetoren vangt in 1 brandpunt het gebundelde licht op van een groot aantal spiegels (ontvanger is 1 centraal brandpunt, bovenin de toren)
LFC (Fresnel) lineaire Fresnel-spiegel draait om 1 as, vergelijkbaar met PTC zonnetrog maar de Fresnel-installatie bevat vele kleine langwerpige spiegels die alle gericht zijn op een lokale buis (ontvanger is 1 "lokale" brandlijn).

de vier soorten concentrated solar power: zonnetrog (ptc), zonneschotel (dc), zonnetoren (st) en fresnel (lfc); 

klik voor groter!
(researchgate):


Methode PTC (zonnetrog, trogspiegel), "naar een lange buis"
Deze manier wordt mondiaal het vaakst toegepast.
De geconcentreerde warmte in de lange buis kan:
- dienen voor directe omzetting van water in waterdamp
- worden doorgegeven aan een vloeistof (thermische olie, siliconenolie) in de lange buis
- worden doorgegeven aan gesmolten zout (vloeibaar alkalinitraatzout).
Bij de omzetting in waterdamp kan de damp rechtstreeks naar de turbine die elektriciteit produceert wat efficiŽnter werkt (een aantal tussenstappen ontbreekt) en een goedkoper proces is. De stoom is bijvoorbeeld 330 graden C en heeft een druk van 30 bar. In een experimentele zonnecentrale in AlmerŪa (Spanje) is een temperatuur van 500 graden C en een druk van 110 bar bereikt. Voordeel van de directe omzetting in stoom is dat er geen warmtewisselaars benodigd zijn (bij de overdracht van de warmte van olie naar water). Nadeel is dat het lastig is deze benodigde temperatuur en druk te handhaven.
Bij de tweede methode (via olie) zijn warmtewisselaars benodigd.

Methode DC (zonneschotel)
Deze methode komt mondiaal bijna niet voor.
De zonneschotel is een zeer omvangrijke schotel die de energie omzet in mechanische energie.
De Dish Collector wordt ook wel Dish/Engine genoemd.

Methode ST (zonnetoren), "naar ťťn punt"
Pas de laatste jaren komt deze methode steeds vaker voor, waarschijnlijk door de betrekkelijke eenvoud van het systeem.
Nadeel is dat een defect in de opvang van het gebundelde licht in de toren betekent dat er in het geheel geen elektriciteit wordt opgewekt.
Voordeel is dat de temperatuur hoger kan zijn dan bij de paraboolspiegels (ca. 500 graden C). Een ander voordeel is dat met redelijk "eenvoudige" spiegels het licht weerkaatst kan worden naar de centrale toren; er is geen buis o.d. nodig bij de spiegel en er is geen vloeistoftransport vanaf de spiegels naar een centraal punt.
De Solar Tower wordt ook wel Power Tower genoemd.

Methode Fresnel-installatie, "naar een lange buis"
Van het aantal installaties groter dan 5 MW staat de Fresnel-methode op de tweede plaats, na de zonnetrog. Vergelijkbaar met de zonnetrog, maar de spiegels zijn als het ware verdeeld in kleinere, langwerpige losse spiegels waarbij elke "spiegelreep" zijn weerkaatste licht onder een eigen hellingshoek naar de buis werpt. In de ontvanger wordt direct stoom geproduceerd.
Nadeel is de grote hoeveelheid spiegelrepen waardoor de foutkans/faalkans groter wordt.

Opslag van warmte geeft later elektriciteit
Om ook 's nachts elektriciteit op te kunnen wekken, kan (overtollige) warmte opgeslagen worden in grote tanks met vloeibaar zout o.d. De warmte weer gebruikt worden om elektriciteit op te wekken.
Om ook 's winters, wanneer de zonnestraling geringer is en er meer elektriciteit nodig is, elektriciteit op te wekken, kan (overtollige) warmte omgezet worden in elektriciteit die via elektrolyse waterstof maakt uit water. Waterstof kan redelijk makkelijk worden opgeslagen en in de winter via brandstofcellen of gasturbines weer elektriciteit opwekken.

Opmerkingen
- Door technische / softwarematige problemen met grote zonnecentrales die door spiegels het zonlicht bovenin een toren concentreren leveren deze centrales minder vermogen dan verwacht of afgesproken en omdat pv-panelen veel goedkoper zijn geworden en zeer breed toegepast worden, zijn veel van deze CSP-projecten helaas afgeblazen. (Dat CSP-centrales eigenlijk in de zonovergoten woestijn moeten staan is voor ons ook niet zeer gunstig.)
- Voor methoden van "opslag" van elektriciteit zie ook bij energieopslag.


zonnetrog; een paar afbeeldingen van een zonnetrog (trogspiegel en ontvangbuis; gezen):


fresnel-installatie; afbeeldingen van de ontvanger van een fresnel-installatie (helios csp):


een veld met fresnel-spiegels, gesmolten zout, 50 megawatt-centrale, lanzhou dunhuang dacheng, china;
klik voor groter:


zonnetoren;  afbeelding van een park met meer zonnetorens, australiŽ; klik voor groter (vast solar):


de omvang van een spiegel die het licht weerkaatst naar een zonnetoren, chili;
klik voor groter (csp focus):


Documentatie
- Lijst met zonnekrachtcentrales groter dan 5 MW (mondiaal, situatie 2018) 

- Zonnetoren: Concentrated solar power (csp), Solar Receivers and Steam Generators (en energieopslag in zout) (van John Cockerill)


Zie ook energieopslag, elektriciteitscentrale.

Eng. spiegel is reflector, mirror; ontvanger (buis) is absorber (tube), receiver