I strävan efter renare och mer effektiv energi har koncentrerad solenergi (CSP) seglat upp som en lovande utmanare. Men deras potential har begränsats av behovet av innovativa och kostnadseffektiva lösningar för att omvandla solvärme till elektricitet.
Vi är glada över att kunna presentera en banbrytande publikation av Teesside University, en av våra partners, presenterade vid ASME (The American Society of Mechanical Engineers) Turbo Expo 2024 (Teknisk konferens och utställning om turbomaskiner).
Detta arbete presenterar ett innovativt tillvägagångssätt för att optimera kraftcykler för CSP-system, vilket leder till framsteg inom effektivitet och hållbarhet.
I en ny studie presenteras ett innovativt tillvägagångssätt för att förbättra kraftcyklerna för koncentrerad solenergi (CSP), en nyckelteknik inom förnybar energi. Forskningen fokuserar på att optimera prestandan hos system som använder CO₂-baserade blandningar som arbetsvätskor, vilket ger betydande framsteg när det gäller effektivitet, kostnadseffektivitet och anpassningsförmåga till olika driftsförhållanden.
Traditionellt sett förlitar sig CSP-system på att omvandla solvärme till elektricitet genom kraftcykler. Den här studien förbättrar den processen genom att utveckla en simultan optimeringsstrategi. Den tar hänsyn till kraftcykelns utformning, valet av kemiska tillsatser (dopningsmedel) och den specifika sammansättningen av de CO₂-baserade arbetsvätskorna. Genom att analysera dessa faktorer tillsammans strävar forskarna efter att maximera systemeffektiviteten och samtidigt minska kostnaderna.
Studien testar dessa innovationer under realistiska scenarier, inklusive två driftstemperaturområden: 550°C, vilket är typiskt för dagens CSP-system, och 700°C, vilket är högre för avancerade konstruktioner. Studien tar också hänsyn till omgivningstemperaturer på 30°C, 35°C och 40°C, vilket återspeglar de olika miljöer där CSP-system används.
Ett av de viktigaste genombrotten är användningen av binära blandningar av CO₂ i kombination med kemiska dopningsmedel som svaveldioxid (SO₂) eller acetonitril (C₂H₃N). Dessa tillsatser förbättrar arbetsvätskans termodynamiska egenskaper, vilket gör att systemet kan prestera mer effektivt under varierande förhållanden. Forskarteamet använde avancerade modelleringstekniker för att utvärdera dessa blandningar och säkerställa exakta förutsägelser av deras prestanda.
Optimering i detta sammanhang fokuserar på två huvudmål: att maximera den termiska verkningsgraden (mängden solenergi som omvandlas till elektricitet) och förbättra det specifika arbetet (den energi som produceras per enhet arbetsvätska). Dessa förbättringar minskar storleken på och kostnaden för systemkomponenter, som kraftblock och termisk energilagring (TES), vilket gör CSP-system mer ekonomiskt lönsamma.
