Desain fraktal meningkatkan efisiensi konsentrasi penerima tenaga surya

Anonim

Desain fraktal meningkatkan efisiensi konsentrasi penerima tenaga surya

Energi

Michael Irving

26 Oktober 2017

Insinyur dari Sandia National Laboratories telah mengembangkan jenis receiver baru untuk memusatkan pembangkit listrik tenaga surya, yang seharusnya meningkatkan efisiensi penangkapan sinar matahari dari fasilitas yang lebih kecil (Kredit: Randy Montoya)

Pembangkit listrik tenaga surya (CSP) dapat menjadi bagian penting dari strategi energi terbarukan yang komprehensif, tetapi kemajuan sering difokuskan pada pembuatan fasilitas yang lebih besar dan lebih besar. Sekarang, para insinyur dari Sandia National Laboratories meningkatkan efisiensi pabrik yang lebih kecil, dengan merancang receiver baru yang dapat menyerap sinar matahari dalam jumlah lebih besar.

Dimana panel surya fotovoltaik biasa bekerja dengan menyerap sinar matahari dan secara langsung mengubahnya menjadi listrik, fasilitas CSP menggunakan array besar cermin yang disebut heliostats untuk memantulkan sinar matahari ke penerima. Cahaya terfokus memanaskan cairan yang disalurkan melalui panel penerima, menghasilkan uap yang kemudian menggerakkan turbin untuk menciptakan energi.

Biasanya, panel penerima terdiri dari tabung yang disusun dalam panel datar atau silinder, tetapi desain tersebut tidak menangkap 100 persen cahaya, yang berarti ada ruang untuk perbaikan. Untuk itu, tim Sandia menyesuaikan desain receiver sehingga alih-alih panel datar, desain baru menggunakan bentuk fraktal untuk menangkap lebih banyak sinar matahari yang masuk.

"Ketika cahaya terpantul dari permukaan yang datar, itu hilang, " kata Cliff Ho, seorang insinyur mesin di Sandia. "Pada desain penerima datar, lima persen atau lebih dari sinar matahari terkonsentrasi mencerminkan jauh. Jadi kami mengkonfigurasi panel tabung dalam pola radial atau louvered yang menjebak cahaya pada skala yang berbeda. Kami ingin cahaya untuk mencerminkan, dan kemudian mencerminkan lagi menuju bagian dalam penerima dan terserap, seperti dinding ruang kedap suara. "

Para peneliti mengatakan desain baru membuat penerima hingga 20 persen lebih efektif dalam menyerap sinar matahari daripada sistem saat ini. Lebih baik lagi, receiver baru dapat dicetak 3D dari paduan nikel yang disebut Inconel 718, yang berarti mereka dapat diproduksi relatif cepat dan murah.

Tim ini menguji receiver dengan udara, karbon dioksida dan helium yang mengalir melalui tabung dan menyalakan turbin, tetapi tujuan jangka panjangnya adalah menggunakan karbon dioksida superkritis - versi gas semi-cair yang sangat bertekanan tinggi.

Menggabungkan karbon dioksida superkritis dengan desain receiver baru dengan cara ini dapat berarti bahwa tanaman skala kecil CSP - yang memiliki kapasitas 1 hingga 10 MW - dapat lebih terjangkau dan efisien. Fasilitas skala yang lebih kecil ini kemudian dapat digunakan untuk memberdayakan masing-masing komunitas.

Penerima baru dikembangkan sebagai bagian dari proyek untuk Institut Penelitian Energi Matahari untuk India dan Amerika Serikat (SERIIUS).

Sumber: Laboratorium Nasional Sandia

Insinyur dari Sandia National Laboratories telah mengembangkan jenis receiver baru untuk memusatkan pembangkit listrik tenaga surya, yang seharusnya meningkatkan efisiensi penangkapan sinar matahari dari fasilitas yang lebih kecil (Kredit: Randy Montoya)