Naphőerőmű

Parabolavályús naphőerőmű

Tornyos naphőerőmű

Tányéros naphőerőmű

Kéményes naphőerőmű

A naphőerőmű a naperőmű egyik fajtája, olyan hőerőmű, amely a nap hőjével fejleszt forró gőzt vagy gázt és ezt például turbinák segítségével alakítja elektromos árammá. A naphőerőmű bejövő primer energiája csak a napsugárzás, kimenő energiája az elektromos áram, így mind a víz-mind a tároló só közeg zárt körben kering, belső hőcserélőkön és hővisszanyerőkön keresztül.

A naphőerőmű típusai

Parabolavályús naphőerőmű

A parabolavályús elrendezésben egy-egy hosszú, parabola keresztmetszetű tükröző vályú keresztmetszeti fókuszpontjára merőlegesen, a vályú „fókuszvonal”-ában egy cső fut végig, amelyen átvezetik a felfűtendő folyadékot. Egy terület gazdaságos lefedéséhez sok ilyen párhuzamos vályút kell elhelyezni, amelyek keresztmetszeti parabolájának a tengelyét mindig a Nap felé fordítják.

Tornyos naphőerőmű

A tornyos elrendezésben a felfűtendő folyadék egy toronyban van. A torony körül mozgatható állású síktükrök vannak körkörösen elhelyezve úgy, hogy a Nap sugárzását mindig mindegyik a torony tetejére irányítsa.

Újabban a naptoronyban nem vizet, hanem sóolvadékot melegítenek a középirányba mutató tükrök, így lehetővé vált az energia tárolása. A kálium- és nátrium-nitrát keverékét bevizsgálta az amerikai National Solar Thermal Test Facility, amely több tanulmány elkészítése után azt találta, hogy a sóolvadék hőkapacitása a leghatékonyabb közvetítő anyaggá teszi a masszát. Akár 500 megawattos csúcsteljesítményre is képes a rendszer, mely 500 000 amerikai háztartásnak képes elektromos áramot biztosítani.

Tányéros naphőerőmű

A tányéros elrendezésben a műholdvevőre vagy rádiótávcsőre hasonlító felépítésben a tükröket egy nagy parabolakonzolon helyezik el, amelynek fókuszpontjában van a fűtendő folyadék. Az egész elrendezés együtt fordul mindig a Nap felé.

Kéményes naphőerőmű

A kéményes vagy léghuzattornyos naperőmű egy kéményből és a lábait körülvevő napkollektorból áll. A napkollektor felmelegíti az alatta levő levegőt, amely beáramlik a kémény lábán levő beömlőnyílásokon, majd feláramlik a toronyban a kéményhatás következtében. A beömlőnyílásokban helyezik el a turbinákat, amelyek az elektromos áramot állítják elő.

Hőtárolás naphőerőművekben

Az erőművekben, és ennek megfelelően a naperőművekben is a magas hőmérsékleten történő hőtárolás feladata merül föl. Különböző közegekkel és technikákkal működő tárolók ismertek.

Termoolaj

Termoolaj (pl. naperőműveknél) egy szintetikus olaj hőhordozó. Jellemzően 250–350°C közötti hőmérsékleten működik. A szintetikus olaj sokkal jobban tűri a hőt, mint az ásványi. A megemelkedett hőmérséklet esetén sem okoz kokszképződést .

Sóolvadék

Atomerőművekben is használt közeg (Molten salt reactor – MSR). Az adalékokkal kiegészített sóolvadék zárt ciklusban üzemel. Hőmérséklete: 565-850 °C; a sóolvadék gőze nagyon alacsony nyomású. A naperőmű toronyban olvadt só folyadék áramlik, amit a nap energiája felmelegít. A rendszerben használt olvadt só ideális hőtároló közeg, mivel 500 °C felett is megőrzi folyékony halmazállapotát. A folyadék egy tartályba kerül, majd onnan tovább halad a gőzgenerátorba. A generátorba hideg vizet is engednek, amelyet a beérkező sós elegy felhevít, így gőz jön létre. A gőzt gőzturbinán vezetik át, ami áramot termel. Végül a lehűlt sós keveréket visszajutatják a toronyba, ahol kezdődhet a folyamat elölről.

Kén közeges tároló

A PEGASUS programban szilárd kén részecskéket vezettek egy centrifugába, melyben az anyag felhevül, és a forró részecskék tárolóba kerülnek.

Kerámiagolyós tároló

A német DLR által kifejleszettt technológia a kén közeges tároláshoz hasonló elven, de kis méretű, kb. 1 mm-es kerámiagolyókkal működik, melyeket 1000 °C-ra hevítenek egy centrifugában, melynek külső felét éri a napsugárzás (pl. toronyban), majd egy tárolóba esnek. Innen a folyamatos üzemhez további hőfejlesztésre használják.

Naphőerőművek listája

• Ivanpahi naphőerőmű – Ivanpah, Kalifornia 392 MW a világ legnagyobb naphőerőműve, egyben legnagyobb naperőműve
• SEGS naphőerőmű-rendszer – SEGS, 354 MW, a világ második legnagyobb naphőerőműve
• Hászi r-Rmel hibrid naphőerőmű – földgázerőművel kombinált hibrid naphőerőmű Algériában
• PS10 naphőerőmű – Spanyolországban
• Ouarzazate-ban található NUR 1450 hektár, 160 MW (Marokkó)
• Dánia, Aalborg CSP, 26929 m2, 16,6 MW hő, jelenleg távhőre dolgozik, a biomassza tüzelésű ORC ciklussal együtt erőműként 2017-ben.
• Dél-Afrikai Köztársaság, Northern Cape tartomány, 100 MW Kathu parabolavályús erőmű

Források

• Erneuerbare energien (kerámiagolyós tároló, honlap, német nyelvű) 2017.05.26.
• Sóolvadék közegű reaktor (tankönyvtár.hu)
• Archimede olasz naperőmű (sóolvadékos, energiacentrum.com)
• Renewable Energy Magazine: a 100 MW-os Kathu CSP erőmű