Zastosowanie zaawansowanej ceramiki w systemach energii słonecznej
Wytwarzanie energii słonecznej to technologia czystej energii, która wykorzystuje kolektory do przekształcania promieniowania słonecznego w energię cieplną, która jest następnie wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej w cyklu termodynamicznym. Istniejące na całym świecie systemy energii słonecznej można ogólnie podzielić na trzy kategorie w zależności od temperatury roboczej: systemy rynien parabolicznych, systemy wieżowe i systemy czaszowe. Niektóre zaawansowane materiały ceramiczne można zastosować w odbiornikach wieżowych systemów energii słonecznej.
1. Zasady działania parabolicznych systemów zasilania energią słoneczną z korytem, talerzem i wieżą
Paraboliczny rynnowy system energii słonecznej
System ten wykorzystuje paraboliczne zwierciadła korytkowe do skupiania światła słonecznego na rurze odbiornika, podgrzewając płyn roboczy. Podgrzany płyn wytwarza parę poprzez wymiennik ciepła, który następnie napędza turbinę parową podłączoną do generatora, wytwarzającą energię elektryczną.
System naczyń
Znany również jako system paraboliczny, wykorzystuje paraboliczne lustro w kształcie talerza, aby skoncentrować światło słoneczne na odbiorniku w centralnym punkcie. Konstrukcyjnie przypomina dużą paraboliczną antenę radarową. Ze względu na punktowe skupienie czaszy parabolicznej, współczynnik stężeń może sięgać od kilkuset do kilku tysięcy, umożliwiając ekstremalnie wysokie temperatury. Wiele systemów czaszowych można połączyć równolegle, tworząc małą elektrownię słoneczną zaspokajającą zapotrzebowanie na energię elektryczną.
System wieżowy
Znany również jako centralny system odbiorczy, wykorzystuje szereg dużych luster (heliostatów) zainstalowanych na ziemi. Każdy heliostat śledzi słońce w dwóch osiach, dokładnie odbijając i koncentrując światło słoneczne na odbiorniku na szczycie centralnej wieży. Skoncentrowana energia słoneczna podgrzewa płyn roboczy w odbiorniku, wytwarzając przegrzaną parę, która następnie trafia do podsystemu energetycznego, aby zakończyć proces konwersji energii cieplnej.
2. Materiały ceramiczne mające zastosowanie w systemach energii słonecznej
Wieżowy system energii słonecznej jest wysoko ceniony ze względu na wysoki współczynnik koncentracji (200-1000 kW/m²), wysoką temperaturę cyklu termodynamicznego, niskie straty ciepła, prostą strukturę systemu i wysoką wydajność. Odbiornik, będący głównym elementem wieżowego systemu zasilania energią słoneczną, musi wytrzymywać promieniowanie o natężeniu 200–300 razy większym niż naturalne światło słoneczne, przy temperaturach roboczych przekraczających 1000°C. Dlatego jego wydajność jest kluczowa dla stabilnej pracy i wydajności systemu wytwarzania energii. Tradycyjne odbiorniki metalowe mają ograniczenia temperaturowe, co sprawia, że nowe badania skupiają się na ceramicznych materiałach odbiorczych.
Ze względu na nierówną i niestabilną gęstość strumienia słonecznego na ceramiczne materiały odbiornika nałożone są następujące wymagania:
（1）Odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze
Materiał nie powinien ulegać uszkodzeniom oksydacyjnym w długotrwałym środowisku pracy w wysokiej temperaturze.
（2）Dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach i odporność na szok termiczny
Aby zapobiec szkodom materialnym spowodowanym gorącymi punktami termicznymi.
（3）Wysoki stopień absorpcji promieniowania słonecznego
Aby mieć pewność, że materiał może w pełni pochłonąć energię słoneczną.
（4）Trójwymiarowa lub dwuwymiarowa połączona struktura
Zapewniają wysoką przepuszczalność, niski opór przepływu powietrza oraz równomierny, stabilny rozkład przepływu powietrza.
(5) Wysoka powierzchnia właściwa
Zapewnienie dużej powierzchni wymiany ciepła w celu zapewnienia wystarczającej wymiany ciepła z powietrzem.
Jako materiały odbiorcze można zastosować następujące materiały ceramiczne:
Wytrzymują temperatury powyżej 1000°C, mają wysoką wytrzymałość mechaniczną i stabilność chemiczną, są odporne na kwasy i zasady, mają dobrą przewodność cieplną, wytrzymałość izolacji, rezystywność i odporność na zużycie. Jednakże ich wady obejmują niską przewodność cieplną i współczynnik absorpcji promieniowania słonecznego, co wymaga pokrycia powierzchni w celu zwiększenia absorpcji promieniowania słonecznego. Podczas stosowania w wysokiej temperaturze podłoże i powłoka mogą pękać, a słaba odporność na wstrząsy ogranicza praktyczne zastosowanie.
(2) Ceramika kordierytowa
Mają one niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, dobrą odporność na szok termiczny i duże powierzchnie właściwe. Jednak ze względu na niską wytrzymałość materiały takie jak mulit icyrkoniasą często dodawane w celu zwiększenia wytrzymałości. Tak jakceramika z tlenku glinuceramika kordierytowa nadaje się tylko do zastosowań średniotemperaturowych.
Wykazują one wysoką wytrzymałość, dużą powierzchnię właściwą, odporność na korozję, odporność na utlenianie, dobrą izolację termiczną, odporność na szok termiczny i odporność na wysoką temperaturę. W porównaniu z ceramiką z tlenku glinu i kordierytu, ceramika z węglika krzemu ma lepszą wydajność w wysokich temperaturach. Badania wskazują, że odbiorniki ze spiekanego węglika krzemu mogą osiągać temperatury wylotowe powietrza do 1200°C bez szkód materialnych.
Zaawansowana ceramika nie została jeszcze szeroko wdrożona na rynku energii słonecznej ze względu na koszty techniczne. Jednakże wraz z postępem technologicznym, aktualizacjami produktów i zwiększoną wydajnością produkcji, produkty ceramiczne, które skutecznie i wydajnie pasują do systemów energii słonecznej, będą szeroko wprowadzane na rynek.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. jest renomowanym i niezawodnym dostawcą specjalizującym się w produkcji i sprzedaży technicznych części ceramicznych. Zapewniamy produkcję na zamówienie i precyzyjną obróbkę szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów ceramicznych, w tym ceramika z tlenku glinu, ceramika cyrkonowa, azotek krzemu, węglik krzemu, azotek boru, azotek aluminium I ceramika szklana nadająca się do obróbki mechanicznej. Obecnie nasze części ceramiczne można znaleźć w wielu gałęziach przemysłu, takich jak mechaniczny, chemiczny, medyczny, półprzewodnikowy, samochodowy, elektroniczny, metalurgiczny itp. Naszą misją jest dostarczanie najwyższej jakości części ceramicznych użytkownikom na całym świecie i wielką przyjemnością jest oglądanie naszej ceramiki części działają wydajnie w specyficznych zastosowaniach klientów. Możemy współpracować zarówno przy produkcji prototypowej, jak i masowej, zapraszamy do kontaktu z nami, jeśli masz wymagania.
