Suncokreti inspirišu efikasniji raspored koncentrisanih solarnih elektrana

Koncentrisane solarne elektrane (CSP - Concentrated Solar Power Plants), kao što su elektrane Gemsolar i PS10 u Španiji, koriste nizove ogledala (ili heliostata - helios - od grčke reči za Sunce, i stat koja je nastala od engleske reči stationary - nepokretan; heliostat je uređaj koji ima obično ogledalo koje se okreće na način koji mu dozvoljava da, tokom celog dana, reflektuje sunčevu svetlost ka određenom cilju) koji koncentrišu veliki deo zraka Sunca na malom prostoru, gde se koncentrisana svetlost pretvara u toplotu koja se koristi za dobijanje električne energije.

Iako su koncentrisane solarne elektrane stekle popularnost u poslednjih nekoliko godina sa brojnim postrojenjima koja se grade širom sveta, one zahtevaju veliki prostor za generisanje količine struje koja je potrebna da bi one bile ekonomski održive. Uzimajući inspiraciju iz suncokreta, istraživači su razvili efikasniji dizajn koji će omogućiti izradnju takvih elektrana na mnogo manjem prostoru.

Solarna elektrana PS10 u Španiji

Većina današnjih koncentrisanih solarnih elektrana ima položaj ogledala takav da su ona postavljena na jednoj strani ili da su radijalno postavljene oko centralnog tornja u koncentričnim krugovima sa smaknutim redovima, tako da je svaki drugi red usklađen. Nakon provere dimenzija elektrane PS10 u Španiji sa 11 megavata struje - koja koristi lepezasti raspored - kroz računarski model, istraživači sa MIT-a (Massachusetts Institute of Technology) i RWTH Ahen Univerziteta u Nemačkoj su utvrdili da postoji veliko blokiranje i senčenje heliostata svakog dana.

Modifikovanjem rasporeda heliostata koristeći nimeričke optimizacije za stvaranje užeg rasporeda, model je izračunao da bi iznos potrebnog zemljišta za ogledala mogao biti smanjen i do 10 posto, bez uticaja efikasnosti reflektujuće svetlosti. Nakon što su primetili da rezultirajući obrazac ima neke spiralne elemente slične obrazcima u prirodi, istraživači su (prirodno) gledali u tom pravcu ka insipraciji.

Oglas

Jedna takav obrazac koji se javlja u prirodi jeste Fermaova spirala (više o ovome možete pročitati na linku ispod ovog teksta), koja se nalazi u spiralnom obrazcu cvetova kod belih rada i - prikladno - suncokreta. Fermaova spirala već dugo fascinira matematičare koji su otkrili da je svaki suncokret okrenut pod "zlatnim uglom" od oko 137 stepeni u odnosu na svog suseda.

Fermaova spirala koja se može videti u cvetu suncokreta inspirisala je efikasniji raspored heliostata

Preuređivanjem ogledala u obrazac spirale kao kod suncokreta sa svakim ogledalom pod uglom od 137 stepeni u odnosu na svog suseda, istraživači su otkrili da mogu da smanje broj ogledala u elektrani PS10 za 20 posto, a ujedno mogu da povećaju potencijal energetske dobiti. To je zato što više kompaktni, suncokretom inspirisan, raspored minimizira senčenje heliostata i blokiranje susednih ogledala.

Istraživač sa MIT-a Aleksandar Mitsos (Alexander Mitsos) kaže da postavljanje heliostata u takvom spiralnom obrascu može značajno da smanji troškove koncentrisanih solarnih elektrana samnjenjem količinom zemljišta i brojem heliostata potrebnih za generisanje ekvivalentne količine energije.

"Koncentrisane solarne elektrane trebaju velike površine", kaže Mitsos. "Ako govorimo o sto posto prelasku na obnovljive izvore energije ili čak na 10 posto, biće nam potrebne velike površine, tako da je mnogo bolje ako ih koristimo efikasno."

Timovi sa Masačusetskog instituta tehnologije i Univerziteta Ahen (Aachen) objavili su rezultate svojih istraživanja u časopisu Solar Energy, i nedovno su podneli zahtev za patentnu zaštitu.

Linkovi:

Povezani tekstovi sa portala Gradjevinarstvo.rs: