צמחי כוח היברידיים גיאותרמאל-סולאר מייצגים גישה טרנספורמטיבית לדור אנרגיה מתחדשת, המשלבים את יכולת העומס היציבה והבסיסית של חום גיאותרמאל עם הכוח העצום אך לסירוגין של אור השמש.על ידי שילוב שני משאבים בר-קיימא אלה, צמחים אלה שואפים למקסם את התפוקה אנרגיה, לשפר את האמינות הרשת, ולהקטין את ההשפעה הסביבתית הכוללת.

הבנה של צמחים היברידיים-Solar Power Plants

תחנת כוח גיאותרמית היברידית-סולרית משלבת אנרגיה גיאותרמית - מאוחסן מתחת לפני השטח של כדור הארץ - עם כוח סולארי רתום מאור השמש הישיר.שילוב זה מאפשר אספקה אנרגיה עקבית ואמינה יותר מאשר מקור בלבד. אנרגיה סולארית פלוקטורטים בשל מחזורים ודיפוסי מזג אוויר שונים, בעוד גיאותרמאל מספק תפוקת יציבה, רציפה, רציפה בין שני יכול להיות מושג באמצעות אסטרטגיות שונות, ומסחר טכני.

סוגים של אינטגרציה היברידית

התצורה הנפוצה ביותר כוללת:

  • (FLT:0) Solar Thermal Preheating: אספן השמש מייצר חום (לעתים קרובות בטמפרטורות בינוניות) כדי לחמם את נוזל העבודה לפני שהוא נכנס למתקן חום גיאותרמי.זה מקטין את העומס התרמי על המשאב הגיאוגרפי, ומאפשר לו להמשיך יותר או לפעול ביעילות גבוהה יותר.
  • (FLT:0) Solar-augmented Gethermal:cioFLT 1:1 ריכוז כוח סולארי (CSP) משמש כדי לחפוף קיטור מצמח בינארי גיאוגרפי או פלאש, להגדיל את הטמפרטורה שונה ולהגדיל את פלט טורבינות.
  • (FLT:0)Hybrid Photovoltaic (PV) בתוספת Gethermal:FreaLT:1 ⁇ PV סולרי לייצר חשמל ישירות, אשר יכול משאבות חשמל או עומסים עזר אחרים במפעל הגיאוותרמי, או להיות ניזון לרשת לצד פלט גיאותרמאל.
  • (FLT:0) אחסון האנרגיה הקרנתרמי: FIRAL:1 , מאגרי תת-קרקעיים גאוותרמאליים יכולים לשמש לאחסון חום ארוך טווח עבור עודף חום סולארי, המאפשר לדור בתקופות הביקוש או מזג אוויר בלתי-מעורב.

כל גישה דורשת התאמה זהירה של מאפייני משאבים (טמפרטורה, קצב זרימה, בידוד סולארי) וגודל הצמח כדי להשיג סינרגיה אופטימלית.

הערכה וסינרגיה פוטנציאל

אתרים אידיאליים משלבים זרימת חום גיאותרמית גבוהה - באופן רטי נמצא באזורים פעילים מבחינה טקטית או באזורים עם אקוויפרים חמים - עם אי-דימיות נורמלית ישירה (DNI) עבור CSP או אי-דימנטליות אופקית גלובלית (GHI) עבור PV.מיקומים רבים כאלה קיימים במערב ארצות הברית, מזרח אפריקה, חלקים מדרום אמריקה, ו Mediterranean על פי האגן הלאומי (R) כגון מקורות אנרגיה גדולים, במיוחד, כגון אזורי אנרגיה, כגון: RDRI) נמצאים באזור מרכזי, כגון: RDRI (R) נמצאים באזור מרכזי אנרגיה גבוהה, אזור אנרגיה גבוהה, כגון: RValgyalthalthalthalthalthalthericericericericericial, ממוקם קרוב ל-R.

עקרונות עיצוב עבור אנרגיה מוגברת

תכנון צמח היברידי יעיל דורש שילוב עקרונות מעבר לאלה של מערכות עומדות.העקרונות הבאים מהווים את הבסיס למקסימום ביצועים, צמצום עלויות והבטחת גמישות תפעולית.

בחירת אתר Optimal Site

הערכת האתר חייבת לשקול גיאותרמאל ⁇ , מאגר של תכונות, כימיה נוזלית, ובודדות סולרית על מחזור החיים של הצמח. Gethermal חקר משאבים לעתים קרובות כרוך בקידוח בארות חקר - צעד בעל עוצמה הון, הוספת השמש דורש שטח מספיק שטח קרקע עם מינימום גילוח או הפרעה שטחית. Advanced Geospatial Analysis, כגון אלה שפותחו על ידי LT:0U.

תשתיות משולבות

שיתוף תשתיות נפוצות - כגון מערכות המרת חשמל (טורפות, גנרטורים), מגדלי קירור, חיבור רשת ו substations - חינוך הוצאות הון ומורכבות תפעולית.לדוגמה, טורבינות קיטור יחיד יכול להיות מתוכנן לטפל הן גיאותרמית והן מטבולדת אדים ממערכות שיפור חום סולארי.

בקרה הסתגלות ומימוש בזמן אמת

מערכות בקרה מתקדמות באמצעות בקרת מודלים (MPC) או אלגוריתמים של למידה חיזוק יכולים להתאים את פעולות הצמח בתגובה לזמינות השמש, אותות רשת ותנאי המאגר גיאותרמית.לדוגמה, ביום שמש, התרומה הסולארית יכולה להיות מוגדלת כאשר הקלט הגיאולוגי מוזנח כדי לחזק את התפוקה הבין-לאומית (Ricerve Energy Converse) במהלך תקופות ענן או בלילה, גיאוגרפית משתלטת על יכולת ניהולית זו באופן מלא (Factive) כדי לשפר את הפחתת בקרת משאבים אחידה של 1525%) באופן כללי (RIFD) באופן כללי (R) באופן כללי) באופן כללי, בין 1525%) של אנרגיה מתחדשת (RValated Energy Converse).

סקלאלה ועיצוב מודולרי

רכיבים מודולריים - כגון אספן השמש סטנדרטי, מודולי חשמל בינארי, ו pre-engineered איזון יחידות של שתל - מאפשר צמחים להיות בנוי בשלבים. זה להפחית את הסיכון מראש ומאפשר התרחבות היכולת כמו הביקוש גדל או כמו משאבים גיאותררמיים יותר הוכח. לדוגמה, שלב ראשון עשוי להיות מורכב 10MWr גיאוגרפית צמח עם 5 מערכי השמש יכול להוסיף גם קיבולת.

אסטרטגיות אינטגרציה טכניות

אפשרויות הנדסיות מפורטות קובעות האם צמח היברידי משיג את הרווחים שהובטחו להלן הן אסטרטגיות אינטגרציה מפתח הנתמכות על ידי פרויקטים אחרונים ומחקר.

השמש מתחננת על ידי Gethermal Working Fluid

בצמח גיאותרמאלי, נוזל עבודה משני (למשל, הוא פתוח או R-134a) מחומם באמצעות מחליף חום באמצעות גלין גיאותרמי (Galthermal brine), אם שדה סולארי (גורם פרבולי עדיין 33 ממזג אווירי לינארי) מחממת נוזל עבודה זה לפני החלפת חום ראשית גיאוותרמית, ניתן להשתמש בו זמנית בטמפרטורות גבוהות יותר של 2F) גבוה יותר מאשר נפח ירוק של 2, 000 CLT1, 000, 000, 000, 000, אשר היה מסוגל לפעול יותר, 000 CER CER CER Cv1, 000) גבוה יותר, 000 CLT1, 000, 000, 000) היה מסוגל היה מסוגל היה מסוגל יותר, 000 גבוה יותר, 000, 000, 000 גבוה יותר, 000 גבוה יותר, 000 ליטר חום, 000 חזק יותר, 000 כוח חם יותר, 000 חזק יותר, 000 ליטר חום, 000, 000 ליטר חום, 000 חזק יותר, 000 זה היה מסוגל היה מסוגל היה מסוגל היה מסוגל להפעיל את נוזל עבודה זה היה מסוגל היה מסוגל היה מסוגל יותר, 000 חזק יותר, 000 חום, 000 ליטר חום, 000 חזק יותר, 000 000 000 חזק יותר, 000 ליטר חום, 000 חזק יותר, 000 ליטר חום, 000 חזק יותר, 000 000

מתחמם עם כוח סולארי מרוכז

ב-Halric Plants, brine הוא מבהב ל-Cyber בלחץ נמוך ולאחר מכן נשלח טורבינות. CSP יכול לחמם את הקיטור הזה בין 150-180 מעלות צלזיוס ל-350-400 מעלות צלזיוס, להגדיל מאוד את הנטל של נוזל העבודה ובכך את התפוקה כוח ליחידת קיטור.תצורה זו דורש מבחר חומרים זה כדי להתמודד עם עלייה גבוהה יותר ומדליקת אופניים.

PV-Gethermal עם גריד משותף ומחסן

ניתן למקם את מערך PV עם צמחים גיאותרמיים ללא שילוב תרמי ישיר.החשמל מ PV יכול לשמש כדי כוח גרמי צמחי פרסיטיסטיקה צמחית גיאותרמית (pumps, אוהדים, מערכות קירור) בשעות שמש, ומאפשר יותר תפוקה גיאותרמית כדי להיות נשלח לרשת. לחלופין, דור סולארי עודף יכול לטעון סוללות או לשמש לאחסון אנרגיה תרמי משאבה. גישה זו פשוטה וזולה יותר משילוב CSP עדיין להשיג סינרגיות.

ניהול אחריות ו-Thermal Recharge

מושג חדשני אחד משתמש באנרגיה תרמית סולארית עודף לטעון או טרום חימום מאגר גיאותרמית במהלך שעות מחוץ לpeak או חודשי קיץ.זה יכול להיעשות על ידי הזרקת מים חמים מאספן סולארי לתוך בארות הזריקה, העלאת הטמפרטורה של המאגר לאורך זמן. בעוד עדיין בשלבים מוקדמים של מחקר, זה "מסוגן גיאותרמי" יכול להאריך את החיים של שדות גאותרמי על ידי להאטת חום בדיקות שדה קטן זה הם חקר בקנה מידה קטן זה.

יתרונות כלכליים וסביבתיים

צמחים היברידיים מציעים יתרונות משכנעים המצדיקים את המורכבות הראשונית הגבוהה שלהם ועלות.כאן אנו בודקים מדדים מרכזיים.

עלויות אנרגיה (LCOE)

על ידי שיתוף עלויות קבועות (למשל, אדמה, חיבור רשת, אישור) ושיפור גורם קיבולת, LCOE המשולב של צמח היברידי יכול להיות נמוך יותר מסכום של שתי מערכות עומדות.מחקרים על ידי FLT:0NREL מערכות היברידיות ניתוח מערכות מחזוריות של LCOE של צמח היברידית יכול להיות נמוך יותר מאשר CSPone העליון, גם עם אחסון CSP גבוה יותר מאשר CSPone.

ניכוי פחמן וטביעת רגל סביבתית

הן גיאותרמי והן סולריות הן טכנולוגיות פחמן נמוכות. צמח היברידי מקטין את הצורך בגיבוי דלק מאובנים, ממקם פחם או גז טבעי במהלך הביקוש לפסגות. הערכות מחזור חיים מראות כי צמחים היברידיים פולטים 40-90 גרם CO2 /kWh, בהשוואה ל 400-500 גרם /kWh עבור גז טבעי משולב מחזור מים הוא דאגה לצמחים תרמיים; עם זאת, קירור יבש או היברידי יכול להיות מיושם 97% עד קירור מים מסורתיים כדי להפחית את השימוש במים רטובים.

יצירת עבודה ופיזור כלכלי

בנייה ותפעול של צמחים היברידיים ליצור מקומות עבודה מקומיים בייצור, הנדסה ותחזוקה. אזורים כפריים עם משאבים גיאותרמיים (לעתים קרובות במערב ארה"ב) ליהנות מתעסוקה יציבה לאורך כל השנה.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

למרות ההבטחה, פיתוח היברידי עומד בפני מכשולים משמעותיים הדורשים תכנון קפדני וחדשנות.

אתגרים פיננסיים

עלויות הון גבוהות הן עבור קידוח גיאוגרפי ומתקן שדה סולארי יכול להיות מחסום. Gethermal לבד יכול לעלות 4-7 מיליון דולר עבור MW עבור קידוח וגירוי מאגר.סול PV הוא זול יותר (בסביבות $ / W), אבל בשילוב עם CSP, עלויות. אסטרטגיות מייגציה כוללים פיתוח בשלב כדי להפיץ הון, מענקים ממשלתיים וערבויות הלוואה (למשל, באמצעות תוכניות הלוואה DOEPT), וכן הסכמי אשראי חדשניים (CLC) עבור ייצור אשראי משולבת (IT) עבור מודלים של אשראי משולבת (C) עבור ייצור נוסף) עבור ייצור אשראי משולבת (ITRMCRMC) מודלים נוספים (IT) עבור פיתוח נוסף) מודלים של אשראי משולבת (ITRMC) עבור פיתוח כולל פיתוח משולבת (IT) עבור פיתוח נוסף) עבור פיתוח משולבת (IT) עבור פיתוח משולבת (IT) כדי להפיץ הון, פיתוח משולבת (מימון אשראי משולבת (ITRMD) עבור פיתוח משולבת (ITRM) עבור פיתוח משולבת (תקני אשראי משולבת (ITRM) כדי להפיץ הון סיכון נוסף) עבור פיתוח משולבת (ITRM) כדי להפיץ הון, קרנות חשמל היברידית) עבור הפצה משולבת (מימון אשראי משולבת (ITRMC) עבור פיתוח משולבת) עבור פיתוח משולבת (ITRMCRMCRMCRMCRMCRM) כדי להפיץ הון, מענקים

מורכבות אינטגרציה טכנית

מחזורים תרמיים שונים (binary vs. פלאש), מערכות בקרה, והתאמה נוזלית מציגים מורכבות הנדסית.רכיבה תרמית בין פעילות סולארית וגיאו-thermal יכולה להדגיש חומרים, במיוחד ב- CSP הגדלת חומר: שימוש בסגסוגת עתירה גבוהה או ציפויים קרמיקה בסעיפים על-טבעיים; ליישם פרוטוקולים הדרגתיים מואצים; ולהשתמש באלגוריתמים שליטה חזקים כי הם מקטינים את ממשק סטנדרטי יכול גם להפחית את עלויות האינטגרציה.

בעיות תגמול וקידום

צמחים היברידיים נופלים בין קטגוריות רגולטוריות - הם לא רק גאותרמי ולא רק שמש. Permitting עשוי לדרוש הצהרות השפעה סביבתית נפרדות, זכויות מים, וחכירות קרקעיות. חלק מהרשויות השיפוטיות הזרימו את ההיתר עבור היברידיות מתחדשות, בעוד שאחרים דורשים תהליכים ארוכים.קבוצות עופות כגון ארגון הגותרמאל העולה דוחפות למסגרות רגולטוריות-פרטיות.

המונחים: Unquity

פער משאבים גיאותרמאל לאורך זמן הוא סיכון ידוע הוספת השמש יכול לפצות על ירידה בתפוקה גיאותרמית, אבל מערכת משולבת חייבת להיות בגודל נכון. ניטור ארוך טווח של טמפרטורת המאגר, לחץ וכימיה הוא חיוני. אסטרטגיות כריזום (באמצעות השמש עבור הזריקה) יכול להפחית את המחיקה, אך דורש מחקר כדי למנוע תגובות גיאוכימיות לא מאומתות.

כיוונים עתידיים וקרנות מחקר

יש צורך בחדשנות מתמשכת כדי לפתוח את מלוא הפוטנציאל של מערכות גיאותרמי-סולאר היברידיות.אזורי מחקר אחדים מבטיחים במיוחד.

בקרה מתקדמת ולמידה של מכונות

מודלים של למידה מחדש ורשת עצבית מפותחים כדי להתאים את לוח הזמנים האמיתי של משלוח ותחזוקה.מערכות אלה יכולות לשלב תחזיות מזג אוויר, סימולציות מאגר, ואת מחירי שוק החשמל לקבל החלטות הממקסמות את ההכנסות תוך שמירה על חיי ציוד מוקדם בתחנות הטייס הראו שיפור של 5 עד 10% בייצור אנרגיה שנתי.

חומרים הבאים

משאבים גאותרמיים בטמפרטורה גבוהה (above 300 מעלות צלזיוס) דורשים סגסוגת עמידת קורוזיה עבור שני בארות וציוד משטח. בשילוב עם CSP בטמפרטורות גבוהות יותר, חומרים חייבים לעמוד הן טמפרטורה גבוהה והן על אופניים תרמיים. ניקל מבוסס על superalloys וקרמיקה מתקדמת נמצאים תחת חקירה. בקצה השני, גיאומטריה נמוכה-tempturether עם עלייה סולרית יכול ליהנות ממחזור אורגני (C) הם עובדים גבוה יותר מאשר קרמיקה מתקדמת.

שילוב של אנרגיה היברידית

הוספת אחסון אנרגיה תרמי למפעל היברידי יכול לשנות חום סולארי בשעות הלילה, גורם גובר נוסף קיבולת אחסון מלח מולטן, אחסון תרמי קונקרטי, או אפילו מחדש היווצרות גיאותרמית כמו מאגרים אחסון נלמדים.comupling עם סוללות עבור איכות כוח לטווח קצר הוא גם אפשרי.

מדיניות ועיצוב שוק

כדי להאיץ את הפריסה, מדיניות צריכה להכיר בהיברידיים כסוגי משאבים נפרדים זכאים לתמריצים משולבים.ניתן לבנות זיכויי מס הייצור ל-MWh ללא קשר למקור, הימנעות ממורכבות מינהלית.FERC Order 2222 (אפשרות משאבים מבוזרים להשתתף בשווקים סיטונאיים) יכול גם ליישם צמחים היברידיים אם מצטברים כראוי.שיתוף פעולה בינלאומי באמצעות IRENA ושר האנרגיה הנקי יכול לשתף את השיטות הטובות ביותר ולהקטין את עלויות הטכנולוגיה ברחבי העולם.

לסיכום, צמחי כוח גיאותרמאל-סולאר היברידי מייצגים מסלול משכנע לכיוון חשמל אמין, נמוך פחמן. על ידי ניצול החוזק המשלים של כוח בסיס גיאותרמאל וגמישות סולארית, מערכות אלה להשיג גורמי יכולת גבוהה יותר, נמוך LCOE, והפחתה של ההשפעה הסביבתית בהשוואה חלופות לעמוד. יישום מוצלח תלוי בבחירת אתר קפדני, בקרה הסתגלות, עיצוב מודולרי, מדיניות תומכת כמו המשך מחקר כדי לפתח אנרגיה מתחדשת, שיפור משמעותי, כוח משחק כוח פועל כדי לספק כוח.