قناة قطع مكافئ

تقنية تستخدم في محطات الطاقة الشمسية الحرارية

مرايا القطع المكافئ هي نوع من مجمع الطاقة الشمسية الحرارية وهي أحد صور أنظمة الطاقة الشمسية المركزة. يتكون من مساحة كبيرة من المرايا على شكل قطع مكافئ مبطن بمعدن عاكس، تضرب طاقة الشمس المرآة المقعرة على سطحها المستقيم وتُركز على طول الخط المحرقي وتقوم بتركيز ضوء الشمس على مساحة صغيرة (أنبوب معدني). تركيز أشعة الشمس ينتج عنه طاقة حرارية عالية في الأنبوب المعدني. يتم تمرير سائل (غالبا زيت) داخل هذا الأنبوب المعدني لنقل الحرارة.. يمكن استخدام البخار في توليد الكهرباء أو المعالجات الحرارية الصناعية. يمكن أيضا تسخين كمية كبيرة من الماء في وقت قصير مقارنة بالسخانات الشمسية العادية. تثبت المرايا بواسطة هيكل معدني من الحديد أو الألومنيوم. يمكن وضع الطعام في بؤرة المرايا مما يسبب نضجه وذلك عند توجيه المرايا نحو الشمس بشكل مباشر.

الفعاليةعدل

 
رسم لمزرعة قنوات قطع مكافئ (الأعلى)، وفي الأسفل شكل لكيفية تركيز الملتقط الشمسي الأشعة نحو نقطة المحرق.

توجه القناة عادة نحو محور الشمالي-الجنوبي وتدار لتلاحق الشمس وهي تتحرك برحلتها اليومية في السماء. ويمكن توجيه القناة نحو المحور الشرقي-الغربي ولكن هذا يقلل من فعالية التقاط الأشعة الكلية بسبب نقص بجيب التمام لكن بهذا الشكل تحتاج القناة إلى التوجيه عبر الفصول فقط، وتجنب وضع محركات للتعقب. تعطي طريقة التعقب هذه فعالية نظرية في اعتدالان الخريفي والربيعي وبضبط غير دقيق لتركيز الضوء في الأوقات الأخرى من السنة. تختلف الحركة اليومية للشمس في السماء خصوصا في الشروق والغروب وبشكل أقل في وقت الظهر. بسبب مصدر هذه الاختلافات اليومية، القنوات التي تضبط فصليا عادة ماتكون مصممة بأقل إنتاج مقبول ومستمر.

المفهوم الهندسي لقناة القطع المكافئ بسيط، لكن التركيز الحقيقي هو حوالي ثلث من التركيز النظري الأقصى بنفس الزواية المضبوطة، وهذا يسمح ببعض التسامح مع كل أنواع الأخطاء في النظام. يحقق التركيز النظري بشكل أفضل مع مركزات دقيقة تعتمد على تصاميم تستخدم البصريات غير التصويرية (بالإنجليزية: Nonimaging optics)‏[1][2] ومن الممكن أن تضاعف التركيز لقنوات القطع المكافئ[3] وتستخدم لتحسين التصاميم العملية أخرى مثل المستقبلات المثبة.[4]

يوضع سائل النقل الحراري (أو زيت الحراري) خلال أنبوب لامتصاص أشعة الشمس المركزة. وهذا يزيد حرارة السائل حتى درجة 400 تقريبا. وبعد ذلك يستخدم السائل لتسخين البخار في مولد عنفي تقليدي. تترواح فعالية تسخين الأنبوب بين 60-80% أما الفعالية الكلية من الملتقط إلى الشبكة هي 15% تقريبا مقارنة مع نظام الكهرضوئي (الخلايا الكهرضوئية) ولكن أقل من تصميم المركزات الطبقية مع محرك ستيرلينغ.[5]

انظر أيضاعدل

المراجععدل

  1. ^ Chaves, Julio (2015). Introduction to Nonimaging Optics, Second Edition. CRC Press. ISBN 978-1482206739. مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2016. اطلع عليه بتاريخ 19 أكتوبر 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. ^ Roland Winston et al.,, Nonimaging Optics, Academic Press, 2004 ISBN 978-0-12-759751-5
  3. ^ Diogo Canavarro et al., New second-stage concentrators (XX SMS) for parabolic primaries; Comparison with conventional parabolic trough concentrators, Solar Energy 92 (2013) 98–105
  4. ^ Diogo Canavarro et al., Infinitesimal etendue and Simultaneous Multiple Surface (SMS) concentrators for fixed receiver troughs, Solar Energy 97 (2013) 493–504
  5. ^ Patel99 Ch.9