Leer hoe zonne-thermische energiecentrales werken en elektriciteit opwekken door zonlicht te concentreren en warmte om te zetten via thermodynamische processen.
Hoe produceren zonne-thermische energiecentrales elektriciteit?
Zonne-thermische energiecentrales, ook wel bekend als Concentrated Solar Power (CSP) installaties, benutten de warmte van de zon om elektriciteit op te wekken. In tegenstelling tot fotovoltaïsche (PV) systemen die zonlicht rechtstreeks omzetten in elektriciteit, gebruiken CSP-systemen spiegels of lenzen om zonlicht te concentreren en warmte te genereren. Deze warmte wordt vervolgens gebruikt om een thermodynamisch proces aan te drijven dat elektriciteit produceert.
Werking van een zonne-thermische energiecentrale
- Concentratie van zonlicht: Gigantische spiegels, ook wel heliostaten genoemd, richten zonlicht op een specifiek punt of oppervlak.
- Opwekken van warmte: De geconcentreerde zonnestralen verwarmen een warmte-absorberend medium, zoals gesmolten zout of synthetische olie, dat temperaturen van wel 600 °C kan bereiken.
- Warmteoverdracht: De warme vloeistof circuleert door een warmtewisselaar waar water wordt omgezet in stoom.
- Omzetten van warmte in elektriciteit: De stoom drijft een stoomturbine aan die verbonden is met een generator, die op zijn beurt elektriciteit produceert.
- Opslag van overtollige warmte: Sommige CSP-systemen hebben thermische opslagtanks waar overtollige warmte kan worden opgeslagen om ook elektriciteit te produceren als de zon niet schijnt.
Typen CSP-systemen
- Parabolische troggen: Gebogen spiegels in een trogvorm concentreren zonlicht op een buis gevuld met het warmte-absorberende medium dat boven de spiegels loopt.
- Zonne-torens: Heliostaten richten zonlicht op een ontvanger die zich boven op een toren bevindt. De ontvanger verwarmt een werkmedium dat door een turbine stroomt.
- Schotel/stirling-systemen: Parabolische schotels concentreren zonlicht op een punt boven de schotel waar zich een Stirling-motor bevindt die warmte rechtstreeks omzet in mechanische energie en vervolgens in elektriciteit.
- Fresnel-spiegels: Gestapelde, platte spiegels concentreren licht op een vaststaande ontvanger boven de spiegels, wat een eenvoudiger en minder kostbare technologie is dan parabolische troggen.
Voordelen van zonne-thermische energiecentrales
Zonne-thermische energiecentrales bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere vormen van hernieuwbare energie:
- Continuïteit: Door de mogelijkheid van warmteopslag kunnen CSP-systemen zelfs na zonsondergang elektriciteit blijven leveren.
- Milieuvriendelijk: CSP produceert geen directe uitstoot van broeikasgassen tijdens bedrijf.
- Schaalbaarheid: Deze systemen kunnen worden opgeschaald van kleinere installaties tot grote energiecentrales, afhankelijk van de energiebehoefte.
Zonne-thermische energiecentrales spelen een cruciale rol bij het diversifiëren van onze energiebronnen en het verminderen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Door de combinatie van zonnetechnologie en traditionele stoomturbines kunnen deze installaties efficiënt schone energie leveren en zo bijdragen aan een duurzamere toekomst.