Güneş enerjisi: Mohave Çölü, Kaliforniya

Proje:

Ivanpah Güneş Enerjili Elektrik Üretim Sistemi
Mohave Çölü, Kaliforniya

2013 yılında, Kaliforniya’nın Mohave çölünde 377 megavatlık bir konsantre güneş enerjisi (CSP) kompleksi hizmete girdi. Ivanpah Solar Elektrik Üretim Sistemi, 3.500 akreyi kapsayan üç heliostat ayna paneli alanından oluşmaktadır. Her bir heliostat, güneşin ışığını, Kaliforniya’daki 140.000 eve yönelik olarak elektrik üreten buhar türbinleri için birincil güç kaynağı olarak, konsantre güneş ışığını kullanan üç alıcı kuleden birine odaklar.

Mücadeleler

CSP, ayna veya büyüteçle küçük bir ateş yakmaya çalışmaya benzer. Aynayı güneşi yakalayacak şekilde tutmuyorsanız ateş yoktur. Aynı şekilde, konsantre güneş ışığını sabit ve hassas bir şekilde yanıcı bir hedefe hizalayamazsanız da ateş yoktur.

Tesisteki üretimi optimize etmek için Ivanpah mühendisleri, günün her saatinde maksimum güneş ışığını alıcı kulelere yansıtacak şekilde 173.000 heliostatı hizalamak zorunda kaldılar. Bu başarıya ulaşmak için üç büyük zorlukla karşılaştılar:

Birincisi: Güneşin konumu sürekli değişir. Her bir heliostat, her gün 0,009 rpm kadar yavaş hızlarda 270 dereceye kadar dönmelidir. Heliostatlar güneş ışınlarını ne kadar doğru odaklayabilirse, tesisin verimi o kadar yüksek olur.

İkincisi: Çöl rüzgarları saatte 190 mil hıza ulaşabilir. Ivanpah’ın heliostatları 25 metrekare veya daha geniş bir alana sahip. Mohave’nin genişliğinde, bu büyük, düz paneller bir rüzgar fırtınası sırasında yelken gibi davranabilir ve konumlandırma dişlilerinde dengesizlik ve boşluk yaratabilir. Ayrıca dişliler, rüzgarla taşınan sabit kum ve molozlara dayanmalıdır.

Üçüncüsü: 173.000 heliostat bulundurmak maliyet açısından engelleyici olabilir. Bir kez başladığında, dişli boşluğu kendi kendine beslenir ve dişli setini hızla aşındırabilir. Enerji maliyetlerini düşük tutmak için Ivanpah’ın heliostat dişlileri, aynı anda onlarca yıl boyunca stabilitelerini ve hassasiyetlerini korumalıdır.

Çözüm:

Cone Drive’dan çift sarmallı sonsuz tahrik elemanları

BrightSource, birkaç üreticinin dişli takip tahrik sistemlerini değerlendirdikten sonra, on binlerce Ivanpah heliostatına Cone Drive’dan çift sarmallı sonsuz tahrik elemanlarını kullanmaya karar verdi. Sürücüler, uydu konumlandırma ve cerrahi aletler için kullanılan türde yüksek hassasiyetli hareket kontrolü sağlar ve 35 yıllık bir hizmet ömrü sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Nasıl çalışır?

Cone Drive’ın çift sarmallı sonsuz tahriki, geleneksel bir sonsuz tahrikten daha fazla stabilite sunmak için dişli ile sonsuz vida arasındaki temas alanını arttırır. Sonsuz vidanın kum saati şekli, aynı zamanda sonsuz vidayı da saran dişlinin çevresini sarar.

Cone Drive stratejik piyasalar direktörü Jacob Randall, “Bu üstün ağ teması, daha yüksek tork kapasitesi ve daha fazla şok yükü direnci anlamına geliyor” diyor. “Çift sarmallı dişli takımları, tırnaklar ile diş arasındaki boşlukların neden olduğu herhangi bir boşluğu veya hareket kaybını ortadan kaldırarak sıfır geri tepme bütünlüğünü korumaya yardımcı olur.”

Cone Drive’ın çift sarmallı sonsuz tahrik elemanı, geleneksel bir sonsuz tahrikten daha fazla stabilite sunmak için dişli ile sonsuz dişli arasındaki temas alanını artırır.

Yararlar

Birincisi: Hassasiyet. Randall, “Çift sarmal ile elde edebileceğimiz hassasiyet, Ivanpah için çok uygundu,” diyor. Cone Drive dişli takımları, Ivanpah heliostatlarının alıcı kulelere daha fazla güneş ışığını daha güvenilir bir şekilde yoğunlaştırmasını mümkün kılar. 173.000 heliostatınız olduğunda, hassasiyetteki küçük iyileştirmeler bile tesis sonuçlarında büyük fark yaratabilir.

İkincisi: İstikrar. Cone Drive’ın çift sarmallı sonsuz tahrik elemanları, aşırı rüzgar koşullarında bile Ivanpah heliostatlarının optimum seviyelerde çalışmasına yardımcı olur. Randall, “Burulma açısından dişli son derece sert” diyor. “Rüzgar bir aynaya çarptığında, o ayna hareket etmez.”

Üçüncüsü: Sıfır bakım. Heliostatlar çok stabil olduğundan, Cone Drive çözümü, aşınma ve pahalı onarım ihtiyacı ile birlikte dişli boşluğunu minimumda tutar. Dişliler içten yağlanır ve kum, kir ve döküntülere karşı dayanıklılık sağlamak ve bakım görevlerini ortadan kaldırmak için ömür boyu sızdırmazlık sağlar.

Sonuçlar

Ivanpah ekibi, geçtiğimiz yedi yıl boyunca, güneş gökyüzünde olmadığında veya bulutlar tarafından gizlendiğinde buhar türbinlerini çalışır durumda tutmak için kullandığı doğal gaz miktarına göre tesisin temiz enerji çıktısını başarılı bir şekilde artırdı.

• 2015 yılından bu yana, tesis yılda ortalama yaklaşık 700.000 megavat saat güneş enerjisi üretti.
• Ivanpah, günün en yoğun saatlerinde Kaliforniya’daki 140.000 eve hizmet veriyor.
• Tesis, 30 yıllık ömrü boyunca 13 milyon ton karbondioksit emisyonunu önleme yolunda ilerliyor.

Cone Drive’ın Ivanpah çözümüyle elde ettikleri başarının bir sonucu olarak BrightSource Energy, bir tanesi Birleşik Arap Emirlikleri’nde 700 megavatlık bir tesis, bir diğeri de İsrail’in Negev çölünde olmak üzere diğer CSP projeleri için Cone Drive teknolojisini kullanıyor.

Randall, “Güneş enerjisi teknolojisi gelişmeye devam ediyor” diyor. Küçük ve kademeli iyileştirmeler, yenilenebilir enerji kaynaklarına artan ilginin ortasında muazzam kazanımlar sağlayabilir.”

Cone Drive’ın çift sarmallı sonsuz dişlileri ve güneş enerjisi sektörüne giriş hakkında daha fazla bilgi edinin.

Last Updated: 2021/11/19

Published: 2021/01/4