Tryggere, enklere og mer effektiv fangst av solkraft

Bakgrunn 

Buede solfangere fanger opp solens energi ved å konsentrere solstrålene mot et sirkulerende varmemedium, vanligvis damp, termaolje eller saltvæske. Disse midlene sirkulerer imidlertid under høyt trykk, og derfor kan lekkasjer være en risiko for mennesker og miljø. Det at en 50 MW kraftstasjon kan bruke en million liter termaolje, gir en betydelig risiko. 

Det sveitsiske selskapet Airlight Energy Manufacturing SA har laget en prototype av et innovativt solfangerledd som eliminerer risikoen – samtidig som det forbedrer effektiviteten og reduserer kostnadene – gjennom å forenkle teknologien. Designen, som bruker luft som absorbatormedium, har to viktige fordeler. Det første er temperaturer over 600 °C, og det andre at luften kan transportere solenergien til et lager med småstein. Om natten kan retningen reverseres, slik at det leveres solenergi der og når det trengs. 

Oppsamlingen av solenergi gjøres med et parabolsk trykkammer omsluttet av to folier. Den første, i basestrukturen, er av silikon og glassfiber. Den andre er laget av et gjennomsiktig ETFE (etylen tetrafluoretylen)-materiale med lav lysbrytning som gir høy gjennomtrengelighet for lys og UV samt lav taravekt. Kammeret settes under et par millibar trykk ved bruk av en vifte med variabel hastighet, som gir den parabolske reflektoren en «perfekt» krumning. Dette sørger for høy strålingskonsentrasjon til mottakeren. 

Airlight Energy ga kraftstasjonen en annen innovasjon i form av støttestrukturen, som ble designet ved bruk av lette ferdigstøpte betongelementer. Dette gjør det mulig å rotere reflektoren på fundamentet med veldig lite energi, for å følge solen og optimalisere energiopptaket til enhver tid. Det gjør også at man enkelt kan sette solfangeren i en sikker stilling når det er sterk vind. 

Utfordring 

Disse solfangerne er laget for å installeres på steder med kraftig og regelmessig sollys – inkludert avsidesliggende steder i Afrika, Mexico, Den arabiske halvøy og noen deler av India og Australia. I disse krevende miljøene må det elektroniske og elektriske utstyret i hver solfanger være robust – og dette inkluderer strømfordelingssystem og bryterutstyr. Vedlikeholdsbesøk for slikt utstyr på disse stedene er kostbart og tidkrevende, og det kan ofte være en utfordring å finne kompetent personale. Mangel på deler tilgjengelig lokalt, var et annet potensielt problem som måtte vurderes og tas stilling til. 

Løsning 

Eaton viste seg i stand til å levere både en teknisk og logistisk løsning til Airlight Energys behov for bryterutstyr. De leverte komponenter som omfattet automatsikringer og jordfeilbrytere (FAZ og FRCmM) samt EMR4 måle- og overvåkingsreléer, og en NZM2-effektbryter som brukes som hovedbryter. Disse produktene brukes hovedsakelig til å overvåke kabler og systemer for overstrøm og kortslutning. Airlight Energy ga kontrakten til Eaton på grunn av de imponerende egenskapene til pakken som helhet; den høye standarden på utførelsen og materialkvaliteten til alle produktene, egnet for det krevende bruksområdet. 

I tillegg muliggjør samleskinnesystemet som brukes til xEffect-enhetene, rask montering av automatsikringer og jordfeilbrytere i kraftstasjonens kontrollpanel. Hastigheten og enkelheten, kombinert med alle bruksområdene, ga lavere produksjonskostnader og enklere vedlikehold på stedet. I tillegg har 63 A FAZ-automatsikringer innebygde funksjoner som gjør vedlikeholdet enda enklere. Disse inkluderer en rød-grønn kontaktindikator, feste, beskyttelsesdeksel og klemmeskinne med tre stillinger. FRCmM jordfeilbryterne har også et stort spekter av merkestrøm og viser en indikasjon for kontaktposisjon. 

Produktets mange internasjonale godkjenninger var også et stempel på Airlight Energys eksportplaner, da de kunne være trygge på at systemene deres ville bli godkjent hvor som helst i verden. Denne fordelen utfylles av Eatons globale tilstedeværelse og lokal støtte, som betyr at deler enkelt kan skaffes og leveres til solfangere på avsidesliggende steder. 

Resultater

Prosjektet støttes av Energidepartementet i Sveits. Spesialister fra SUPSI teknisk universitet i Tessin, det sveitsiske Føderale institutt for teknologi i Zurich (ETHZ), og Paul Scherrer Institute. Det gjennomføres et testprogram på installasjonsstedet av den tredje prototypen i Biasca i Sveits, der relevante data også samles inn og matematiske modeller valideres. Alle viktige indikatorer, som temperaturer i solfangeren og depotet, registreres, dokumenteres og visualiseres på skjermer i kontrollrommet.

Eaton ser frem til å levere og gi støtte til sin fleksible, robuste og internasjonalt kvalifiserte portefølje av kretssikringsprodukter til Airlight Energy. Dette samarbeidet vil fortsette å utvikle teknologi og installere produksjonssystemer der det er behov, på steder spredt over hele verden.