太阳能热能在工业中的应用

2018-08-28 10:15  浏览:  

太阳能热能具有巨大的开采潜力,迄今为止,工业部门几乎没有使用过。太阳能热能够提供工业所需的自然和经济的部分热量。

太阳能热能越来越多地用于国内水平以获得生活热水并作为供暖的支持。然而,这项技术还具有另外一种迄今为止很少使用的巨大开发潜力; 工业部门。太阳能热能够提供工业所需的自然和经济的部分热量。

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虽然很少,但已经有一些行业已决定安装太阳能热系统,并已证明该技术如何在减少环境影响的同时获得显着的能源和经济节约。

太阳作为行业的热源。

热量是该行业的基本要素。在许多工业过程中,需要热流体(空气,水或蒸汽),温度范围为30-40℃至400℃以上。通常,热量是通过燃烧化石燃料或通过电力获得的。

然而,也有可能通过太阳能热系统获得这种热量,从而节省资金并避免污染物排放到大气中。

太阳能热能够提供宽范围的温度。因此,当需要在低温(100℃)的热有可能安装太阳能电池,扁平或真空管集热器,在任何表面上,即使考虑天花板或工业大厅通常未使用的屋顶的优点。对于高于200°C的高温,可以选择能够提供高温的太阳能浓缩系统,虽然有利可图,但它们的发展却非常复杂。

太阳能集热器

屋顶是放置太阳能集热器的绝佳场所

尽管太阳能热系统有多么有用,但总是需要考虑太阳能提供100%所需能量的工业应用将是非常罕见的。太阳不是每天或全天出现,这并不总是符合工业能源要求。在绝大多数情况下,有必要采用传统的燃料(燃气,汽油)或电力燃烧的补充系统来满足太阳能在某些时候无法提供的热量需求。还有生态选择使用生物质锅炉或沼气作为太阳能的补充,这些产品是完全可再生和清洁的。

热太阳能系统可以为工业应用贡献的能量百分比通常不可能指定。每种情况都是独特的,不同的,取决于热量要求,由其制造的工业应用,所遵循的开发策略以及进行安装的地方的太阳辐射特性等因素。但是,完全可以获得高于50%的太阳热量百分比。

太阳能热能在工业中的应用优势

太阳能热能在工业中的使用提供了许多优势,我们强调其中:

- 经济 - 获得的经济利益来自于使用太阳光来获得必要的热量,避免以不同的百分比购买燃料,这显然意味着节省。

阳光是完全免费提供给我们的能量来源,尽管能够捕获和存储它的设备也是如此。然而,由于不购买燃料所节省的成本,在短期到中期内,太阳能设备的投资价格得以恢复,这使得安装仍然可以使用很多年。经济总节省。

- 提高竞争力 - 拥有自由能源可降低生产成本。成本的降低会对产品的最终价格产生负面影响,而不会降低其质量。这对于不使用这种能源的竞争行业来说具有明显的竞争优势。

- 环境 - 化石燃料的燃烧导致大气中的二氧化碳,二氧化硫等污染物排放。太阳能热能的使用免除了这些问题,因此使用太阳能热能的工厂将大大减少这些污染物排放到大气中。

如果使用的能源是电力,则同样适用。在这种情况下,将避免煤,石油衍生物的燃烧或将在发电厂中发生的热核反应。即使考虑到在一些国家已存在来自可再生能源在电力网络中显著的贡献,幸运的是,这些生产商往往采取那些使用清洁能源优先法,所以如果需求减弱,因为在太阳能的工业用途中,停止发电的工厂是污染资源的工厂。

- 改善工作条件 - 化石燃料燃烧中排放到大气中的许多污染物对健康有害。在工厂加热器中燃烧这种类型的燃料会使周围环境充满有害物质,这些物质可能会影响在其中工作的人的健康。通过不向大气中排放任何污染物的太阳能明显地减少了这个问题。



低温热能太阳能行业

毫无疑问,最简单和最经济的用途是用于工业用途的太阳能热能。当想要将流体的温度升高到40-100度或更高的温度时,太阳能集热器可以提供所需能量的全部或非常重要的部分。

在许多情况下,对于高于80-90摄氏度的温度,使用太阳热能来预热流体可能更有趣,这使得传统的加热器能够提供缺少的能量,而不是试图直接达到最终温度。太阳能

这是因为虽然太阳能集热器能够达到高达150ºC的温度,但这将以降低其性能为代价。当太阳能集热器达到高温时,它限制了可以继续利用的太阳能量,并将产生的部分热量释放到大气中。另一方面,系统中频繁的高温会缩短设备的使用寿命,如果这些设备过高,则会给设备的部件带来重大问题。

当太阳能系统在较低温度下工作时,太阳辐射的使用效率更高。太阳能收集器在大气中损失较少的热量,从而更好地利用它所接收的太阳能。无论如何,考虑到所有因素,合格的人员将是必须决定最方便策略的人员。

为工业使用低温太阳能热的另一个优点是在许多情况下它可以非常容易地安装。在许多情况下,仅需要将太阳能热系统的热水出口连接到传统加热器的冷水入口。通过这种方式,后者只有在检测到太阳能系统没有提供足够的热量并且优化燃料燃烧以仅使用严格必要的燃料时才会进行干预。

下面我们将提到一些行业,其中太阳能已经在低温下用作热能供应源并且具有良好的结果。

- 工业水平的卫生用水加热 - 用于水加热的大型太阳能热系统对于旅游业来说非常有利可图。在酒店,温泉可以在温度在25-30ºC之间的游泳池中获得,而在其他应用中则可以通过简单的方式获得45-60ºC。在这些情况下,您还可以获得出色的性能,巨大的经济节省以及系统的早期盈利能力。可以实现非常高的常规燃料替代百分比,在气候有利地区可以达到年平均值的80%以上。

屋顶上的太阳能集热器

- 衣服洗衣店 - 洗衣服在工业上需要用于某些类型衣服的水,温度在40到60度之间。这种温度范围非常适合太阳能热系统以高性能工作并实现非常高的太阳能输入分数。

- 洗车 - 在洗车隧道中发生类似的事情。在这些中,洗涤的最佳温度为60℃。该温度最适合于在不损坏车辆的釉质的情况下实现良好的清洁。

- 洗涤行业 l(仓库,瓶子,汽车零件) - 在瓶子,汽车零件的工业清洗或仓库清洁中,太阳能热系统可以很容易地提供低温热水。一个很好的例子是在MartínCodax仓库中进行的安装,这是由sitiosolar撰写的文章的主题(见文章)

- 太阳能蔬菜脱水器 - 太阳能热能可用于水果,蔬菜,花卉或谷物等农产品的脱水。该系统与任何其他传统的脱水系统一样,仅使用太阳能作为加热空气的元素,该空气将在待脱水的产品之间循环。

这类应用有两种类型的系统; 那些使用太阳能集热器和那些使用太阳能集热器的人。

除了收集器之外,水基系统在主回路中具有储存热量的水箱,一个或多个循环泵和各种控制装置。热量通过水 - 空气交换器传递到空气,到达次级回路。热空气被引导到产品脱水的腔室。

为此目的,基于空气的系统直接在特定收集器中用太阳加热空气,并将其由提取器驱动朝向待脱水的产品。他们还有一个基于石头或其他大量固体材料的储热系统。

- 加热系统 - 太阳能也可用于加热空间,在这些空间中,为了不同的目的需要相对较高的温度; 从温室到鸟类或猪的繁殖室。

在这些情况下,与脱水器一样,太阳能收集的元素可以基于水或空气。

出于这些目的,还可以应用生物气候标准和被动式太阳能结构,建筑物本身可用作集热器并储存热能。

- 食品加工 - 也可以使用太阳能热来加工工业食品或厨房。它可用于制作蜜饯或烹饪食物(食物从60ºC开始烹饪)

一个好的应用可以是利用这种能量来加热奶酪和其他乳制品。牛奶必须设定的最佳温度在28ºC到37ºC之间

- 水产养殖 - 养鱼场养殖的许多水生物种需要的水温在18º到30ºC之间。因此,许多养鱼场采用人工加热系统,以便在季节内养育后代。在这些情况下,太阳能热系统的使用尤其可行。由于工作温度非常低,太阳能集热器可以提供极高的性能。这种装置的一个例子是在IGAFA加利西亚(西班牙),其中,太阳能热系统提供了必要的热量用于鱼苗育种是加热从海吸引到最佳温度的水进行在18到22ºC之间。这个装置是sitiosolar的一篇文章的主题(见文章)

屋顶上的太阳能集热器

- 水蒸馏 - 太阳能热能也可用于蒸馏海水或其他类型的非饮用水或可用水。为此目的,使用太阳能蒸馏器。这些不同大小和设计的蒸馏器,虽然它们不能提供每平方米的大量水,但如果你有足够的空间,这些蒸馏器是有利可图的。特别是在干旱或沙漠地区,可以提供大量土地,没有其他选择。这种工业应用设施的一个很好的例子是1873年在阿塔卡马沙漠(智利)为硝酸盐进行的设施。该设施每天平均可提供22,500升水,集水面积超过4000平方米。

还可以使用太阳能热水系统作为支撑源,以获得在其中煮沸盐水的蒸馏系统中所需的热量的重要部分。(见关于太阳能蒸馏的文章)

工业用高温热太阳能

一些工业过程可能需要非常高的温度,这在通过平板或真空管太阳能收集器不可能实现时是困难的。在这些情况下,可以使用浓度系统,可以达到高达1000℃或更高的温度。这些系统虽然高效且有利可图,但需要更复杂的开发和更具体的调整。

浓缩系统目前用于获取电力。使用这种技术还可以对水进行脱盐,因为达到的温度足以使其沸腾。该荒漠化项目旨在在撒哈拉沙漠安装太阳能热电厂,为欧洲提供能源,还建议利用部分热量来淡化海水供人类供应。

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