Gloeilampcentrale: Elektriciteit Door Convectie

2023 Auteur: Hannah Pearcy | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-06-05 00:22

Functie en verspreiding van de thermische zonne-energiecentrales

Warme lucht heeft een lagere dichtheid dan koude lucht. Als gevolg hiervan stijgt het en kan het zelfs hete luchtballonnen laten vliegen. Wat velen niet weten, is dat hetzelfde principe ook kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in een opwaartse installatie.

Structuur en werking van de thermische centrales

Dit wordt mogelijk gemaakt door een grote overdekte ruimte met in het midden een hoge toren. Als de zon op het dak van collectoren schijnt, verwarmt het de vloer en de lucht eronder. De lucht stijgt op en stroomt in een open haard. Deze is zo hoog dat de luchtdruk aan de onderkant beduidend hoger is dan aan de bovenkant. Dit drukverschil zorgt er nu voor dat de door de zon opgewarmde lucht opstijgt in de schoorsteen.

Grote generatoren wekken elektriciteit op in de opwaartse installatie

Bij de ingang van de schoorstenen staan grote turbines. Deze bewegen door de convectie van de lucht en drijven generatoren aan. Op deze manier kan de kinetische energie worden omgezet in elektrische energie. Hoeveel elektriciteit wordt opgewekt, hangt voornamelijk af van de grootte van de collectoren en de hoogte van de schoorsteen. Terwijl meer lucht opwarmt onder grotere collectorgebieden, genereren hogere schoorstenen een groter drukverschil. De luchtstroom neemt toe en windenergie-installaties bereiken een hoger rendement.

Tot op heden zijn er maar een paar energiecentrales in bedrijf

Er is momenteel slechts één thermische zonne-energiecentrale ter wereld die daadwerkelijk elektriciteit opwekt. De faciliteit is gelegen nabij de Chinese stad Wuhai. Het heeft een output van ongeveer 200 kilowatt en heeft een toren van 50 meter. Een reden voor de lage prevalentie van de technologie is de hoge gevoeligheid van schoorstenen voor stormen en aardbevingen. De eerste werkende demonstratiefabriek in Manzanares, Spanje, werd in 1989 het slachtoffer van een meerdaagse storm. De opwaartse krachtcentrale met een collectorradius van 122 meter en een torenhoogte van 194,6 meter behaalde een vermogen van bijna 50 kilowatt.

Efficiëntie en beïnvloedende factoren bij de opwekking van elektriciteit

Terwijl zonnecellen in een fotovoltaïsch systeem ongeveer tien tot twintig procent van het invallende licht omzetten in elektriciteit, halen windenergie-installaties een rendement van slechts één procent op basis van zonnestraling. Door de relatief lage kosten werken de energiecentrales economisch in het hoge vermogensbereik. Tenminste als de externe invloedsfactoren gunstig zijn. Want naast zonnestraling beïnvloeden tal van andere factoren de functie van de windenergie-installaties. Bijvoorbeeld:

• Luchttemperatuur: Een koelere omgeving zorgt voor een hoger drukverschil en meer prestaties.
• Windsnelheid: wind koelt de collectoren af en zorgt voor minder warmtewinst. Aan de bovenkant van de opwaartse installaties verhoogt het echter de onderdruk en daarmee het effect van de schoorstenen.
• Bodemkwaliteit : hoewel de kleur van de vloeren de zonnestralingwaarden beïnvloedt, heeft hun kwaliteit invloed op de hoeveelheid energie die de vloer kan opslaan. Met een hoge opslagcapaciteit genereren thermische zonne-energiecentrales 's nachts nog steeds elektriciteit.

Technische alternatieven voor de thermische zonne-energiecentrale

Naast thermische centrales zijn er nu een aantal andere systemen waarmee het vermogen van de zon kan worden omgezet in elektrische energie. Bijvoorbeeld:

• Fotovoltaïsch systeem: zonnecellen gebruiken het foto-elektrische effect om licht om te zetten in elektriciteit.
• Elektriciteitscentrale zonnetoren: Talrijke spiegels concentreren het licht van de zon op een punt bovenaan een hoge toren. De hoge temperaturen kunnen worden gebruikt om een medium te verdampen en om elektriciteit op te wekken met generatoren.
• Parabolische trogcentrale: halfronde spiegels of talrijke platte spiegels (Fresnel-collectoren) concentreren het licht van de zon op een buis. Dit bevat een olie die opwarmt. Ook hier kunnen de hoge temperaturen worden gebruikt om een medium te verdampen en elektriciteit op te wekken met generatoren.
• Paraboloïde krachtcentrales: als een satellietschotel richten spiegels het licht op een gemeenschappelijk punt. Daarin zit een Stirling-motor die thermische energie omzet in kinetische energie. Deze kan door een generator worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.

In het artikel over zonne-energiecentrales geven we een overzicht van de belangrijkste eigenschappen van de verschillende soorten energiecentrales.