التحكم بالتدفق في توليد الطاقة الشمسية: الجزء 2

غالبًا ما تستخدم تطبيقات الطاقة الشمسية الأملاح المنصهرة "كسائل نقل" لنقل الحرارة المتولدة من أشعة الشمس المركزة وتخزينها. تُستخدم الأملاح المنصهرة لأنها مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة وغير سامة وغير قابلة للاشتعال. تمثل الصمامات التي تتحكم في هذا السائل دورًا حيويًا في إنتاج الطاقة الشمسية.

نظرًا للطبيعة الصعبة ودرجات الحرارة الشديدة للملح المنصهر، يجب على صانعي القطع الأصلية للمعدات الدوارة استخدام مواد معينة عند تصنيع الصمامات. درجات حرارة تشغيل الأملاح المنصهرة هي التي تحدد نوعية المواد المستخدمة في تشكيل جسم الصمام. على سبيل المثال:

• تصنيف الفولاذ الكربوني حتى 427 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت)
• درجات فولاذ سبيكة الكروم والموليبدنوم التي تصل إلى 570 درجة مئوية (1058 درجة فهرنهايت)
• تصنيف الفولاذ الأوستنيتي المستقر حتى 600 درجة مئوية (1112 درجة فهرنهايت)؛ الفولاذ الأوستنيتي المستقر المقاوم للصدأ مطلوب لتجنب التآكل بين بلوري
• سبائك النيكل لدرجات الحرارة التي تتجاوز 600 درجة مئوية (1112 درجة فهرنهايت)

عادةً ما تُصنع حواف جسم الصمام من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المستقر المقاوم للصدأ في درجات حرارة مرتفعة. تُستخدم السبيكة 6 لتصنيع الجلبة الدليلية وسطح ساق الصمام عند وجود مخاوف من مشاكل التآكل والتخدش.

الكربون أو الجرافيت غير مناسبين للصمامات التي تتصل مباشرة بالأملاح المنصهرة نظرًا لسلوكها المؤكسد القوي.

التصاميم والمواد المميزة مطلوبة للحشيات وبطانات التغليف. غالبًا ما يستخدم صانعو القطع الأصلية الجرافيت المحمي بجديلة Inconel® لمواد التغليف. يمكن وضع طبقة رقيقة من مانع الالتصاق -والمُعدّة لتغليف الحلقات عند درجات حرارة عالية- على السطح الداخلي لمنطقة التغليف. يعمل مانع الالتصاق بمثابة عامل حماية من التآكل، ويُحسِّن عملية إحكام الإغلاق، ويُسهِّل استبدال الحشوة أو بطانة التغليف.

نظرًا لأن المواد الشائعة مثل الميكا ليس لديها مقاومة وإحكام إغلاق كافيين من تلقاء نفسها، فغالبًا ما يتم استخدامها مع مواد أخرى لتصنيع أنظمة صناديق الحشو (أغلفة منع التسرب). ينتج صانعو القطع الأصلية سادات إحكام جسم الصمام وغطاء الصمام بحلقات معدنية دائرية على شكل حرف O وحلقات ثلاثة أرباع دائرية على شكل حرف C بسبب أدائها المثبت والفعال في البيئات الوعرة.

يتمثل التحدي الفريد في إنتاج الطاقة الشمسية في الحاجة إلى الحفاظ على الحد الأدنى من درجة حرارة سائل النقل. إذا تبلور سائل نقل الحرارة أو اتخذ شكل الحالة الصلبة، فقد يؤدي ذلك إلى تلف صمام التحكم. وفي حالة الملح المنصهر، يتم الاحتفاظ بدرجة الحرارة دائمًا عند 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) على الأقل فوق درجة حرارة انصهار الملح.

إن الحد الأقصى لدرجة الحرارة حوالي 300 درجة مئوية (572 درجة فهرنهايت) لأنظمة صناديق الحشو شائعة الاستخدام، ولكن بعضها يمكن أن يتحمل درجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية (752 درجة فهرنهايت). ستؤدي درجات الحرارة المفرطة إلى تقليل عمر سادة إحكام الساق وقد تُتلِف معدات جهاز التتبع الحراري، لذلك من المهم تنظيم حدود درجات الحرارة الدنيا والعليا لعدم السماح للسائل بالتبلور، وكذلك عدم المساس بساق الصمام.

نظرًا لأن سادة إحكام الساق منطقة حساسة، يجب وضع مستشعرات درجة الحرارة بالقرب من نظام منع التسرب قدر الإمكان لضمان بقاء درجة الحرارة ضمن الحدود المحددة في جميع حالات التشغيل. ينبغي أن تكون المادة العازلة الموجودة على جسم الصمام أو غطاء الصمام مناسبة أيضًا لدرجات الحرارة المحددة.

نظرًا للظروف العدوانية المحيطة داخل محطات الطاقة الشمسية، فمن المهم جدًا عزل صندوق الحشو لحمايته من الرياح والرمال. وبفضل جهود الصيانة العالية المطلوبة، يجب أيضًا أن يكون نظام صندوق الحشو سهل الوصول إليه.

إن صناعة الطاقة الشمسية تنافسية للغاية؛ حيث يعد تخزين الطاقة بكفاءة والحفاظ على تشغيل المصنع بعد غروب الشمس مفيدًا بشكل كبير. يمكن أن تساعد Flowserve محطات الطاقة الشمسية المركزة في تطوير حلول مبتكرة لزيادة الكفاءة والإنتاجية.

لمزيد من المعلومات حول كيف لشركة Flowserve مساعدتك في تسخير الطاقة الشمسية وتخزينها من خلال حلول مجربة، قم بزيارة صفحتنا عن صناعة الطاقة الشمسية المركزة