Bộ tản nhiệt từ xa cho hệ thống năng lượng mặt trời

Mặc dù rất nhiều nhiệt phải được loại bỏ để ngưng tụ hơi nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy phát điện tuabin, hệ thống làm mát thường là nguồn cung cấp nước chính cho các nhà máy điện. Các nguồn nước như sông và hồ trước đây đã cung cấp khả năng làm mát này, nhưng trong những năm gần đây, số lượng các nhà máy điện áp dụng phương pháp làm mát khô (hệ thống làm mát sử dụng ít hoặc không sử dụng nước) ngày càng tăng. Hệ thống làm mát khô đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để vận hành và có chi phí ban đầu cao hơn. Tất cả những vấn đề này đều góp phần làm giảm hiệu suất tổng thể của nhà máy điện, nhưng hệ thống làm mát khô tiêu thụ ít nước hơn 95% so với hệ thống làm mát ướt.

Nhiều nhà máy điện thuộc nhiều loại khác nhau sản xuất điện bằng cách đun nóng nước để tạo ra hơi nước, sau đó hơi nước này được đẩy qua tua-bin. Loại hệ thống này được sử dụng trong một số cơ sở năng lượng mặt trời cũng như các nhà máy đốt than và sinh khối, nhà máy điện hạt nhân, một số nhà máy khí đốt tự nhiên và nhà máy hạt nhân. Tua bin của các nhà máy này phải quay hơi nước, sau đó hơi nước cần được làm mát để có thể ngưng tụ lại thành chất lỏng và đưa trở lại lò hơi hoặc máy tạo hơi nước.

Hơi nước thường được làm mát và ngưng tụ bằng nước trong các nhà máy điện hơi nước. Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ước tính rằng 40% tổng lượng nước khai thác ở Hoa Kỳ được sử dụng để phát điện, phần lớn trong số đó là để làm mát.

Các hệ thống làm mát tuần hoàn tái chế nước làm mát được sử dụng trong hơn 61% công suất sản xuất nhiệt điện của Hoa Kỳ. Trong các hệ thống này, nước được giữ trong các đường ống khép kín để có thể tái chế. 36% công suất nhiệt điện ở Mỹ đến từ các nhà máy điện sử dụng hệ thống làm mát DC. Các hệ thống này hút một lượng lớn nước từ các nguồn nước lân cận để làm mát bình ngưng, sau đó giải phóng nước nóng hơn trở lại nguồn ban đầu.

Phần lớn 3% công suất làm mát khô và kết hợp ở Hoa Kỳ đã hoạt động từ năm 2000. Không khí xung quanh được các hệ thống làm mát khô sử dụng để làm lạnh và ngưng tụ hơi nước. Có hai loại hệ thống này: hệ thống trực tiếp và hệ thống gián tiếp. Hệ thống làm mát khô trực tiếp không sử dụng nước vì không khí xung quanh được sử dụng để ngưng tụ hơi nước. Trong bình ngưng làm mát bằng nước điển hình, hơi nước trong hệ thống làm mát khô gián tiếp được ngưng tụ, nhưng nước làm mát của hệ thống kín bị bỏ lại. Kết quả là không có nước bị thất thoát do bay hơi, điều đó có nghĩa là rất ít nước được tiêu thụ.

Hơi nước có thể được ngưng tụ bằng cả nước và không khí trong các hệ thống làm mát hỗn hợp, kết hợp làm mát khô và ướt. Khi trời mát hơn bên ngoài, các hệ thống này thường được chế tạo để hoạt động như hệ thống làm mát khô và khi bên ngoài nóng hơn và hệ thống khô kém hiệu quả hơn, chúng hoạt động như hệ thống làm mát ướt.

Tại Hoa Kỳ, 83 cơ sở có hệ thống làm mát khô và hybrid và khoảng 20 GW công suất tạo hơi nước đang hoạt động. Texas có công suất làm mát khô lớn nhất (2,8 GW), theo sát là Virginia, mặc dù California có nhiều hệ thống làm mát khô nhất (13). (2,4GW).

Khoảng 83 phần trăm công suất hoạt động cho hệ thống làm mát khô và kết hợp được cung cấp bởi công nghệ phát điện phổ biến nhất, chu trình hỗn hợp khí tự nhiên (NGCC). Bởi vì các cơ sở chu trình hỗn hợp khí đốt tự nhiên cần làm mát trên mỗi MWh ít hơn nhiều so với các lò phản ứng than hoặc hạt nhân, hệ thống làm mát khô thường tiết kiệm chi phí hơn cho chúng. Kỹ thuật làm mát khô được sử dụng trong các cơ sở chu trình hỗn hợp khí đốt tự nhiên của Hoa Kỳ cho hơn 15 phần trăm công suất sản xuất đang hoạt động của họ.

Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời tập trung, làm mát khô là một lựa chọn hấp dẫn khác. Nhiều hệ thống năng lượng mặt trời tập trung hiện đại sử dụng phương pháp làm mát khô vì chúng nằm ở các vùng như Tây Nam Hoa Kỳ, nơi có ít tài nguyên nước và tài nguyên năng lượng mặt trời dồi dào.