加利福尼亚莫哈维沙漠里的太阳能

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加利福尼亚莫哈维沙漠里的太阳能

项目:

伊万帕太阳能发电系统
加利福尼亚莫哈维沙漠

2013年,一个377兆瓦的聚光太阳能(CSP)综合体在加利福尼亚州的莫哈维沙漠上线。 伊万帕太阳能发电系统包括三片定日镜镜面板,占地3500英亩。 每个定日镜将太阳光聚焦到三个接收塔中的一个上,这些接收塔使用聚集的阳光作为蒸汽轮机的主要电源,该蒸汽轮机为14万个加利福尼亚州的家庭发电。

挑战

CSP的工作方式有点像试图用镜子或放大镜点火。 如果您拿着镜子但不让它对着太阳,那就不会点着火。 同样,如果您不能将集中的阳光稳定且精确地对准可燃目标,那也点不着火。

为了优化工厂生产,伊万帕工程师必须整日对准173000个定日镜,以使它们向接收塔反射最大的阳光。 为了实现这一壮举,他们面临三大挑战:

#1:太阳的位置不断变化。 每个定日镜都需要每天以高达0.009rpm的速度旋转高达270度。 定日镜越能准确地聚焦太阳光线,设备的输出就越高。

#2:沙漠风的时速可达190英里。 伊万帕的每个定日镜总面积为25平方米或更大。 在莫哈韦沙漠的广阔地区,那些大而扁平的面板在暴风雨中的作用就像帆一样,在其定位装置中造成不稳定和反冲。 此外,齿轮必须能够承受风持续吹起的沙子和碎屑。

#3:维持173000个定日镜的成本过高。 一旦开始运作,齿轮的反冲力就自动产生并可能使齿轮组快速磨损。 为了保持较低的能源成本,伊万帕的定日镜齿轮必须一次保持数十年的稳定性和精度。

解决方案:

来自Cone Drive的双包络蜗杆驱动器

在评估了多家制造商的齿轮跟踪驱动系统后,BrightSource决定在数万个伊万帕定日镜中安装Cone Drive的双包络蜗杆驱动器。 这些驱动器提供了一种用于卫星定位和外科手术工具的高精度运动控制,其使用寿命长达35年。

它是如何运作的

Cone Drive的双包络蜗杆传动装置增加了齿轮与蜗杆之间的接触面积,比传统的蜗杆传动装置具有更高的稳定性。 蜗杆的沙漏形状缠绕在齿轮上,蜗轮也缠绕在齿轮上。

“这种出色的网状接触可以带来更高的扭矩承受能力和更大的抗冲击载荷能力。” Cone Drive战略市场总监Jacob Randall说,“双包络齿轮组有助于保持零齿隙的完整性,消除了齿和螺纹之间的间隙所引起的间隙或空转。”

蜗轮蜗杆图

Cone Drive的双包络蜗杆传动装置增加了齿轮与蜗杆之间的接触面积,比传统的蜗杆传动装置具有更高的稳定性。

益处

#1:精度 。Randall说:“通过双重包络可以实现的精度非常适合伊万帕。” 圆锥驱动齿轮组使伊凡帕定日镜可以更可靠地将更多的阳光集中在接收塔上。 当你拥有173000个定日镜时,即使精确度的微小提高也会对工厂产量产生很大的影响。

#2:稳定性。 Cone Drive的双包络蜗杆驱动器即使在极端风力条件下也有助于使伊万帕定日镜保持最佳状态。 “从扭转角度来看,齿轮具有很强的刚性,”Randall说。 “即使风吹向镜子,镜子也不会移动。”

#3:零维护。 由于定日镜非常稳定,因此Cone Drive解决方案可将齿轮的游隙降至最低,并减少磨损和避免昂贵的维修。 齿轮内部进行润滑并终生密封,以防止沙土、灰尘和碎屑,并免除维护工作。

成果

在过去的七年的运营中,伊万帕项目团队成功地增加了工厂的清洁能源产量,相当于太阳不在空中或被云层遮挡时蒸汽轮机保持运转所需的天然气量。

  • 自2015年以来,该电厂每年平均产出近70万兆瓦时的太阳能。
  • 伊万帕在一天中的高峰时段为超过14万个加利福尼亚州的家庭提供电力服务。
  • 该厂有望在其30年的使用寿命中减少1300万吨的二氧化碳排放。

由于在伊万帕上成功地利用Cone Drive的解决方案,BrightSource Energy将Cone Drive技术用于其他CSP项目,包括阿拉伯联合酋长国的一处700兆瓦发电厂和以色列的内盖夫沙漠中的另一处发电厂。

“太阳能技术不断进步,” Randall说。 “在对可再生能源的兴趣日增的情况下,小的、渐进式的改进可以带来巨大的收益。”

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