การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์โดยวัฏจักรแรงคินขนาดเล็ก

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้นำเสนอการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ในรูปแบบอุณหภูมิต่ำโดยวัฏจักรแรงคินขนาดเล็ก การศึกษาได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อหาจำนวนตัวเก็บรังสีอาทิตย์ และขนาดถังน้ำร้อนที่มีความเหมาะสมที่ทำให้ระบบมีค่าพลังงานไฟฟ้าต่อหน่วยต่ำสุด และสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงสุด ณ กรุงเทพฯ โดยในการศึกษาตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบ ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบท่อสุญญากาศ และตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบรูปประกอบพาราโบลา ขนาด 2.08, 2.37, 2.16 m² ต่อแผง, ที่มีประสิทธิภาพเชิงแสง  และสัมประสิทธิ์การสูญเสียความร้อน  เท่ากับ 0.74, 0.57, 0.72 และ 3.62, 0.75, 0.97 W/m²-K ตามลำดับ ต่อแบบขนานจำนวน 100 ถึง 1,200 แผง ร่วมกับถังน้ำร้อนที่มีขนาด 2,500 ถึง 50,000 ลิตร จะถูกนำมาเปรียบเทียบเพื่อผลิตความร้อนป้อนให้กับวัฏจักรแรงคินขนาด 20, 40, และ 60 kW_e ที่ใช้ R-245fa เป็นสารทำงานในระบบ ผลการศึกษาที่ได้จากการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ พบว่า ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ระบบผลิตได้จะขึ้นอยู่กับจำนวนตัวเก็บรังสีอาทิตย์ที่ได้รับการติดตั้ง และขนาดของถังน้ำร้อนที่มีความเหมาะสม โดยระบบเมื่อใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบจำนวน 2000 แผง ผลิตน้ำร้อนร่วมกับถังน้ำร้อนที่มีขนาดรวม 42500 ลิตร ป้อนให้กับระบบผลิตไฟฟ้าด้วยวัฏจักรแรงคิน ขนาดกำลังการผลิต 60 kW_e จำนวน 1 เครื่อง ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อหน่วยของระบบจะมีค่าต่ำสุดเท่ากับ 0.999 USD/kWh สามารถผลิตไฟฟ้าได้สูงสุด 97.02 MWh/Year และระบบสามารถลดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ได้เท่ากับ 53.17 Ton CO₂ eq./Year, ตามลำดับ