Solar Tower Power Plant Performance Characteristics

Pretorius, Johannes Petrus (2004-04)

Thesis (MScIng)--University of Stellenbosch, 2004.

Thesis

ENGLISH ABSTRACT: This study investigates energy generation by large-scale solar tower power plants. The performance characteristics of a so-called reference plant with a 4000 m diameter glass collector roof and a 1500 m high, 160 m diameter tower are determined for a site located in South Africa. The relevant draught and conservation equations are derived, discretized and implemented in a numerical model which solves the equations using speci ed meteorological input data and determines the power delivered by the plant. The power output of a solar tower power plant over a twenty-four hour period is presented. Corresponding temperature distributions in the ground under the collector are shown. Variations in seasonal generation are evaluated and the total annual electrical output is determined. The dependency of the power output on collector diameter and tower height is illustrated, while showing that greater power production can be facilitated by optimizing the roof shape and height. The minor in uence of the tower shadow falling across the collector is evaluated, while the e ect of prevailing winds on the power generated is found to be signi cant.

AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie studie ondersoek elektrisiteitsopwekking deur grootskaalse sontoringkragstasies. Die uitsetkarakteristieke van 'n sogenaamde verwysings-kragstasie met 'n 4000 m deursnee glas kollektor en 'n 1500 m hoë, 160 m deursnee toring word ondersoek vir 'n spesi eke ligging in Suid-Afrika. Die toepaslike trek- en behoudsvergelykings word afgelei, gediskretiseer en geimplementeer in 'n numeriese rekenaarmodel. Die rekenaarmodel los die betrokke vergelykings op deur gebruik te maak van gespesi seerde meteorologiese invoerdata en bepaal dan die uitset gelewer deur die kragstasie. Die uitset van 'n sontoring-kragstasie oor 'n periode van vier-en-twintig uur word getoon. Ooreenstemmende temperatuurverdelings in die grond onder die kollektor word geïllustreer. Die variasie in seisoenale elektrisiteitsopwekking word ondersoek en die totale jaarlikse elektriese uitset bepaal. Die invloed wat die kragstasie dimensies (kollektor deursnee en toring hoogte) op die uitset het, word bestudeer en resultate getoon. Daar is ook bevind dat verhoogde uitset meegebring kan word deur die vorm en hoogte van die kollektordak te optimeer. Die geringe e ek van die toringskadu op die kollektor word bespreek, terwyl bevind is dat heersende winde 'n beduidende e ek op die kragstasie uitset het.

Please refer to this item in SUNScholar by using the following persistent URL: http://hdl.handle.net/10019.1/16413
This item appears in the following collections: