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NEM Energy 的创新太阳能系统:案例研究

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关于客户
NEM Energy bv 是全球发电和工业应用蒸汽发生设备领域的领先公司。该公司以独特的专业知识和持续的技术创新为动力,开发了太阳能蒸汽发电等新应用。他们的聚光太阳能 (CSP) 系统是一种可持续的能源,使用镜子或透镜将阳光集中到一个小区域,以驱动连接到发电机的热力发动机。
挑战
NEM Energy bv 的聚光太阳能发电 (CSP) 系统面临重大设计挑战。 CSP 系统使用镜子或透镜将阳光集中到一个小区域,以驱动连接到发电机的热机。关键的挑战是提高 CSP 镜子的刚度。这对于确保尽可能多的反射光被引导到目标(称为接收器)而不产生成本溢价至关重要。刚度至关重要,因为距离塔 380 米处的定日镜仅 1 度的旋转误差就会导致 6.6 米的跟踪误差,这意味着反射光从距离塔上的预定目标 6.6 米处传递。
解决方案
NEM Energy bv 利用 ANSYS® Mechanical™ 来应对设计挑战。该工程解决方案涉及使用壳(网格)元素对定日镜的 16 个镜面或面进行建模。 ANSYS Workbench™ 用于使用 5 毫米公差值自动添加 1,000 多个接触点。对模型的小部分进行塑性变形计算,以解释结构的永久变形。作为批处理过程的一部分,ANSYS 参数化设计语言 (APDL) 命令片段用于评估不同角度和风速下的模型。 APDL 命令片段的输出被导出到光线追踪例程,该例程确定结构变形对到达接收器的光的影响。然后,这些结果用于计算每个定日镜设计可以产生的潜在电量。
运营影响
  • The use of ANSYS® Mechanical™ and the engineering solutions implemented led to significant improvements in the performance and cost-efficiency of NEM Energy's heliostat designs. The simulation helped NEM to improve performance and reduce the cost of heliostat designs at a much faster pace than could be accomplished solely by building and testing prototypes. The output from the APDL command snippets was exported to a ray tracing routine that determined the effect of structural deformation on the light reaching the receiver. These results were then used to calculate the potential amount of electricity that could be generated by each heliostat design, thereby optimizing the efficiency of the CSP system.
数量效益
  • Shell elements save computational time and can export rotation angles.
  • Automatic contact creation reduces the amount of time compared to manually creating contacts.
  • Plastic deformation calculations ensure that the permanent deformation is small enough to not affect the accuracy of linear analysis for structural predictions.

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