Solar Thermal Trough 2004, Thailand

1. Solar Thermal Power Generation Technology
i
4 x 300 kW
ASIAN RENEWABLE ENERGY DEVELOPMENT
AND PROMOTION FOUNDATION
August 25, 2004
g 25,
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 1

2. What Kind of Energy for Thailand’s Future?
gy
“SUSTAINABLE ENERGY
SUSTAINABLE ENERGY”
•Non Conventional Fuel Energy
•Environmental Friendly
y
•Renewable Energy
•Thai Innovative Technology
Thai
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 2

3. SOLAR ENERGY UTILIZATION
•Solar Thermal
•Photovoltaic (PV)
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 3

4. SOLAR THERMAL TECHNOLOGY
1. Low Temperature T < 100 C
p
Solar Dryer, Solar Hot Water,
Photo Voltaic, Solar Water Distillation
2. Medium Temperature T 100 – 300 C
Parabolic Trough, Solar Chimney
3. High Temperature T > 300 C
Solar Dish, Solar Tower
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 4

5. Renewable Energy Business Vision
Prism Shape Vision in Europe
2,000 GW
0 2010 2020 2030 2040 YEAR
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 5

6. Renewable Energy Business Vision
Prism Shape Vision in Asia
2,000 GW
0 2010 2020 2030 2040 YEAR
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 6

7. Main Renewable Energy Spectrum
WIND
Grid
Generator
BIOMASS EUROPE
Steam Turbine Generator
SOLAR
PV Invertor
SOLAR
THERMAL
Grid
BIOMASS Steam Turbine Generator
ASIA
SOLAR PV Invertor
WIND
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 7
Generator

8. ONE TAMBON ONE MW
SOLAR THERMAL 30%
700 0C 70 BAR Future Solar Thermal
Power Generation Capacity
LIGNITE POWER PLANT 70%
USA 20,000 MW
,
CHINA 20,000 MW
INDIA 20,000 MW
SOLAR THERMAL 70%
180 0C 15 BAR THAILAND Expected
Solar Thermal
Power Generation
BIOMASS 30% Capacity
in 2020: 3 500 MW
3,500
35,000 MBht/ Yr Savings
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 8

9. แนวทางการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน
สํําหรับประเทศไทย:
ั ประเทศไทย:
ป ไ
โรงไฟฟาพลังงานความรอนแสงอาทิตย
วัตถุประสงค:
1. เพื่อสรางเครื่องยนต และอปกรณใชความรอนจากแสงอาทิตย แทนน้ํามัน, ถานหิน
เพอสรางเครองยนต และอุปกรณใชความรอนจากแสงอาทตย แทนนามน ถานหน แทนนามน,
และ กาซ ซึ่งจะทําให ลดการนําเขาของน้ํามัน และกาซ ที่นํามาใชในการผลิตไฟฟา
2. ลดมลพิษตอสิ่งแวดลอม
3. เพื่อใหเกิดการใชความรูความสามารถของบุคคลหลายแขนง ในการสรางโรงไฟฟา
โดยใชเครื่องยนตที่สามารถผลิตขึ้นเองในประเทศไทย โดยคนไทยทั้งหมด
4. ทําใ เกิดการสรางงานขึ้นใ ป
ให ิ  ึ ในประเทศไทย
ไ
5. ทําใหเกิดรายไดในทองถิ่น หนึ่งผลิตภัณฑหนึ่งตําบล โดยการสรางโรงไฟฟาชุมชน
จาหนายกระแสไฟฟา ขนาดหนึ่งเม็กวัตต
จําหนายกระแสไฟฟา ขนาดหนงเมกวตต
6. 25/08/47 เปนสินคาสงออก
25/08/ ต
ผลิ JW0016
JW0016 9

10. Conceptual Diagram
for
Direct Steam
Power
Po er Generation
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 10

11. ขอบขายการทํางานในโครงการฯ
ขั้นตอนการออกแบบ:
ตอนการออกแบบ:
1. ศึกษา สํารวจ และยืนยันชิ้นสวนอุปกรณหลัก จากผูผลิต และผูแทนจําหนายในประเทศไทย ไดแก:
แผงรับพลังงาน แบบพาราโบลา, ถังเก็บพลังงาน, เครื่องยนตไอน้้ํา,
งาน,
เครื่องผลิตกาซชีวภาพ, เครื่องกําเนิดไฟฟา และอุปกรณสวนควบ. (BoQ Sizing)
ภาพ, นควบ.
2. เลือก, คัดสรร, บงชี้ อุปกรณ และระบบควบคมที่จะใชในโครงการ (PID Sizing)
เลอก, คดสรร,
เลอก คดสรร บงช อปกรณ และระบบควบคุมทจะใชในโครงการ
ก, สรร,
3. ดําเนินการคํานวณ และการออกแบบทางวิศวกรรม. (Engineering Calculation And Design
วกรรม.
Drawings)
4. ป ิ
ประเมนราคาคากอสราง กาหนดระยะเวลากอสราง จดทากระแสหมุนเวยนเงนสด (Cash Flow)
   ํ   ั ํ ี ิ (C h Fl )
คํานวณหาจุดคุมทุน (RoI)
ขั้นตอนการกอสราง:
ง:
1. จัดหาสถานที่กอสรางที่เหมาะสม
2. การเตรียมการ, การทดสอบ, และการจัดเตรียมชิ้นงาน ของระบบ (Mobilization & Fabrication)
มการ, การทดสอบ,
3. ดําเนินการกอสราง แล ติดตั้ง (C t ti and I t ll ti )
ดาเนนการกอสราง และตดตง (Construction d Installation)
4.25ดํ08/เนินทดสอบ และเดินเครื่อง (Performance JW0016 Commissioning)
า
25//08/47 Test and
JW0016 11

12. 25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 12

13. Solar Trough Power Generation Plant
with Steam Engine, Gasifier, and Concrete Storage Type
Engine Gasifier
ขอดีของโรงไฟฟาพลังงานความรอนจากแสงอาทิตย:
1. ใชเทคโนโลยีระดับต่ํา ทําใหงายตอการใชงาน
2. ไมมการเผาไหม จึงเปนมิตรตอสิ่งแวดลอมอยางแทจริง
ี
3. คากอสรางต่ํา
4. คาดําเนินการ และคาบํารุงรักษาตํา ทําใ เหมาะแกการใชงานในระดับชุมชน
ิ ่ ให  ใ ใ
5. เทคโนโลยีเหมาะสมตอสภาวะแวดลอมของภูมิภาคเอเชีย อาทิเชน: ความ
เขมของแสงแดด, โครงสรางของดนฐานราก,
เขมของแสงแดด โครงสรางของดนฐานราก ใชอปกรณทสามารถผลต
เขมของแสงแดด, โครงสรางของดินฐานราก, ใชอุปกรณที่สามารถผลิต และ
หาไดงายจากภายในประเทศ ทําใหมีราคาต่ํา
6. ถังเก็บพลังงานความรอนมีราคาต่ํา
7. ประสิทธิภาพของเครื่องยนตลูกสูบไอน้ําที่คณะทํางานในโครงการฯไดดําเนินการ
ปรับปรุงไปแลวนั้น (Test Model Steam Engine) ปรากฏมีประสิทธิภาพสูง จาก 5% ของ
Conventional Type ที่มีขายอยูในตลาดทั่วไป ขึนมาเปน 35%
้ 35%
8. ระบบมีความเสถียรสูง เชื่อถือไดถง 99%JW0016
25/08/
25/08/47
ึ 99%JW0016 13

14. 25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 14

15. Solar Trough Power Generation Plant
with Steam Engine, Gasifier, and Concrete Storage Type (Cont.)
ขอเสยเปรยบของโรงไฟฟาพลงงานความรอนจากแสงอาทตย:
ขอเสยเปรยบของโรงไฟฟาพลงงานความรอนจากแสงอาทตย
ขอเสียเปรียบของโรงไฟฟาพลังงานความรอนจากแสงอาทิตย:
1. กรณีที่ผลศึกษาในโครงการฯเลือกใชถงเก็บพลังงานความรอน (Energy
ั
Storage Tank) แบบคอนกรีีต ซึึ่งมีีราคาตํ่ํามาก จะทํําใหมีขนาดใหญกวาถังเก็บ
ใ ใ   ั ็
พลังงานความรอนแบบใชน้ํามัน หรือเกลือ
2. โโครงการฯจะเลือกใชเ ครื่องยนตลูกสูบไอนํ้ํา (Steam Engine) ซึึ่งมีีราคาตํ่ํา
ื ใ ื ไ
มาก จะทําใหมีขนาดใหญกวาเครื่องยนตเทอรไบน (Steam Turbine)
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 15

16. 25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 16

17. General Characteristics of Solar Thermal
Electric Power Stations (International Records)
Parabolic Trough Power Tower Solar Dish
Size 30-320 MW 10-200 MW 5-25 kW
Operating Temperature 390 565 750
Annual Capacity Factor 23-50% 20-77% 25%
Peak Efficiency 20%(d) 23%(p) 29.4%(d)
Commercial Status Available Demonstration Demonstration
Technological Status Final Scale-Up Prototype
Technology Development Risk Low Medium High
Storage Available Limited Yes Battery
Hybrid Designs Yes Yes Yes
Production cost / kW (U.S.A) $ 0.02 $ 0.07 $ 0.05
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 17

18. Comparison on Power Generation Type,
Performance, and Costing
Comparison Conventional Soalr Cell Solar Thermal
Investment Cost 60 MB 400 MB 80 MB
Maintenance Cost (Per Year) 5-10 % 10-15 % 2-5 %
Production Cost / kW (U.S.A) $ 0.07 $ 0.11 $ 0.02
Fossil Fuel needed yes no no
Environment effects High Moderate Low
Construction
Constr ction Time (year)
( ear) 2 2 2
Complexity for operation Moderate to high High Low
Complexity for maintenance
p y Moderate to high
g Moderate to low Low
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 18

19. Required area for 1MW power plant compare with
Conventional, Solar Cell, and Solar Trough for 6
hours used at 1,000 W/ m2
m2
1. For Solar Cell: total eff. 5 % will get power 50We with area of
1m2, for 1MWe required 20,000m2 = 12.5rai
2. For Solar Trough: size 8 x 100 m = 800 m2 get thermal
g z g
power eff. 75 %= 600 kWt with electrical eff. 30 % = 180
kWe ,for 1 MWe required 4,400 m2 but for shading with
multiplier 2 5 need 11 000 m2 = 6 9rai
2.5 11,000 6.9rai
3. For Conventional Power Plant: require only 3,200 m2 = 2.0rai
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 19

20. Power Reserves & Access Capacity
p y
in Thailand
1. Installed Capacity 22,000 MWt
22,
2. P k D
Peak Demand 17,000 MWt
d 17,
3. Consumption Increasing Rate (Forecasted by EGAT):
3.1 Prediction during I.M.F period 4 %/ yr
3.2 Actual demand during I.M.F period 8 %/ yr
3.3 Prediction during sound economy 16 %/ yr
g y y
4. Salawin Hydro Power Plant will be completed in next 50
years and expect various investment problems from both
country parties
i
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 20

21. Project Return
Demand Power for One Tambon:
1. One house have the 5 appliances:
W/ hr
Neon 20 W x 3 = 60
Radio 15 W x 1 = 15
Electric Fan 45 W x 1 = 45
Color Television 75 W x 1= 75
Refrigerator 150 W x 1 = 150
Sub Total for 1 hr = 345
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 21

22. Project Return (Cont. 1)
kW/ hr
2.
2 One house for one day use electric for 6 hours = 2.07
2 07
3. One Tambon had population 100 houses in 1 day = 207
in 1 month = 6,210
in 1 year = 74,520
4. In 1 year the power plant generated power = 7,200,000
( Power plant 1 MW/hr in one day 24 hrs produced 24,000 kW/d
assumed for losses and demand in one day produced 20,000 kW/d
in 1 month = 600,000/ d
in 1 year = 7,200,000/ yr)
5. The generated power was sold to People in the area from year 1 to year 6
74,520- 150,000 kW/ yr (increase 20% 20% 15% 10% 10% …)
The
Th over supply power was sold to the grid 7 028 000 7 050 000 kW/ yr
l ld h id 7,028,000- 7,050,000
6. Operation and maintenance cost 2- 5% of construction cost.
7. Cost of Solar Thermal 1MW Power Plant 80 MB. The return of capital will
be ithi
b within 5 year b t not more than 10 year.
but t th
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 22

23. Project Return (Cont. 2)
Year % increase Power Used (kW/yr) Power Sold 2.5 B/kW O&M Income Balance
1 74,520
74 520 7,028,000 18,000,000
7 028 000 18 000 000 2% 1,600,000 16,400,000
1 600 000 16 400 000
2 20 89,424 7,110,500 18,000,000 2% 1,600,000 16,400,000
3 20 107,425 7,092,000 18,000,000 2% 1,600,000 16,400,000
4 15 123,550 7,075,500 18,000,000 3% 2,400,000 15,600,000
5 10 135,850 7,064,150 18,000,000 3% 2,400,000 15,600,000 80,400,000
6 10 150,000 7,050,000 18,000,000 4% 3,200,000 14,800,000
7 10 165,000 7,035,000 18,000,000 4% 3,200,000 14,800,000
8 10 181,500 7,018,500 18,000,000 4% 3,200,000 14,800,000
9 10 199,650 7,000,350 18,000,000 5% 4,000,000 14,000,000
10 10 219,615
219 615 6,980,385 18,000,000
6 980 385 18 000 000 5% 4,000,000 14,000,000 152,800,000
4 000 000 14 000 000 152 800 000
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 23

24. รายชื่ออุปกรณ
ผลศึกษา และพัฒนาเทคโนโลยีขสถานภาพการพัฒนาปจจุบัน
องทีมงาน
1. อุปกรณโรงไฟฟาพลังความรอนจากแสงอาทิตย Solar Dish, Solar Through ขนาด 10kw
ไ 10kw พัฒนาแลวเสร็จ
2. ถังเก็บพลังงานความรอนจากแสงอาทิตย ขนาด 20kw/ hr 20kw/ พัฒนาแลวเสร็จ
3. เครื่องติดตามดวงอาทิตยแบบอีเล็กทรอนิคส (Digital Solar Tracking System) พัฒนาแลวเสร็จ
4. เครื่องยนตเปลี่ยนพลังงานความรอนเปนพลังงานกล Stirling Engine ขนาด 10kw
St g g e 10kw
0w พัฒนาแลวเสร็จ
ส
5. เซลเปลี่ยนพลังงานความรอนเปนไฟฟากระแสตรง (Thermal Electric) พัฒนาแลวเสร็จ
6. เครื่องยนตไอน้ําแบบ ลูกสูบโรตารี Stirling Engine ขนาด 1HP และ 20HP 20HP พัฒนาแลวเสร็จ
7. เครื่องผลิต ไบโอดีเซล สําหรับชุมชน ใชความรอนจากแสงอาทิตย เพื่อประหยัดพลังงานในการผลิต พัฒนาแลวเสร็จ
ขนาดตางๆกันตัั้งแต 500ลิิตร ถึึง 5,000ลิิตร ตอวััน
ั 500ลิ 000ลิ
8. เครื่องเปลี่ยนน้ําใหเปนเชื้อเพลิงสําหรับใชกับรถยนต Hydrogen Plus++ พัฒนาแลวเสร็จ
สามารถใชรวมกันกับเครืองยนตดีเซล, แกสโซลีน, LPG, และ NVG
 ่ ซล,
ทําใหลดปริมาณควันเลงได 50% และชวยลด คารบอนโมน็อกไซดลงได 90%
50% 90%
ชวยประหยัดเชื่อเพลิงไดประมาณ 55% 55%
และชวยเพิมประสิทธิภาพเครื่องยนตไดประมาณ 115%
่ 115%
9. เครื่องกลัน แอลกอฮอล ประสิทธิภาพสูง 95% และ 99.5% สําหรับชุมชน
่ 95% 99. พัฒนาแลวเสร็จ
โดยใชวิธีกลันแบบตอเนื่อง และใชความรอนจากแสงอาทิตย
โดยใชวธกลนแบบตอเนอง และใชความรอนจากแสงอาทตย
่
เพื่อการประหยัดพลังงาน สามรถกลันไดวันละ ประมาณ 2,750ลิตร
่ 750ลิ
10.
10. การพัฒนาเชื้อรา และยีสต สําหรับการผลิตแอลกอฮอล คุณภาพสูง พัฒนาแลวเสร็จ
เพื่อใหไดประสิทธิภาพสูง และลดระยะเวลาการหมักลง
11.
11. แผนการปองกัน และ ทําลายเชื้อไขหวัดมรณะ ดวยระบบอุลตราไวโอเล็ต (UVGI) พัฒนาแลวเสร็จ
12. 25/08/47 
12. 25/08/กตุกไฟฟา และรถกอลฟไฟฟา
รถตุ JW0016
JW0016 24
13.
13. ระบบควบคุมความเร็วโมเตอร ขนาด: 220V 2kW AC และ 48V 2kW DC
ขนาด: 220V 48V พัฒนาแลวเสร็จ

25. One MooBahn One Small Power Generation Unit
20kW
20kW Solar Thermal Dish in Thailand
Designed, Fabricated, and Installed in Bangkok
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 25

26. Stirling Engine
The Power of New Millenium
Left: Local Manufactured in Thailand Right: OverSeas Model
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 26

27. High Temperature observed at the focusing p
g p g point
Physical Solar Dish Test Site
at PathumThanee Province in 2003
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 27

28. Question/ Answer
Thank You
25/08/
25/08/47 JW0016
JW0016 28