Здабыча і выкарыстанне энергіі Сонца - адно з найважнейшых дасягненняў чалавека з пункту гледжання энергетыкі. Асноўная складанасць зараз заключаецца нават не ў збіранні сонечнай энергіі, а ў яе захоўванні і размеркаванні. Калі ўдасца вырашыць гэтае пытанне, то традыцыйныя прадпрыемствы, якія працуюць на выкапнёвым паліве, можна будзе адправіць на пенсію.
SolarReserve - кампанія, якая прапануе выкарыстоўваць расплаўленую соль у сонечных электрастанцыях і якая працуе над альтэрнатыўным рашэннем праблем захоўвання. Замест выкарыстання сонечнай энергіі для выпрацоўкі электраэнергіі і далейшага захоўвання яе ў сонечных батарэях, SolarReserve прапануе перанакіроўваць яе на цеплавыя назапашвальнікі (вежы). Энергетычная вежа будзе атрымліваць і захоўваць энергію. Здольнасць расплаўленай солі заставацца ў вадкай форме робіць з яе дасканалы сродак для тэрмальнага захоўвання..
Задача кампаніі - даказаць, што яе тэхналогія можа зрабіць сонечную энергію даступнай крыніцай энергіі, якія працуюць кругласутачна (як на любой электрастанцыі, якая працуе на выкапнёвым паліве). Канцэнтраванае сонечнае святло награвае ў вежы соль да 566 ° C, і яна захоўваецца ў гіганцкім ізаляваным рэзервуары, пакуль не будзе выкарыстана для стварэння пара для запуску турбіны.
Зрэшты, аб усім па парадку.
Пачатак
Галоўны тэхнолаг SolarReserve, Уільям Гулд больш за 20 гадоў выдаткаваў на развіццё тэхналогіі CSP (concentrated solar power) з расплаўленай соллю. У 1990-х гадах ён быў кіраўніком праекту дэманстрацыйнай усталёўкі Solar Two, пабудаванай пры падтрымцы Міністэрства энергетыкі ЗША ў пустыні Махавэ. Дзесяцігоддзем раней там жа правяралі збудаванне, якое пацвердзіла тэарэтычныя разлікі, аб магчымасці камерцыйнай выпрацоўкі энергіі з дапамогай геліястатаў. Задача Гулда заключалася ў тым, каб распрацаваць аналагічны праект, у якім замест пары выкарыстоўваецца нагрэтая соль, а таксама знайсці доказы, што энергія можа быць захавана.
Пры выбары ёмістасці для захоўвання расплаўленай солі Гулд вагаўся паміж двума варыянтамі: вытворцам катлоў з досведам працы на традыцыйных электрастанцыях, якія працуюць на выкапнёвым паліве, і кампаніяй Rocketdyne, якая вырабляла ракетныя рухавікі для НАСА. Выбар быў зроблены на карысць ракетабудаўнікоў. Збольшага з-за таго, што ў пачатку сваёй кар'еры Гулд працаваў інжынерам-ядзершчыкам у гіганцкай будаўнічай кампаніі Bechtel, якая працавала над каліфарнійскімі рэактарамі San Onofre. І лічыў, што не знойдзе больш надзейнай тэхналогіі.
Сопла рэактыўнага рухавіка, з якога вырываюцца гарачыя газы, насамрэч складаецца з двух абечак (унутранай і вонкавай), у фрэзераваных каналах якіх прапампоўваюцца паліўныя кампаненты ў вадкай фазе, астуджаючы метал і ўтрымліваючы сопла ад плаўлення. Досвед Rocketdyne у распрацоўцы падобных прылад і працы ў сферы высокатэмпературнай металургіі спатрэбіўся пры распрацоўцы тэхналогіі выкарыстання расплаўленай солі на сонечнай электрастанцыі.
Праект Solar Two магутнасцю 10 МВт паспяхова функцыянаваў на працягу некалькіх гадоў і быў выведзены з эксплуатацыі ў 1999 годзе, пацвердзіўшы жыццяздольнасць ідэі. Як прызнаецца сам Уільям Гулд, праект меў некаторыя праблемы, якія трэба было вырашыць. Але асноўная тэхналогія, якая выкарыстоўваецца ў Solar Two, працуе і ў сучасных станцыях накшталт Crescent Dunes. Сумесь нітратных соляў і працоўныя тэмпературы ідэнтычныя, адрозненне толькі ў маштабах станцыі.
Перавага тэхналогіі выкарыстання расплаўленай солі заключаецца ў тым, што яна дазваляе пастаўляць магутнасць па патрабаванні, а не толькі тады, калі свеціць сонца. Соль можа захоўваць цеплыню на працягу некалькіх месяцаў, таму часам які адбываецца пахмурны дзень не ўплывае на даступнасць электраэнергіі. Акрамя таго, выкіды электрастанцыі мінімальныя, і, вядома ж, няма ніякіх небяспечных адходаў, створаных у якасці пабочнага прадукта працэсу.
прынцыпы працы
Сонечная электрастанцыя выкарыстоўвае 10 люстэркаў (геліястатаў), устаноўленых на 347 гектар (гэта 647,5 з лішнім футбольных палёў), каб сканцэнтраваць сонечнае святло на цэнтральнай вежы вышынёй у 900 метраў і запоўненай солевай «начыннем». Гэта соль награваецца сонечнымі прамянямі да 195 ° C, і цяпло захоўваецца, а затым выкарыстоўваецца для пераўтварэння вады ў пар і для працы генератараў, якія вырабляюць электрычнасць.
Люстэркі завуцца геліястатамі, бо кожнае з іх можа нахіляцца і паварочвацца, каб сапраўды накіроўваць свой прамень святла. Размешчаныя ў канцэнтрычных колах, яны факусуюць сонечнае святло на прымачы ў верхняй частцы цэнтральнай вежы. Сама вежа не свеціцца, прымач мае матава-чорны колер. Эфект свячэння ўзнікае як раз-ткі з-за канцэнтрацыі сонечных прамянёў, якія награваюць ёмістасць. Гарачая соль сцякае ў рэзервуар з нержавеючай сталі ёмістасцю 16 тыс. м³.
Геліястат
Соль, якая пры гэтых тэмпературах выглядае і цячэ амаль гэтак жа, як вада, праходзіць праз цеплаабменнік, каб выпрацоўваць пару для працы стандартнага турбагенератара. У баку змяшчаецца дастаткова расплаўленай солі для працы генератара на працягу 10 гадзін. Гэта складае 1100 мегават-гадзін захоўвання, ці амаль у 10 разоў больш, чым самыя вялікія сістэмы іённа-літыевых батарэй, якія былі ўстаноўлены для захоўвання аднаўляльнай энергіі.
цяжкі шлях
Нягледзячы на перспектыўнасць ідэі, нельга сказаць, што SolarReserve дабіліся поспеху. У шматлікіх адносінах кампанія заставалася стартапам. Хоць стартапам энергічным і яркім ва ўсіх сэнсах. Бо першае, што вы ўбачыце, зірнуўшы ў бок электрастанцыі Crescent Dunes, гэта святло. Гэтак яркі, што на яго немагчыма глядзець. Крыніцай святла служыць 195-метровая вежа, якая ганарліва ўзвышаецца над пустэльнымі тэрыторыямі Невады прыкладна на палове шляху паміж маленькім мястэчкам Рыно і Лас-Вегасам.
Як выглядала электрастанцыя на розных этапах будаўніцтва
2012 год, пачатак будаўніцтва
2014 год, праект блізкі да завяршэння
Снежні 2014 года, Crescent Dunes амаль гатовы да эксплуатацыі
Гатовая станцыя
Недзе ў гадзіне язды адсюль знаходзіцца знакамітая Зона 51, сакрэтны ваенны аб'ект, які гэтым летам усім інтэрнэтам пагражаліся штурмаваць, каб "выратаваць" іншапланецян з рук амерыканскага ўрада. Такое суседства прыводзіць да таго, што вандроўцы, якія ўбачылі незвычайна яркае свячэнне, часам пытаюцца мясцовых жыхароў, ці не сталі яны сведкамі чагосьці незвычайнага ці нават іншапланетнага. І потым шчыра засмучаюцца, даведаўшыся, што гэта ўсяго толькі сонечная электрастанцыя, акружаная полем люстэркаў шырынёй амаль 3 км.
Будаўніцтва Crescent Dunes пачалося ў 2011 годзе дзякуючы пазыкам ад урада і інвестыцыям ад NV Energy, асноўнай камунальнай кампаніі Невады. А пабудавалі электрастанцыю ў 2015 годзе, прыкладна на два гады пазней за запланаваны тэрмін. Але і пасля пабудовы не ўсё ішло гладка. Напрыклад, у першыя два гады часта ламаліся і не працавалі належным чынам помпы і трансфарматары для геліястатаў, якія былі недастаткова магутнымі. Таму выходная магутнасць на Crescent Dunes была ніжэй запланаванай у першыя гады працы.
Была і яшчэ адна складанасць - з птушкамі. Трапляючы пад "прыцэл" канцэнтраванага сонечнага святла, няшчасная птаха . Па словах прадстаўнікоў SolarReserve, іх электрастанцыі ўдалося пазбегнуць рэгулярнай і масавай "крэмацыі" птушак. Сумесна з некалькімі нацыянальнымі арганізацыямі быў распрацаваны спецыяльны план, які дазваляе змякчыць любыя патэнцыйныя пагрозы электрастанцыі. Гэтая праграма была зацверджана ў 2011 і прызначана для памяншэння патэнцыйнай рызыкі для птушак і кажаноў.
Але самай вялікай праблемай для Crescent Dunes стала ўцечка ў рэзервуары для захоўвання гарачай солі, выяўленая ў канцы 2016 года. Паводле тэхналогіі, гіганцкае кольца, якое абапіраецца на пілоны на дне рэзервуара, размяркоўвае расплаўленую соль па меры яе паступлення з прымача. Самі пілоны павінны былі быць прывараны да падлогі, а для кольца неабходна магчымасць зрушэння, бо змены тэмпературы выклікаюць пашырэнне/сціск матэрыялаў. Замест гэтага, з-за памылкі інжынераў, усю гэтую гаспадарку моцна-моцна зварылі разам. Як вынік, пры тэмпературных зменах дно рэзервуара прагіналася і працякала.
Сама па сабе ўцечка расплаўленай солі не ўяўляе асаблівай небяспекі. Пры трапленні на жвіровы пласт пад рэзервуарам расплаў адразу астыў, ператварыўшыся ў соль. Тым не менш, прыпынак электрастанцыі зацягнуўся на восем месяцаў. Вывучаліся прычыны ўцечкі, вінаватыя ў інцыдэнце, наступствы надзвычайнага здарэння і іншыя пытанні.
На гэтым праблемы SolarReserve не скончыліся. Прадукцыйнасць электрастанцыі аказалася ніжэйшай за запланаваную ў 2018 годзе, пры гэтым сярэдні каэфіцыент магутнасці склаў 20,3% у параўнанні з запланаваным каэфіцыентам магутнасці 51,9%, С. У выніку Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі ЗША (NREL) пачала 12-месячнае даследаванне кошту праекта CSP, засяродзіўшы ўвагу на праблемах прадукцыйнасці і непрадбачаных выдатках. Як вынік, спачатку на кампанію падалі ў суд і прымусілі змяніць кіраўніцтва, а ў 2019 годзе і зусім прымусілі прызнаць сваё .
Гэта яшчэ не канец
Але нават гэта не паставіла крыж на развіццё тэхналогіі. Бо ёсць аналагічныя праекты і ў іншых краінах. Напрыклад, падобныя тэхналогіі выкарыстоўваюцца ў сонечным парку імя Махамеда ібн Рашыда Аль Мактума - самай буйной у свеце сеткі сонечных электрастанцый, аб'яднаных у адзінай прасторы ў Дубаі. Або, дапусцім, Марока. Там яшчэ больш сонечных дзён, чым у ЗША, а таму і эфектыўнасць электрастанцыі павінна быць вышэйшай. І першыя вынікі паказваюць, што гэта сапраўды так.
Вежа CSP Noor III магутнасцю 150 МВт у Марока перавысіла планавыя паказчыкі па прадукцыйнасці і запаўненню сховішча ў першыя некалькі месяцаў эксплуатацыі. А выдаткі на фінансаванне праектаў па захоўванні энергіі ў вежы адпавядаюць чаканым прагнозам, запэўнівае Ксаўе Лара, старэйшы кансультант CSP Інжынерная група Empresarios Agrupados (EA).
Электрастанцыя Noor III
Запушчаная ў снежні мінуўшчыны гады, электрастанцыя Noor III дэманструе выдатную прадукцыйнасць. Noor III, устаноўлены іспанскай SENER і кітайскай энергетычнай будаўнічай карпарацыяй SEPCO, з'яўляецца найбуйнейшым у свеце эксплуатацыйным вежавым заводам і другім па інтэграцыі тэхналогіі захоўвання расплаўленай солі.
Эксперты лічаць, што надзейныя раннія дадзеныя аб прадукцыйнасці Noor III аб прадукцыйнасці, гнуткасці генерацыі і інтэграцыі сховішчаў павінны знізіць праблемы з надзейнасцю CSP-вежы і сховішчаў і знізіць кошт капіталу для будучых праектаў. У Кітаі ўрад ужо абвясціў аб праграме па стварэнні 6000 МВт CSP са сховішчам. SolarReserve супрацоўнічае з дзяржаўнай кампаніяй Shenhua Group, якая займаецца будаўніцтвам электрастанцый, якія працуюць на вугалі, для распрацоўкі 1000 МВт выпрацоўкі расплаўленай солі CSP. Але ці будуць будаваць такія вежы-назапашвальнікі далей? Пытанне.
Зрэшты, літаральна на днях кампанія Heliogen, прыналежная Білу Гейтсу, заявіла аб сваім прарыве ў выкарыстанні канцэнтраванай сонечнай энергіі. Heliogen змаглі павысіць тэмпературу з 565 ° C да 1000 ° C. Тым самым адкрыўшы магчымасць выкарыстання сонечнай энергіі ў вытворчасці цэменту, сталі, нафтахімічнай прадукцыі.
Што яшчэ карыснага можна пачытаць у блогу
→
→
→
→
→
Падпісвайцеся на наш -канал, каб не прапусціць чарговы артыкул! Пішам не часцей за два разы на тыдзень і толькі па справе. Таксама нагадваем, што вы можаце хмарныя рашэнні Cloud4Y.
Толькі зарэгістраваныя карыстачы могуць удзельнічаць у апытанні. , Калі ласка.
Электрастанцыя на вадкай солі - гэта
-
Якая памірае тэхналогія
-
Перспектыўны напрамак
-
Першапачаткова лухта
-
Свой варыянт (у каментарах)
Прагаласавалі 97 карыстальнікаў. Устрымаліся 36 карыстальнікаў.
Крыніца: habr.com