Добивът и използването на слънчева енергия е едно от най-важните човешки постижения в енергийно отношение. Основната трудност сега не е дори в събирането на слънчева енергия, а в нейното съхранение и разпространение. Ако този проблем може да бъде разрешен, традиционните индустрии за изкопаеми горива могат да бъдат оттеглени.
SolarReserve е компания, която предлага използването на разтопена сол в слънчеви електроцентрали и работи върху алтернативно решение на проблемите със съхранението. Вместо да използва слънчева енергия за генериране на електроенергия и след това да я съхранява в слънчеви панели, SolarReserve предлага тя да бъде пренасочена към устройства за термично съхранение (кули). Енергийната кула ще приема и съхранява енергия. Способността на разтопената сол да остава в течна форма я прави идеална среда за съхранение на топлина..
Целта на компанията е да докаже, че нейната технология може да направи слънчевата енергия достъпен източник на енергия, който работи денонощно (като всяка електроцентрала с изкопаеми горива). Концентрираната слънчева светлина загрява солта в кулата до 566°C, която се съхранява в гигантски изолиран резервоар, докато се използва за създаване на пара за задвижване на турбината.
Въпреки това, всичко е на първо място.
Начало
Главният технолог на SolarReserve, Уилям Гулд, е прекарал повече от 20 години в разработването на CSP (концентрирана слънчева енергия) технология за разтопена сол. През 1990-те години на миналия век той е бил ръководител на проект за демонстрационно съоръжение Solar Two, подкрепяно от Министерството на енергетиката на САЩ в пустинята Мохаве. Десетилетие по-рано там беше тествана структура, която потвърди теоретичните изчисления за възможността за комерсиално генериране на енергия с помощта на хелиостати. Предизвикателството пред Гулд беше да разработи подобен дизайн, който използва нагрята сол вместо пара, и да намери доказателства, че енергията може да бъде запазена.
Когато избира контейнер за съхранение на разтопена сол, Гулд се колебае между две възможности: производител на котли с опит в традиционни електроцентрали с изкопаеми горива и Rocketdyne, която прави ракетни двигатели за НАСА. Изборът беше направен в полза на ракетните учени. Отчасти защото Гулд е работил в началото на кариерата си като ядрен инженер за строителния гигант Bechtel, работейки върху калифорнийските реактори San Onofre. И вярваше, че няма да намери по-надеждна технология.
Дюзата на реактивния двигател, от която излизат горещи газове, всъщност се състои от две черупки (вътрешна и външна), в чиито фрезовани канали се изпомпват горивни компоненти в течна фаза, охлаждайки метала и предпазвайки дюзата от топене. Опитът на Rocketdyne в разработването на подобни устройства и работата във високотемпературната металургия беше полезен при разработването на технология за използване на разтопена сол в слънчева електроцентрала.
Проектът Solar Two с мощност 10 MW работи успешно няколко години и беше изведен от експлоатация през 1999 г., което потвърждава жизнеспособността на идеята. Както самият Уилям Гулд признава, проектът имаше някои проблеми, които трябваше да бъдат решени. Но основната технология, използвана в Solar Two, работи и в модерни станции като Crescent Dunes. Сместа от нитратни соли и работните температури са идентични, разликата е само в скалата на станцията.
Предимството на технологията с разтопена сол е, че позволява захранването да се доставя при поискване, а не само когато грее слънце. Солта може да задържа топлината с месеци, така че случайните облачни дни не оказват влияние върху наличието на електричество. Освен това емисиите на електроцентралата са минимални и, разбира се, няма опасни отпадъци, създадени като страничен продукт от процеса.
Принципи на работа
Слънчевата електроцентрала използва 10 347 огледала (хелиостати), разположени върху 647,5 хектара (това е размерът на повече от 900 футболни игрища), за да концентрира слънчевата светлина върху централна кула, висока 195 метра и пълна със сол. Тази сол се нагрява от слънчевите лъчи до 565°C и топлината се съхранява и след това се използва за превръщане на водата в пара и за пускане на генератори за производство на електричество.
Огледалата се наричат хелиостати, защото всяко от тях може да се накланя и върти, за да насочи прецизно своя светлинен лъч. Подредени в концентрични кръгове, те фокусират слънчевата светлина върху „приемник“ в горната част на централната кула. Самата кула не свети, приемникът е черен мат. Ефектът на блясък се получава именно поради концентрацията на слънчева светлина, нагряваща контейнера. Горещата сол се влива в резервоар от неръждаема стомана с капацитет 16 хиляди m³.
Хелиостат
Солта, която изглежда и тече много като вода при тези температури, преминава през топлообменник, за да произведе пара за задвижване на стандартен турбогенератор. Резервоарът съдържа достатъчно разтопена сол, за да работи генераторът за 10 часа. Това възлиза на 1100 мегаватчаса съхранение, или почти 10 пъти повече от най-големите литиево-йонни батерийни системи, които са били инсталирани за съхранение на възобновяема енергия.
Труден начин
Въпреки обещаващата идея, не може да се каже, че SolarReserve е постигнала успех. В много отношения компанията остава стартираща. Въпреки че стартъпът е енергичен и светъл във всеки смисъл. В крайна сметка първото нещо, което виждате, когато погледнете към електроцентралата Crescent Dunes, е светлината. Толкова ярка, че е невъзможно да се гледа. Източникът на светлина е 195-метрова кула, гордо издигаща се над пустинните територии на Невада приблизително по средата между малкия град Рино и Лас Вегас.
Как е изглеждала електроцентралата на различни етапи от строителството
2012 г., начало на строителството
2014 г., проектът е пред завършване
Декември 2014 г., Crescent Dunes е почти готов за употреба
Готова станция
На около час път с кола оттук е известната Зона 51, секретно военно съоръжение, което целият Интернет заплаши да щурмува това лято, за да „спаси“ извънземни от ръцете на американското правителство. Тази близост води до факта, че пътниците, които виждат необичайно ярко сияние, понякога питат местните жители дали са били свидетели на нещо необичайно или дори извънземно. И тогава те са искрено разстроени, когато научат, че това е просто слънчева електроцентрала, заобиколена от поле от огледала с ширина почти 3 км.
Изграждането на Crescent Dunes започна през 2011 г. със заеми от правителството и инвестиции от NV Energy, основната комунална компания в Невада. А централата е построена през 2015 г., с около две години по-късно от планираното. Но и след построяването не всичко вървеше гладко. Например през първите две години помпи и трансформатори за хелиостати, които не бяха достатъчно мощни, често се повреждаха и не работеха правилно. Следователно мощността, произведена в Crescent Dunes, беше по-ниска от планираната в първите години на експлоатация.
Имаше и друга трудност – с птиците. Попадайки под „погледа“ на концентрирана слънчева светлина, нещастната птица . Според представители на SolarReserve, тяхната електроцентрала е успяла да избегне редовното и масово „кремиране“ на птици. Съвместно с няколко национални организации беше разработен специален план за смекчаване на потенциални заплахи за електроцентралата. Тази програма е одобрена през 2011 г. и е предназначена да намали потенциалните рискове за птиците и прилепите.
Но най-големият проблем за Crescent Dunes беше течът в резервоар за гореща сол, открит в края на 2016 г. Технологията използва гигантски пръстен, поддържан от пилони на дъното на резервоара, за да разпредели разтопената сол, докато изтича от съда. Самите пилони трябваше да бъдат заварени към пода, а пръстенът трябваше да може да се движи, тъй като температурните промени карат материалите да се разширяват/свиват. Вместо това, поради грешка на инженерите, цялото нещо беше заварено здраво заедно. В резултат на това, с промени в температурата, дъното на резервоара се увисна и изтече.
Самото изтичане на разтопена сол не е особено опасно. Когато удари слоя чакъл под резервоара, стопилката веднага се охлади, превръщайки се в сол. Спирането на електроцентралата обаче се проточи осем месеца. Проучени са причините за изтичането, отговорните за инцидента, последиците от аварията и други въпроси.
Проблемите на SolarReserve не свършват дотук. Производителността на централата падна под целта през 2018 г. със среден коефициент на капацитет от 20,3% в сравнение с планиран коефициент на капацитет от 51,9%, C. В резултат на това Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ (NREL) започна 12-месечно проучване на разходите за CSP на проекта, като се фокусира върху проблеми с ефективността и неочаквани разходи. В резултат на това компанията първо беше съдена и принудена да смени ръководството, а през 2019 г. бяха напълно принудени да признаят своите .
Още не е свършило
Но дори това не сложи край на развитието на технологиите. Все пак подобни проекти има и в други страни. Подобни технологии например се използват в Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park – най-голямата в света мрежа от слънчеви електроцентрали, обединени в едно пространство в Дубай. Или, да речем, Мароко. Там има дори повече слънчеви дни, отколкото в САЩ, и следователно ефективността на електроцентралата трябва да бъде по-висока. И първите резултати показват, че това наистина е така.
Кулата CSP Noor III с мощност 150 MW в Мароко надхвърли целите за производителност и капацитет за съхранение през първите няколко месеца на работа. А разходите за финансиране на проекти за съхранение на енергия в кули са в съответствие с очакваните прогнози, уверява Ксавие Лара, старши консултант в CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Електроцентрала Noor III
Въведена в експлоатация през декември миналата година, електроцентралата Noor III демонстрира забележителна производителност. Noor III, инсталиран от испанската SENER и китайската енергийна строителна корпорация SEPCO, е най-голямата действаща кула в света и втората, която интегрира технология за съхранение на разтопена сол.
Експертите вярват, че стабилните ранни данни за ефективността на Noor III относно производителността, гъвкавостта на генериране и интегрирането на съхранение трябва да намалят проблемите с надеждността на CSP кулата и съхранението и да намалят цената на капитала за бъдещи проекти. В Китай правителството вече обяви програма за създаване на 6000 MW CSP със съхранение. SolarReserve си партнира с държавната Shenhua Group, която изгражда електроцентрали, захранвани с въглища, за разработване на 1000 MW производство на разтопена сол CSP. Но ще продължат ли да се строят такива кули за съхранение? Въпрос.
Но онзи ден компанията Heliogen, собственост на Бил Гейтс, обяви своя пробив в използването на концентрирана слънчева енергия. Хелиоген успя да повиши температурата от 565°C до 1000°C. По този начин се отваря възможността за използване на слънчева енергия в производството на цимент, стомана и нефтохимически продукти.
Какво друго можете да прочетете в блога?
→
→
→
→
→
Абонирайте се за нашите -канал, за да не пропуснете следващата статия! Пишем не повече от два пъти седмично и само по работа. Също така ви напомняме, че можете облачни решения Cloud4Y.
В анкетата могат да участват само регистрирани потребители. , Моля те.
Течна сол електроцентрала е
-
Технология на умиране
-
Обещаваща посока
-
Първоначално глупости
-
Вашата версия (в коментарите)
97 потребители гласуваха. 36 потребители се въздържаха.
Източник: www.habr.com