L'extracció i l'aprofitament de l'energia solar és un dels èxits humans més importants pel que fa a l'energia. La principal dificultat ara no rau ni tan sols en la recollida d'energia solar, sinó en el seu emmagatzematge i distribució. Si es pot resoldre aquest problema, les indústries tradicionals de combustibles fòssils es poden retirar.
SolarReserve és una empresa que proposa utilitzar sal fosa a les centrals solars i treballa en una solució alternativa als problemes d'emmagatzematge. En lloc d'utilitzar l'energia solar per generar electricitat i després emmagatzemar-la en plaques solars, SolarReserve proposa redirigir-la a dispositius d'emmagatzematge tèrmic (torres). La torre d'energia rebrà i emmagatzemarà energia. La capacitat de la sal fosa de romandre en forma líquida la converteix en un medi d'emmagatzematge tèrmic ideal..
L'objectiu de l'empresa és demostrar que la seva tecnologia pot convertir l'energia solar en una font d'energia assequible que funciona durant tot el dia (com qualsevol central elèctrica de combustibles fòssils). La llum solar concentrada escalfa la sal de la torre a 566 °C, que s'emmagatzema en un dipòsit gegant aïllat fins que s'utilitza per crear vapor per fer funcionar la turbina.
Tanmateix, primer és el primer.
Начало
El tecnòleg en cap de SolarReserve, William Gould, ha passat més de 20 anys desenvolupant la tecnologia CSP (energia solar concentrada) de sal fosa. A la dècada de 1990, va ser director de projecte de la instal·lació de demostració Solar Two amb suport del Departament d'Energia dels EUA al desert de Mojave. Una dècada abans s'hi va provar una estructura que confirmava els càlculs teòrics sobre la possibilitat de generació d'energia comercial mitjançant heliòstats. El repte de Gould era desenvolupar un disseny similar que utilitzés sal escalfada en lloc de vapor, i trobar proves que es podia conservar l'energia.
Quan va seleccionar un contenidor per emmagatzemar sal fosa, Gould va oscil·lar entre dues opcions: un fabricant de calderes amb experiència en centrals elèctriques tradicionals de combustibles fòssils i Rocketdyne, que va fabricar motors de coets per a la NASA. L'elecció es va fer a favor dels científics de coets. En part perquè Gould havia treballat a principis de la seva carrera com a enginyer nuclear per al gegant de la construcció Bechtel, treballant als reactors de San Onofre de Califòrnia. I creia que no trobaria una tecnologia més fiable.
El broquet d'un motor a reacció, del qual s'escapen els gasos calents, consta en realitat de dues carcassas (interior i exterior), en els canals fresats dels quals es bombegen components de combustible en fase líquida, refredant el metall i evitant que el broquet es fongui. L'experiència de Rocketdyne en el desenvolupament de dispositius similars i el treball en metal·lúrgia d'alta temperatura va ser útil per desenvolupar tecnologia per utilitzar sal fosa en una planta d'energia solar.
El projecte Solar Two de 10 MW va funcionar amb èxit durant diversos anys i es va donar de baixa el 1999, confirmant la viabilitat de la idea. Tal com admet el mateix William Gould, el projecte tenia alguns problemes que calia resoldre. Però la tecnologia bàsica utilitzada a Solar Two també funciona en estacions modernes com Crescent Dunes. La barreja de sals de nitrats i temperatures de funcionament són idèntiques, l'única diferència és a l'escala de l'estació.
L'avantatge de la tecnologia de sal fosa és que permet subministrar energia a demanda, no només quan brilla el sol. La sal pot retenir la calor durant mesos, de manera que el dia ennuvolat ocasional no afecta la disponibilitat d'electricitat. A més, les emissions de la central elèctrica són mínimes i, per descomptat, no es creen residus perillosos com a subproducte del procés.
Principis de treball
La central solar utilitza 10 miralls (heliòstats) repartits en 347 hectàrees (és a dir, la mida de més de 647,5 camps de futbol) per concentrar la llum solar en una torre central, de 900 metres d'alçada i plena de sal. Aquesta sal s'escalfa pels raigs del sol a 195 °C i la calor s'emmagatzema i després s'utilitza per convertir l'aigua en vapor i fer funcionar generadors per produir electricitat.
Els miralls s'anomenen heliòstats perquè cadascun es pot inclinar i girar per dirigir amb precisió el seu feix de llum. Disposats en cercles concèntrics, concentren la llum solar en un "receptor" a la part superior de la torre central. La torre en si no brilla; el receptor és negre mat. L'efecte resplendor es produeix precisament a causa de la concentració de llum solar que escalfa el recipient. La sal calenta flueix a un dipòsit d'acer inoxidable amb una capacitat de 16 mil m³.
Heliòstat
La sal, que sembla i flueix molt com l'aigua a aquestes temperatures, passa per un intercanviador de calor per produir vapor per fer funcionar un turbogenerador estàndard. El dipòsit conté prou sal fosa per fer funcionar el generador durant 10 hores. Això suposa 1100 megawatts-hora d'emmagatzematge, o gairebé 10 vegades més que els sistemes de bateries d'ions de liti més grans que s'han instal·lat per emmagatzemar energia renovable.
Camí dur
Malgrat la promesa de la idea, no es pot dir que SolarReserve hagi aconseguit l'èxit. En molts aspectes, l'empresa va continuar sent una startup. Tot i que la startup és enèrgica i brillant en tots els sentits. Al cap i a la fi, el primer que veus quan mires cap a la central elèctrica de Crescent Dunes és llum. Tan brillant que és impossible mirar-lo. La font de llum és una torre de 195 metres, que s'eleva amb orgull per sobre dels territoris desèrtics de Nevada aproximadament a mig camí entre la petita ciutat de Reno i Las Vegas.
Com era la central elèctrica en diferents etapes de construcció
2012, inici de les obres
2014, el projecte està a punt de finalitzar
Desembre de 2014, Crescent Dunes està gairebé a punt per utilitzar-se
Estació a punt
A aproximadament una hora amb cotxe d'aquí es troba la famosa Àrea 51, una instal·lació militar secreta que tot Internet va amenaçar d'assaltar aquest estiu per tal de "salvar" els extraterrestres de les mans del govern nord-americà. Aquesta proximitat fa que els viatgers que veuen un resplendor inusualment brillant de vegades pregunten als residents locals si han presenciat alguna cosa inusual o fins i tot aliè. I aleshores estan sincerament disgustats en saber que es tracta només d'una planta d'energia solar, envoltada per un camp de miralls de gairebé 3 km d'ample.
La construcció de Crescent Dunes va començar el 2011 amb préstecs del govern i inversió de NV Energy, la principal empresa de serveis públics de Nevada. I la central es va construir el 2015, uns dos anys més tard del previst. Però fins i tot després de la construcció, no tot va anar bé. Per exemple, durant els dos primers anys, les bombes i els transformadors per a heliòstats, que no eren prou potents, sovint es van avariar i no funcionaven correctament. Per tant, la potència de producció a Crescent Dunes va ser inferior a la prevista en els primers anys de funcionament.
Hi havia una altra dificultat: amb els ocells. Caient sota la "visió" de la llum solar concentrada, el desafortunat ocell . Segons els representants de SolarReserve, la seva central elèctrica va aconseguir evitar la "cremació" regular i massiva d'aus. Es va desenvolupar un pla especial conjuntament amb diverses organitzacions nacionals per mitigar qualsevol amenaça potencial a la central elèctrica. Aquest programa es va aprovar l'any 2011 i està dissenyat per reduir els riscos potencials per a les aus i els ratpenats.
Però el problema més gran per a Crescent Dunes va ser una fuita en un dipòsit d'emmagatzematge de sal calenta descobert a finals del 2016. La tecnologia utilitza un anell gegant recolzat per pilons a la part inferior del dipòsit per distribuir la sal fosa a mesura que flueix d'un recipient. Els propis pilons s'havien de soldar al terra, i l'anell havia de poder moure's ja que els canvis de temperatura provocaven que els materials s'expandessin/contractessin. En canvi, a causa d'un error dels enginyers, tot es va soldar fortament. Com a resultat, amb els canvis de temperatura, el fons del dipòsit es va enfonsar i es va filtrar.
La fuita de sal fosa en si no és especialment perillosa. Quan va colpejar la capa de grava sota el dipòsit, la fosa es va refredar immediatament i es va convertir en sal. Tanmateix, l'aturada de la central es va allargar durant vuit mesos. Es van estudiar les causes de la filtració, els responsables de l'incident, les conseqüències de l'emergència i altres qüestions.
Els problemes de SolarReserve no van acabar aquí. El rendiment de la planta va caure per sota de l'objectiu el 2018, amb un factor de capacitat mitjà del 20,3% en comparació amb un factor de capacitat previst del 51,9%, C. Com a resultat, el Laboratori Nacional d'Energies Renovables dels EUA (NREL) va iniciar un estudi de costos de 12 mesos de el projecte CSP, centrat en problemes de rendiment i costos inesperats. Com a resultat, l'empresa va ser demandada per primera vegada i obligada a canviar de gestió, i el 2019 es van veure completament obligades a admetre el seu .
Encara no s'ha acabat
Però fins i tot això no va posar fi al desenvolupament de la tecnologia. Al cap i a la fi, hi ha projectes similars en altres països. Per exemple, s'utilitzen tecnologies similars al parc solar Mohammed bin Rashid Al Maktoum, la xarxa de centrals solars més gran del món, unides en un sol espai a Dubai. O, per exemple, el Marroc. Hi ha fins i tot més dies assolellats allà que als EUA i, per tant, l'eficiència de la central hauria de ser més alta. I els primers resultats mostren que és així.
La torre CSP Noor III de 150 MW al Marroc va superar els objectius de rendiment i capacitat d'emmagatzematge en els seus primers mesos de funcionament. I el cost del finançament dels projectes d'emmagatzematge d'energia de torres està en línia amb les projeccions previstes, assegura Xavier Lara, consultor sènior de CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Central elèctrica de Noor III
Posada en funcionament el desembre de l'any passat, la central elèctrica Noor III ha demostrat un rendiment notable. Noor III, instal·lada per l'espanyola SENER i la corporació energètica xinesa SEPCO, és la planta de torres en funcionament més gran del món i la segona que integra tecnologia d'emmagatzematge de sal fosa.
Els experts creuen que les robustes dades de rendiment inicial de Noor III sobre rendiment, flexibilitat de generació i integració d'emmagatzematge haurien de reduir els problemes de fiabilitat de la torre CSP i l'emmagatzematge i reduir el cost de capital per a projectes futurs. A la Xina, el govern ja ha anunciat un programa per crear 6000 MW de CSP amb emmagatzematge. SolarReserve s'ha associat amb el grup estatal Shenhua, que construeix centrals elèctriques de carbó, per desenvolupar 1000 MW de generació de sal fosa CSP. Però es continuaran construint aquestes torres d'emmagatzematge? Pregunta.
Tanmateix, just l'altre dia, l'empresa Heliogen, propietat de Bill Gates, va anunciar el seu avenç en l'ús de l'energia solar concentrada. L'heliogen va poder augmentar la temperatura de 565 °C a 1000 °C. Així, s'obre la possibilitat d'utilitzar l'energia solar en la producció de ciment, acer i productes petroquímics.
Què més pots llegir al blog?
→
→
→
→
→
Subscriu-te al nostre -canal perquè no et perdis el següent article! Escrivim no més de dues vegades per setmana i només per negocis. També et recordem que pots solucions al núvol Cloud4Y.
Només els usuaris registrats poden participar en l'enquesta. si us plau.
La central elèctrica de sal líquida és
-
Tecnologia moribunda
-
Direcció prometedora
-
Inicialment una tonteria
-
La teva versió (als comentaris)
Han votat 97 usuaris. 36 usuaris es van abstenir.
Font: www.habr.com