Těžba a využívání sluneční energie je jedním z nejvýznamnějších lidských úspěchů z hlediska energetiky. Hlavní problém nyní nespočívá ani tak v sběru sluneční energie, jako spíše v jejím skladování a distribuci. Pokud se tento problém podaří vyřešit, tradiční zařízení poháněná fosilními palivy mohou být odejita do penze.
SolarReserve je společnost, která nabízí využití rozpuštěné soli v solárních elektrárnách a pracuje na alternativním řešení problémů s uskladněním. Místo toho, aby sluneční energii využívala k výrobě elektřiny a následnému uchování v solárních bateriích, SolarReserve navrhuje její přesměrování do teploskladovacích zařízení (věží). Energetická věž bude energii přijímat a ukládat. Schopnost rozpuštěné soli zůstávat v kapalném stavu z ní činí vynikající prostředek pro termální uchovávání.
Úkolem společnosti je prokázat, že její technologie může udělat sluneční energii dostupným zdrojem energie, fungujícím 24 hodin denně (jako jakákoliv elektrárna na fosilní paliva). Koncentrované sluneční světlo zahřívá sůl ve věži na 566 °C, a ta se uchovává v obrovské izolované nádrži, dokud není použita k výrobě páry pro spuštění turbíny.
Nicméně, všechno má svůj pořádek.
Začátek
Hlavní technolog SolarReserve, William Gould, strávil více než 20 let rozvojem technologie CSP (koncentrovaná solární energie) s rozpuštěnou solí. V 90. letech vedl projekt demonstrační jednotky Solar Two, postavené s podporou Ministerstva energetiky USA v Mojavské poušti. O deset let dříve zde testovali zařízení, které potvrdilo teoretické výpočty o možnosti komerční výroby energie pomocí heliostatů. Úkol Goulda spočíval v návrhu podobného projektu, ve kterém místo páry byla použita ohřátá sůl, a také v nalezení důkazů, že energie může být uchována.
Při výběru kapacity pro skladování roztavené soli měl Gould na výběr mezi dvěma možnostmi: výrobcem kotlů se zkušenostmi v tradičních uhelných elektrárnách a společností Rocketdyne, která vyráběla raketové motory pro NASA. Volba padla na raketové inženýry. Částečně proto, že na začátku své kariéry pracoval Gould jako jaderný inženýr v obrovské stavební společnosti Bechtel, která se zabývala kalifornskými reaktory San Onofre. A byl přesvědčen, že není možné najít spolehlivější technologii.
Tryska raketového motoru, ze které vycházejí horké plyny, se ve skutečnosti skládá ze dvou obálek (vnitřní a vnější), ve frézovaných kanálech kterých jsou čerpány palivové komponenty v kapalné fázi, čímž se chladí kov a tryska se udržuje před tavením. Zkušenosti společnosti Rocketdyne s vývojem podobných zařízení a prací v oblasti vysoce teplotní metalurgie byly užitečné při vývoji technologie použití roztavené soli na sluneční elektrárně.
Projekt Solar Two o výkonu 10 MW úspěšně fungoval několik let a byl vyřazen z provozu v roce 1999, čímž potvrdil životaschopnost myšlenky. Jak sám William Gould přiznává, projekt měl některé problémy, které bylo třeba vyřešit. Ale základní technologie používaná v Solar Two funguje i v moderních stanicích jako Crescent Dunes. Směs dusičnanových solí a pracovní teploty jsou identické, liší se pouze měřítko stanice.
Výhoda technologie použití roztavené soli spočívá v tom, že umožňuje dodávat energii na vyžádání, a nikoli jen tehdy, když svítí slunce. Sůl může uchovávat teplo po dobu několika měsíců, takže občasný zamračený den nemá vliv na dostupnost elektřiny. Kromě toho jsou emise elektrárny minimální, a samozřejmě, nevznikají žádné nebezpečné odpady, které by byly vedlejším produktem procesu.
Principy fungování
Solární elektrárna používá 10 347 zrcadel (heliostaty), která jsou instalována na 647,5 hektarech (což je více než 900 fotbalových hřišť), aby soustředila sluneční světlo na centrální věž vysokou 195 metrů, naplněnou solnou "náplní". Tato sůl se slunečními paprsky zahřívá na 565 °C a teplo se uchovává a poté se používá k přeměně vody na páru a k pohonu generátorů, které produkují elektřinu.
Zrcadla se nazývají heliostaty, protože každé z nich se může naklánět a otáčet, aby přesně směřovalo svůj paprsek světla. Rozmístěna v soustředných kruzích, soustředí sluneční světlo na "přijímač" na vrcholu centrální věže. Sama věž nevydává světlo, přijímač má matně černou barvu. Efekt záření vzniká právě koncentrací slunečních paprsků, které zahřívají nádobu. Horká sůl stéká do zásobníku z nerezové oceli o objemu 16 000 m³.
Heliostat
Sůl, která při těchto teplotách vypadá a teče téměř jako voda, prochází tepelným výměníkem, aby vyráběla páru pro pohon standardního turbogenerátoru. V nádrži je dostatek roztavené soli pro provoz generátoru po dobu 10 hodin. To představuje 1100 megawatthodin skladování, což je téměř 10krát více než největší systémy lithium-iontových baterií, které byly nainstalovány pro ukládání obnovitelné energie.
Obtížná cesta
Přestože je myšlenka perspektivní, nelze říci, že by SolarReserve dosáhl úspěchu. V mnoha ohledech zůstala společnost startupem. Ačkoliv energickým a výrazným startupem ve všech ohledech. První, co uvidíte, když se podíváte směrem k elektrárně Crescent Dunes, je světlo. Tak jasné, že se na něj nedá dívat. Zdrojem světla je 195metrová věž, hrdě se tyčící nad pouštními oblastmi Nevady přibližně na půli cesty mezi malým městem Reno a Las Vegas.
Jak elektrárna vypadala v různých fázích výstavby
Rok 2012, začátek výstavby
Rok 2014, projekt se blíží k dokončení
Prosinec 2014, Crescent Dunes téměř připravena k provozu
Hotová stanice
Přibližně hodinu jízdy odsud se nachází slavná Oblast 51, tajný vojenský objekt, který tento léto hrozil všem na internetu útokem, aby „osvobodili“ mimozemšťany z rukou americké vlády. Tato blízkost způsobuje, že cestovatelé, kteří viděli neobyčejně jasné světlo, se někdy ptají místních obyvatel, zda nebyli svědky něčeho zvláštního nebo dokonce mimozemského. A pak jsou skutečně zklamáni, když se dozvědí, že je to jen solární elektrárna obklopená poli zrcadel širokými téměř 3 km.
Výstavba Crescent Dunes začala v roce 2011 díky půjčkám od vlády a investicím od společnosti NV Energy, hlavního poskytovatele veřejných služeb v Nevadě. Elektrárnu dokončili v roce 2015, přibližně o dva roky později, než bylo plánováno. Ale ani po dokončení vše neprobíhalo hladce. Například v prvních dvou letech často selhávaly a nefungovaly správně pumpy a transformátory pro heliostaty, které byly nedostatečně výkonné. Proto byla výstupní kapacita na Crescent Dunes v prvních letech nižší, než bylo plánováno.
Byl tu ještě jeden problém — s ptáky. Když se dostali pod „zaměření“ koncentrovaného slunečního světla, nešťastná ptáka . Podle zástupců SolarReserve se podařilo jejich elektrárnám vyhnout pravidelné a masové „pálení“ ptáků. Společně s několika národními organizacemi byl vyvinut speciální plán, který má zmírnit jakékoli potenciální hrozby pro elektrárnu. Tento program byl schválen v roce 2011 a má za cíl snížit potenciální riziko pro ptáky a netopýry.
Největším problémem pro Crescent Dunes však byla únik v zásobníku na uskladnění horké soli, který byl objeven na konci roku 2016. Podle technologie obrovský prsten, který se opírá o pylony na dně zásobníku, rozděluje roztavenou sůl, jakmile přichází z přijímače. Samotné pylony měly být přivařeny k podlaze, a pro prsten byla potřeba možnost posunutí, protože změny teploty způsobují roztažení/smrštění materiálů. Místo toho, kvůli chybě inženýrů, bylo to vše pevně svařeno dohromady. Výsledkem bylo, že při změnách teploty se dno zásobníku prohýbalo a protékalo.
Samotná únik tavené soli nepředstavuje zvláštní nebezpečí. Když se dostala na štěrkovou vrstvu pod nádrží, tavenina okamžitě ztuhla a přeměnila se na sůl. Přesto se zastavení elektrárny protáhlo na osm měsíců. Byly zkoumány příčiny úniku, viníci incidentu, následky mimořádné události a další otázky.
Tímto problémy SolarReserve neskončily. Výkon elektrárny se ukázal být nižší, než bylo plánováno v roce 2018, přičemž průměrný koeficient výkonu činil 20,3 % ve srovnání s plánovaným koeficientem výkonu 51,9 %. V důsledku toho Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie USA (NREL) zahájila 12měsíční studii nákladů projektu CSP, zaměřenou na problémy s výkonem a neplánované výdaje. V důsledku toho byla společnost nejprve žalována a donucena změnit vedení, a v roce 2019 byla dokonce přinucena k tomu, aby uznala své vyhlášení o .
To ještě není konec.
Ale ani to nezastavilo rozvoj technologie. Existují podobné projekty i v jiných zemích. Například podobné technologie se používají v solární elektrárně Mohammeda ibn Rашida Al Maktouma — největší na světě síti solárních elektráren, které jsou sdruženy v jednom prostoru v Dubaji. Nebo, dejme tomu, Maroko. Tam je ještě více slunečných dní než v USA, a proto by měla být účinnost elektrárny vyšší. A první výsledky ukazují, že tomu tak skutečně je.
Věž CSP Noor III s výkonem 150 MW v Maroku překonala plánované ukazatele výkonnosti a naplnění zásobníku v prvních několika měsících provozu. A náklady na financování projektů pro skladování energie ve věži odpovídají očekávaným prognózám, ujišťuje Xavier Lara, senior konzultant CSP inženýrské skupiny Empresarios Agrupados (EA).
Elektrárna Noor III
Spuštěná v prosinci minulého roku, elektrárna Noor III vykazuje vynikající výkon. Noor III, který instalovaly španělská SENER a čínská energetická stavební korporace SEPCO, je největším na světě provozovaným věžovým závodem a druhým s integrací technologie skladování tavené soli.
Experti se domnívají, že spolehlivá počáteční data o výkonu Noor III, flexibilitě generace a integraci úložišť by měla snížit problémy s spolehlivostí CSP věží a úložišť a snížit náklady na kapitál pro budoucí projekty. V Číně již vláda oznámila program na vytvoření 6000 MW CSP s úložištěm. SolarReserve spolupracuje se státní společností Shenhua Group, která se zabývá výstavbou uhelných elektráren, na vývoji 1000 MW výroby tavené soli CSP. Ale bude se takové věže a úložiště stavět dál? To je otázka.
Nicméně, doslova před několika dny společnost Heliogen, vlastněná Billem Gatesem, oznámila svůj průlom v použití koncentrované sluneční energie. Heliogen se podařilo zvýšit teplotu z 565 °C na 1000 °C. Tím otevřeli možnost využití sluneční energie při výrobě cementu, oceli a petrochemické produkce.
Co dalšího si můžete přečíst v blogu
→
→
→
→
→
Sledujte náš -kanál, abyste nezmeškali další článek! Publikujeme maximálně dvakrát týdně a pouze k věci. Také připomínáme, že můžete cloudová řešení Cloud4Y.
Pouze registrovaní uživatelé se mohou účastnit ankety. , prosím.
Elektřina na bázi kapalné soli je
Umírající technologie
Perspektivní směr
Původně nesmysl
Svou variantu (v komentářích)
Hlasovalo 97 uživatelů. Zdrželo se 36 uživatelů.
Zdroj: habr.com
