Těžba a využití sluneční energie je jedním z nejdůležitějších lidských úspěchů z hlediska energie. Hlavní problém nyní nespočívá ani ve sběru sluneční energie, ale v jejím skladování a distribuci. Pokud se tento problém podaří vyřešit, tradiční průmysl fosilních paliv může být ukončen.
SolarReserve je společnost, která navrhuje použití roztavené soli v solárních elektrárnách a pracuje na alternativním řešení problémů se skladováním. Místo využití solární energie k výrobě elektřiny a jejímu následnému ukládání do solárních panelů SolarReserve navrhuje její přesměrování do tepelných akumulačních zařízení (věží). Energetická věž bude přijímat a ukládat energii. Schopnost roztavené soli zůstat v kapalné formě z ní činí ideální tepelné akumulační médium..
Cílem společnosti je dokázat, že její technologie dokáže ze solární energie udělat dostupný zdroj energie, který funguje nepřetržitě (jako každá elektrárna na fosilní paliva). Koncentrované sluneční světlo ohřívá sůl ve věži na 566 °C, která je uložena v obří izolované nádrži, dokud se nevyužije k vytvoření páry pro provoz turbíny.
Nicméně první věci.
začátek
Hlavní technolog SolarReserve, William Gould, strávil více než 20 let vývojem technologie roztavené soli CSP (koncentrovaná solární energie). V 1990. letech XNUMX. století byl projektovým manažerem pro demonstrační zařízení Solar Two podporované ministerstvem energetiky USA v Mohavské poušti. O deset let dříve tam byla testována konstrukce, která potvrdila teoretické výpočty o možnosti komerční výroby energie pomocí heliostatů. Gouldovou výzvou bylo vyvinout podobný design, který by místo páry používal ohřátou sůl, a najít důkazy, že lze šetřit energii.
Při výběru kontejneru pro skladování roztavené soli Gould kolísal mezi dvěma možnostmi: výrobcem kotlů se zkušenostmi s tradičními elektrárnami na fosilní paliva a Rocketdyne, který vyráběl raketové motory pro NASA. Volba byla učiněna ve prospěch raketových vědců. Částečně proto, že Gould na začátku své kariéry pracoval jako jaderný inženýr pro stavební gigant Bechtel, který pracoval na kalifornských reaktorech San Onofre. A věřil, že spolehlivější technologii nenajde.
Tryska proudového motoru, ze které unikají horké plyny, se ve skutečnosti skládá ze dvou plášťů (vnitřního a vnějšího), v jejichž vyfrézovaných kanálcích se čerpají složky paliva v kapalné fázi, ochlazují kov a zabraňují roztavení trysky. Zkušenosti Rocketdyne s vývojem podobných zařízení a prací ve vysokoteplotní metalurgii se hodily při vývoji technologie pro využití roztavené soli v solární elektrárně.
Projekt Solar Two o výkonu 10 MW úspěšně fungoval několik let a byl vyřazen z provozu v roce 1999, což potvrdilo životaschopnost této myšlenky. Jak sám William Gould přiznává, projekt měl některé problémy, které bylo potřeba vyřešit. Ale základní technologie použitá v Solar Two funguje také v moderních stanicích, jako je Crescent Dunes. Směs dusičnanových solí a provozní teploty jsou totožné, rozdíl je pouze v měřítku stanice.
Výhodou technologie roztavené soli je, že umožňuje dodávku energie na vyžádání, nejen když svítí slunce. Sůl dokáže udržet teplo celé měsíce, takže občasné zamračené dny neovlivní dostupnost elektřiny. Emise elektrárny jsou navíc minimální a samozřejmě nevzniká žádný nebezpečný odpad jako vedlejší produkt procesu.
Principy práce
Solární elektrárna využívá 10 347 zrcadel (heliostatů) rozmístěných na 647,5 hektarech (to je velikost více než 900 fotbalových hřišť) ke koncentraci slunečního světla na centrální věž, 195 metrů vysokou a naplněnou solí. Tato sůl se zahřeje slunečními paprsky na 565°C a teplo se akumuluje a následně využívá k přeměně vody na páru a provozu generátorů na výrobu elektřiny.
Zrcadla se nazývají heliostaty, protože každé se může naklánět a otáčet, aby přesně nasměrovalo paprsek světla. Jsou uspořádány v soustředných kruzích a zaměřují sluneční světlo na „přijímač“ v horní části centrální věže. Samotná věž nesvítí, přijímač je matně černý. K efektu záře dochází právě díky koncentraci slunečního záření ohřívajícího nádobu. Horká sůl proudí do nerezové nádrže o objemu 16 tisíc m³.
Heliostat
Sůl, která při těchto teplotách vypadá a teče podobně jako voda, prochází tepelným výměníkem a vyrábí páru pro provoz standardního turbogenerátoru. Nádrž obsahuje dostatek roztavené soli pro provoz generátoru po dobu 10 hodin. To představuje 1100 10 megawatthodin úložiště, což je téměř XNUMXkrát více než u největších lithium-iontových bateriových systémů, které byly instalovány pro skladování obnovitelné energie.
Těžká cesta
Navzdory příslibu myšlenky nelze říci, že SolarReserve dosáhl úspěchu. V mnoha ohledech společnost zůstala startupem. I když je startup energický a jasný v každém smyslu. Koneckonců, první věc, kterou uvidíte, když se podíváte směrem k elektrárně Crescent Dunes, je světlo. Tak jasné, že se na to nedá dívat. Zdrojem světla je 195metrová věž, hrdě se tyčící nad pouštním územím Nevady přibližně v polovině cesty mezi městečkem Reno a Las Vegas.
Jak vypadala elektrárna v různých fázích výstavby
2012, zahájení stavby
2014, projekt je těsně před dokončením
Prosinec 2014, Crescent Dunes je téměř připraven k použití
Připravená stanice
Asi hodinu jízdy odtud je slavná Oblast 51, tajné vojenské zařízení, které letos v létě hrozilo, že zaútočí celý internet, aby „zachránil“ mimozemšťany z rukou americké vlády. Tato blízkost vede k tomu, že cestovatelé, kteří vidí neobvykle jasnou záři, se někdy ptají místních obyvatel, zda nebyli svědky něčeho neobvyklého nebo dokonce cizího. A pak jsou upřímně naštvaní, když zjistí, že se jedná jen o solární elektrárnu, obklopenou polem zrcadel o šířce téměř 3 km.
Výstavba Crescent Dunes začala v roce 2011 s půjčkami od vlády a investicemi od NV Energy, hlavní nevadské energetické společnosti. A elektrárna byla postavena v roce 2015, tedy zhruba o dva roky později, než se plánovalo. Ale ani po výstavbě nešlo vše hladce. Například v prvních dvou letech se často porouchala a nefungovala čerpadla a transformátory pro heliostaty, které nebyly dostatečně výkonné. Proto byl výkon v Crescent Dunes v prvních letech provozu nižší, než se plánovalo.
Byla tu další potíž - s ptáky. Padající pod „dohledem“ koncentrovaného slunečního světla, nešťastný pták . Podle zástupců SolarReserve se jejich elektrárně podařilo vyhnout se pravidelnému a hromadnému „spalování“ ptáků. Ve spolupráci s několika národními organizacemi byl vyvinut speciální plán ke zmírnění jakýchkoli potenciálních hrozeb pro elektrárnu. Tento program byl schválen v roce 2011 a je navržen tak, aby snížil potenciální rizika pro ptáky a netopýry.
Ale největším problémem pro Crescent Dunes byla netěsnost v zásobníku horké soli objevená koncem roku 2016. Technologie využívá obří prstenec podepřený pylony na dně nádrže k distribuci roztavené soli, jak vytéká z nádoby. Samotné pylony musely být přivařeny k podlaze a prstenec se musel pohybovat, protože změny teploty způsobují roztahování/stahování materiálů. Místo toho byla kvůli chybě inženýrů celá věc pevně svařena. V důsledku toho se při změnách teplot dno nádrže prohýbalo a prosakovalo.
Samotný únik roztavené soli není nijak zvlášť nebezpečný. Když narazil na štěrkovou vrstvu pod nádrží, tavenina okamžitě vychladla a změnila se v sůl. Odstávka elektrárny se ale vlekla osm měsíců. Byly studovány příčiny úniku, osoby odpovědné za incident, následky mimořádné události a další problémy.
Tím potíže SolarReserve neskončily. Výkon elektrárny klesl v roce 2018 pod cíl, s průměrným kapacitním faktorem 20,3 % ve srovnání s plánovaným kapacitním faktorem 51,9 %, C. V důsledku toho zahájila americká Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (NREL) 12měsíční nákladovou studii projekt CSP se zaměřením na výkonnostní problémy a neočekávané náklady. V důsledku toho byla společnost nejprve žalována a nucena změnit vedení a v roce 2019 byla zcela nucena přiznat své .
Není všemu konec
Ani tím ale vývoj technologií neskončil. Ostatně podobné projekty existují i v jiných zemích. Podobné technologie se používají například v solárním parku Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park – největší světové síti solárních elektráren, sdružených do jediného prostoru v Dubaji. Nebo řekněme Maroko. Slunečných dnů je tam ještě více než v USA, a proto by účinnost elektrárny měla být vyšší. A první výsledky ukazují, že tomu tak skutečně je.
Věž CSP Noor III o výkonu 150 MW v Maroku překročila cíle v oblasti výkonu a skladovací kapacity během prvních několika měsíců provozu. A náklady na financování projektů ukládání energie ve věžích jsou v souladu s očekávanými projekcemi, ujišťuje Xavier Lara, senior konzultant CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Elektrárna Noor III
Elektrárna Noor III, která byla uvedena do provozu v prosinci loňského roku, prokázala pozoruhodný výkon. Noor III, instalovaný španělskou společností SENER a čínskou energetickou stavební společností SEPCO, je největší provozní věžovou továrnou na světě a druhou, která integruje technologii skladování roztavené soli.
Odborníci se domnívají, že robustní počáteční údaje o výkonu Noor III o výkonu, flexibilitě generování a integraci úložiště by měly snížit problémy se spolehlivostí věží CSP a úložiště 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 Shenhua Group, která staví uhelné elektrárny, na vývoji 1000 MW výroby roztavené soli CSP. Budou se ale takové skladovací věže stavět i nadále? Otázka.
Avšak právě druhý den společnost Heliogen, vlastněná Billem Gatesem, oznámila svůj průlom ve využívání koncentrované solární energie. Heliogen dokázal zvýšit teplotu z 565 °C na 1000 °C. Otevírá se tak možnost využití solární energie při výrobě cementu, oceli a petrochemických produktů.
Co dalšího si můžete přečíst na blogu?
→
→
→
→
→
Přihlaste se k odběru -kanál, aby vám neunikl další článek! Píšeme maximálně dvakrát týdně a pouze služebně. Také vám připomínáme, že můžete cloudová řešení Cloud4Y.
Průzkumu se mohou zúčastnit pouze registrovaní uživatelé. , prosím.
Elektrárna na kapalnou sůl je
-
Technologie umírání
-
Slibný směr
-
Zpočátku nesmysl
-
Vaše verze (v komentářích)
Hlasovalo 97 uživatelů. 36 uživatelů se zdrželo hlasování.
Zdroj: www.habr.com