Udnyttelse af solens energi er en af de mest betydningsfulde menneskelige præstationer inden for energiområdet. Den største udfordring ligger nu ikke blot i at indsamle solenergi, men i at lagre og fordele den. Hvis vi kan løse dette problem, kan traditionelle virksomheder, der bruger fossile brændstoffer, sendes på pension.
SolarReserve er et selskab, der tilbyder anvendelse af smeltet salt i solkraftværker og arbejder på alternative løsninger til lagringsproblemer. I stedet for at bruge solenergi til at producere elektricitet og derefter lagre den i solceller, foreslår SolarReserve at omdirigere energien til termiske akkumulatorer (tårne). Energitårnet vil modtage og lagre energi. Smeltet salts evne til at forblive flydende gør det til et ideelt medium til termisk lagring.
Selskabets mål er at bevise, at dets teknologi kan gøre solenergi til en tilgængelig energikilde, der fungerer døgnet rundt (som et hvilket som helst kraftværk, der kører på fossile brændstoffer). Den koncentrerede sollys opvarmer saltet i tårnet til 566 °C, og det opbevares i en gigantisk isoleret tank, indtil det bruges til at skabe damp til at drive turbinen.
Men lad os tage det hele i rækkefølge.
Start
Hovedteknologen hos SolarReserve, William Gould, har brugt mere end 20 år på at udvikle CSP-teknologi (concentrated solar power) med smeltet salt. I 1990'erne var han projektleder for demonstrationsanlægget Solar Two, som blev bygget med støtte fra det amerikanske energiministerium i Mojave-ørkenen. Et årti tidligere blev der testet en struktur på samme sted, der bekræftede de teoretiske beregninger om muligheden for kommerciel energiproduktion ved hjælp af heliostater. Goulds opgave var at udvikle et lignende projekt, hvor der bruges opvarmet salt i stedet for damp, samt finde beviser på, at energien kan lagres.
Når det kommer til valget af kapacitet til opbevaring af smeltet salt, vaklede Gould mellem to muligheder: en kedelproducent med erfaring fra traditionelle kraftværker, der kører på fossile brændstoffer, og Rocketdyne, som producerede raketmotorer til NASA. Valget faldt på raketbyggerne. Dels fordi Gould i starten af sin karriere arbejdede som kerneingeniør i det store byggefirma Bechtel, der arbejdede med de californiske reaktorer San Onofre. Og han mente, at han ikke ville finde mere pålidelig teknologi.
Dysen på raketmotoren, hvor varme gasser strømmer ud, består faktisk af to skal (en indre og en ydre), i de fræsede kanaler af hvilke brændstofkomponenter i flydende fase pumpes, hvilket køler metallet og forhindrer dysen i at smelte. Rocketdynes erfaring med at udvikle sådanne enheder og arbejde inden for højtemperaturmetalurgi var nyttig ved udviklingen af teknologien til brug af smeltet salt på solkraftværket.
Solar Two-projektet med en kapacitet på 10 MW fungerede succesfuldt i flere år og blev taget ud af drift i 1999, hvilket bekræftede ideens levedygtighed. Som selv William Gould indrømmer, havde projektet nogle problemer, der skulle løses. Men den grundlæggende teknologi, der blev brugt i Solar Two, fungerer også i moderne anlæg som Crescent Dunes. Blanding af nitratsalte og driftstemperaturer er de samme, kun skalaen på anlægget adskiller sig.
Fordelen ved teknologien til brug af smeltet salt ligger i, at den tillader levering af strøm på efterspørgsel, og ikke kun når solen skinner. Saltet kan opbevare varme i flere måneder, så en pludselig overskyet dag påvirker ikke tilgængeligheden af elektricitet. Desuden er kraftværkets emissioner minimale, og der er selvfølgelig ingen farligt affald skabt som et biprodukt af processen.
Princippet for drift
Solcelleanlægget bruger 10.347 spejle (heliostater), der er installeret på 647,5 hektar (dette svarer til mere end 900 fodboldbaner), til at koncentrere sollyset på et centralt tårn, der er 195 meter højt og fyldt med salt. Dette salt opvarmes af solen til 565 °C, og varmen gemmes, hvorefter den bruges til at forvandle vand til damp og til at drive generatorer, der producerer elektricitet.
Spejlene kaldes heliostater, da hver af dem kan hældes og drejes for præcist at rette deres lysstråle. De er anbragt i koncentriske ringe og fokuserer sollyset på en 'modtager' i toppen af det centrale tårn. Selve tårnet lyser ikke, modtageren har en mat sort farve. Lysvirkningen opstår netop ved koncentrationen af solstrålerne, der opvarmer beholderen. Den varme salt strømmer ned i en beholder af rustfrit stål med en kapacitet på 16.000 m³.
Heliostat
Salt, der ved disse temperaturer ser ud og strømmer næsten som vand, passerer gennem en varmeveksler for at producere damp til at drive en standard turbogenerator. Beholderen indeholder nok smeltet salt til at køre generatoren i 10 timer. Dette svarer til 1.100 megawatt-timer lagring, eller næsten 10 gange mere end de største systemer med lithium-ionbatterier, der er installeret til opbevaring af vedvarende energi.
En hård vej
På trods af ideens lovende karakter kan man ikke sige, at SolarReserve har haft succes. I mange henseender har virksomheden forblevet en opstart. Men en aktiv og livlig startup i alle henseender. For det første, hvad du vil se, når du kigger mod Crescent Dunes kraftværk, er lys. Så stærkt, at det er umuligt at se direkte på. Kilden til lyset er det 195 meter høje tårn, der stolt rejser sig over Nevadask desertlandskaber, cirka halvvejs mellem den lille by Reno og Las Vegas.
Hvordan kraftværket så ud i forskellige byggefaser
2012, begyndelsen af byggeriet
2014, projektet nærmer sig afslutning
December 2014, Crescent Dunes næsten klar til drift
Det færdige anlæg
Omtrent en time herfra ligger det berømte Area 51, en hemmelig militærinstallation, som i denne sommer truede hele internettet med angreb for at "redde" aliens fra den amerikanske regering. Dette nabolag fører til, at rejsende, der har set et usædvanligt stærkt lys, ofte spørger de lokale, om de har været vidne til noget usædvanligt eller endda udenjordisk. Og de bliver derefter oprigtigt skuffede, når de opdager, at det blot er et solkraftværk omgivet af et spejlfelt, der er næsten 3 km bredt.
Byggeriet af Crescent Dunes begyndte i 2011 takket være lån fra regeringen og investeringer fra NV Energy, det primære forsyningsselskab i Nevada. Kraftværket blev bygget i 2015, cirka to år senere end planlagt. Men selv efter færdiggørelsen gik det ikke helt glat. For eksempel brød pumperne og transformatorerne til heliostatene ofte sammen og fungerede ikke korrekt de første to år, da de ikke var kraftige nok. Derfor var den udgående effekt på Crescent Dunes lavere end planlagt i de første driftsår.
Der var også en anden udfordring – fuglene. Når de blev fanget i "sigtekornet" for det koncentrerede sollys, blev en uheldig fugl . Ifølge repræsentanter fra SolarReserve har deres solkraftværker formået at undgå regelmæssig og massiv "kremering" af fugle. I samarbejde med flere nationale organisationer blev der udviklet en særlig plan, der skulle mindske eventuelle potentielle trusler mod kraftværket. Dette program blev godkendt i 2011 og var designet til at reducere den potentielle risiko for fugle og flagermus.
Men det største problem for Crescent Dunes var et lækage i lagertanken for den varme salt, som blev opdaget i slutningen af 2016. I henhold til teknologien fordeler et kæmpe ring, der hviler på søjler i bunden af tanken, den smeltede salt, efterhånden som den kommer fra modtageren. Søjlerne skulle have været svejset til gulvet, og ringen krævede en mulighed for at forskyde sig, da temperaturændringer medfører udvidelse/kompression af materialer. I stedet, på grund af en ingeniørfejl, blev alt dette solidt svejset sammen. Som et resultat buede bunden af tanken og lækkede ved temperaturændringer.
Selv varmeudslippet af smeltet salt udgør ikke en særlig fare. Da det kom i kontakt med gruslaget under tanken, kølede smeltet straks ned og blev til salt. På trods af dette tog det otte måneder at stoppe kraftværket. Årsagerne til lækagen, de ansvarlige for hændelsen, konsekvenserne af nødsituationen og andre spørgsmål blev undersøgt.
SolarReserves problemer sluttede ikke her. Kraftværkets ydeevne viste sig at være lavere end planlagt i 2018, med en gennemsnitlig kapacitetsfaktor på 20,3% sammenlignet med den planlagte kapacitetsfaktor på 51,9%. Som resultat begyndte det Nationale Laboratorium for Vedvarende Energi i USA (NREL) en 12-måneders undersøgelse af omkostningerne ved CSP-projektet, med fokus på ydeevneproblemer og uventede udgifter. Som følge heraf blev virksomheden først sagsøgt og tvunget til at skifte ledelse, og i 2019 blev den endda tvunget til at anerkende sin .
Det er endnu ikke slut.
Men selv dette satte ikke en stopper for udviklingen af teknologien. Der er nemlig lignende projekter i andre lande. For eksempel anvendes lignende teknologier i Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solarkraftværk - det største netværk af solkraftværker i verden, samlet på ét sted i Dubai. Eller tag f.eks. Marokko. Der er endnu flere solskinsdage end i USA, og derfor bør kraftværkets effektivitet være højere. Og de første resultater viser, at det faktisk er tilfældet.
CSP-tårnet Noor III med en kapacitet på 150 MW i Marokko oversteg de planlagte ydeevne- og oplagringsmål i de første par måneders drift. Omkostningerne ved finansiering af energilagringsprojekter i tårnet svarer til de forventede prognoser, forsikrer Xavier Lara, seniorrådgiver i CSP Ingeniørgruppen Empresarios Agrupados (EA).
Kraftværket Noor III.
Kraftværket Noor III, der blev startet i december sidste år, viser fremragende ydeevne. Noor III, installeret af det spanske SENER og den kinesiske energibygningskoncern SEPCO, er verdens største driftstandtårn og det næststørste i integrationen af teknologien til opbevaring af smeltet salt.
Eksperter mener, at pålidelige tidlige data om Noor III's ydeevne, fleksibilitet i genereringen og integrationen af lagringssystemer skal reducere pålidelighedsproblemerne med CSP-tårne og lagringssystemerne samt sænke kapitalomkostningerne for fremtidige projekter. I Kina har regeringen allerede annonceret et program til opførelse af 6000 MW CSP med lagring. SolarReserve samarbejder med det statsejede selskab Shenhua Group, som beskæftiger sig med opførelse af kulfyrede kraftværker, om udvikling af 1000 MW produktion af smeltet salts CSP. Men vil der blive bygget sådanne lagringstårne fremover? Spørgsmålet.
For nylig har Bill Gates' virksomhed Heliogen erklæret et gennembrud i brugen af koncentreret solenergi. Heliogen har formået at hæve temperaturen fra 565 °C til 1000 °C, hvilket åbner muligheden for at bruge solenergi i produktionen af cement, stål og petrokemiske produkter.
Hvad mere nyttigt kan man læse i bloggen
→
→
→
→
→
Tilmeld dig vores -kanal for ikke at gå glip af den næste artikel! Vi skriver ikke oftere end to gange om ugen og kun om relevante emner. Husk også, at du kan Cloud4Y's cloud-løsninger.
Kun registrerede brugere kan deltage i undersøgelsen. , please.
Kraftværk med flydende salt er en
Døende teknologi
Lovende retning
Oprindeligt nonsens
Din version (i kommentarerne)
97 brugere stemte. 36 brugere afholdt sig.
Kilde: habr.com
