Η εξόρυξη και η χρήση της ηλιακής ενέργειας είναι ένα από τα σημαντικότερα ανθρώπινα επιτεύγματα από άποψη ενέργειας. Η κύρια δυσκολία πλέον δεν έγκειται καν στη συλλογή ηλιακής ενέργειας, αλλά στην αποθήκευση και διανομή της. Εάν αυτό το ζήτημα μπορεί να επιλυθεί, οι παραδοσιακές βιομηχανίες ορυκτών καυσίμων μπορούν να αποσυρθούν.
Η SolarReserve είναι μια εταιρεία που προτείνει τη χρήση λιωμένου αλατιού σε σταθμούς ηλιακής ενέργειας και εργάζεται σε μια εναλλακτική λύση σε προβλήματα αποθήκευσης. Αντί να χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στη συνέχεια να την αποθηκεύει σε ηλιακούς συλλέκτες, η SolarReserve προτείνει να την ανακατευθύνει σε συσκευές θερμικής αποθήκευσης (πύργους). Ο ενεργειακός πύργος θα δέχεται και θα αποθηκεύει ενέργεια. Η ικανότητα του τηγμένου αλατιού να παραμένει σε υγρή μορφή το καθιστά ιδανικό θερμικό μέσο αποθήκευσης..
Στόχος της εταιρείας είναι να αποδείξει ότι η τεχνολογία της μπορεί να κάνει την ηλιακή ενέργεια μια προσιτή πηγή ενέργειας που λειτουργεί όλο το εικοσιτετράωρο (όπως κάθε εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας από ορυκτά καύσιμα). Το συγκεντρωμένο ηλιακό φως θερμαίνει το αλάτι στον πύργο στους 566°C, το οποίο αποθηκεύεται σε μια γιγάντια μονωμένη δεξαμενή μέχρι να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ατμού για τη λειτουργία του στροβίλου.
Ωστόσο, πρώτα πρώτα.
ΑΡΧΙΚΗ
Ο επικεφαλής τεχνολόγος της SolarReserve, William Gould, έχει αφιερώσει περισσότερα από 20 χρόνια στην ανάπτυξη της τεχνολογίας CSP (συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια) λιωμένου άλατος. Στη δεκαετία του 1990, ήταν διευθυντής έργου για την εγκατάσταση επίδειξης Solar Two που υποστηρίζεται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ στην έρημο Μοχάβε. Μια δεκαετία νωρίτερα, μια δομή δοκιμάστηκε εκεί, η οποία επιβεβαίωσε θεωρητικούς υπολογισμούς σχετικά με τη δυνατότητα εμπορικής παραγωγής ενέργειας με τη χρήση ηλιοστατών. Η πρόκληση του Gould ήταν να αναπτύξει ένα παρόμοιο σχέδιο που χρησιμοποιούσε θερμαινόμενο αλάτι αντί για ατμό και να βρει στοιχεία ότι η ενέργεια θα μπορούσε να διατηρηθεί.
Όταν επέλεξε ένα δοχείο για την αποθήκευση τετηγμένου αλατιού, ο Gould αμφιταλαντεύτηκε ανάμεσα σε δύο επιλογές: έναν κατασκευαστή λεβήτων με εμπειρία σε παραδοσιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ορυκτών καυσίμων και τη Rocketdyne, που κατασκεύαζε πυραυλοκινητήρες για τη NASA. Η επιλογή έγινε υπέρ των επιστημόνων πυραύλων. Εν μέρει επειδή ο Γκουλντ είχε εργαστεί νωρίς στην καριέρα του ως πυρηνικός μηχανικός για τον κατασκευαστικό γίγαντα Bechtel, δουλεύοντας στους αντιδραστήρες San Onofre της Καλιφόρνια. Και πίστευε ότι δεν θα έβρισκε πιο αξιόπιστη τεχνολογία.
Το ακροφύσιο ενός κινητήρα τζετ, από το οποίο διαφεύγουν καυτά αέρια, αποτελείται στην πραγματικότητα από δύο κελύφη (εσωτερικά και εξωτερικά), στα αλεσμένα κανάλια των οποίων αντλούνται συστατικά καυσίμου στην υγρή φάση, ψύχοντας το μέταλλο και κρατώντας το ακροφύσιο από το λιώσιμο. Η εμπειρία της Rocketdyne στην ανάπτυξη παρόμοιων συσκευών και στην εργασία στη μεταλλουργία υψηλής θερμοκρασίας ήταν χρήσιμη κατά την ανάπτυξη τεχνολογίας για τη χρήση λιωμένου αλατιού σε μια ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας.
Το έργο Solar Two των 10 MW λειτούργησε με επιτυχία για αρκετά χρόνια και παροπλίστηκε το 1999, επιβεβαιώνοντας τη βιωσιμότητα της ιδέας. Όπως παραδέχεται ο ίδιος ο Γουίλιαμ Γκουλντ, το έργο είχε κάποια προβλήματα που έπρεπε να λυθούν. Αλλά η βασική τεχνολογία που χρησιμοποιείται στο Solar Two λειτουργεί επίσης σε σύγχρονους σταθμούς όπως οι Crescent Dunes. Το μείγμα νιτρικών αλάτων και οι θερμοκρασίες λειτουργίας είναι πανομοιότυπες, η μόνη διαφορά είναι στην κλίμακα του σταθμού.
Το πλεονέκτημα της τεχνολογίας λιωμένου αλατιού είναι ότι επιτρέπει την παροχή ενέργειας κατόπιν ζήτησης, όχι μόνο όταν λάμπει ο ήλιος. Το αλάτι μπορεί να διατηρήσει τη θερμότητα για μήνες, επομένως η περιστασιακή συννεφιασμένη μέρα δεν επηρεάζει τη διαθεσιμότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, οι εκπομπές του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι ελάχιστες και φυσικά δεν δημιουργούνται επικίνδυνα απόβλητα ως υποπροϊόν της διαδικασίας.
Αρχές εργασίας
Το ηλιακό εργοστάσιο χρησιμοποιεί 10 καθρέφτες (ηλιοστάτες) που εκτείνονται σε 347 εκτάρια (αυτό είναι το μέγεθος των 647,5 και πλέον γηπέδων ποδοσφαίρου) για να συγκεντρώσει το ηλιακό φως σε έναν κεντρικό πύργο, ύψους 900 μέτρων και γεμάτο αλάτι. Αυτό το αλάτι θερμαίνεται από τις ακτίνες του ήλιου στους 195°C και η θερμότητα αποθηκεύεται και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του νερού σε ατμό και τη λειτουργία γεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι καθρέφτες ονομάζονται ηλιοστάτες επειδή ο καθένας μπορεί να γέρνει και να περιστρέφεται για να κατευθύνει με ακρίβεια τη δέσμη φωτός του. Τοποθετημένα σε ομόκεντρους κύκλους, εστιάζουν το φως του ήλιου σε έναν «δέκτη» στην κορυφή του κεντρικού πύργου. Ο ίδιος ο πύργος δεν λάμπει· ο δέκτης είναι μαύρος ματ. Το φαινόμενο λάμψης συμβαίνει ακριβώς λόγω της συγκέντρωσης του ηλιακού φωτός που θερμαίνει το δοχείο. Το καυτό αλάτι ρέει σε μια δεξαμενή από ανοξείδωτο χάλυβα χωρητικότητας 16 χιλιάδων m³.
Ηλιοστάτης
Το αλάτι, το οποίο μοιάζει και ρέει πολύ σαν νερό σε αυτές τις θερμοκρασίες, περνά μέσα από έναν εναλλάκτη θερμότητας για να παράγει ατμό για να λειτουργήσει μια τυπική στροβιλογεννήτρια. Η δεξαμενή περιέχει αρκετό λιωμένο αλάτι για να λειτουργήσει η γεννήτρια για 10 ώρες. Αυτό αντιστοιχεί σε 1100 μεγαβατώρες αποθήκευσης, ή σχεδόν 10 φορές περισσότερο από τα μεγαλύτερα συστήματα μπαταριών ιόντων λιθίου που έχουν εγκατασταθεί για την αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας.
Σκληρός τρόπος
Παρά την υπόσχεση της ιδέας, η SolarReserve δεν μπορεί να πει κανείς ότι σημείωσε επιτυχία. Από πολλές απόψεις, η εταιρεία παρέμεινε μια startup. Αν και η startup είναι ενεργητική και λαμπερή από κάθε άποψη. Εξάλλου, το πρώτο πράγμα που βλέπεις όταν κοιτάς προς το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας Crescent Dunes είναι το φως. Τόσο φωτεινό που είναι αδύνατο να το κοιτάξεις. Η πηγή του φωτός είναι ένας πύργος 195 μέτρων, που υψώνεται περήφανα πάνω από τις ερημικές περιοχές της Νεβάδα περίπου στα μισά του δρόμου μεταξύ της μικρής πόλης του Ρίνο και του Λας Βέγκας.
Πώς έμοιαζε το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας σε διαφορετικά στάδια κατασκευής
2012, έναρξη κατασκευής
2014, το έργο είναι κοντά στην ολοκλήρωση
Δεκέμβριος 2014, το Crescent Dunes είναι σχεδόν έτοιμο για χρήση
Έτοιμος σταθμός
Περίπου μια ώρα με το αυτοκίνητο από εδώ βρίσκεται η περίφημη Περιοχή 51, μια μυστική στρατιωτική εγκατάσταση που αυτό το καλοκαίρι ολόκληρο το Διαδίκτυο απείλησε να καταιγίσει για να «σώσει» εξωγήινους από τα χέρια της αμερικανικής κυβέρνησης. Αυτή η εγγύτητα οδηγεί στο γεγονός ότι οι ταξιδιώτες που βλέπουν μια ασυνήθιστα φωτεινή λάμψη μερικές φορές ρωτούν τους ντόπιους αν έχουν δει κάτι ασυνήθιστο ή ακόμα και εξωγήινο. Και τότε είναι ειλικρινά αναστατωμένοι όταν μαθαίνουν ότι πρόκειται απλώς για μια ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας, που περιβάλλεται από ένα πεδίο καθρεφτών πλάτους σχεδόν 3 χιλιομέτρων.
Η κατασκευή του Crescent Dunes ξεκίνησε το 2011 με δάνεια από την κυβέρνηση και επενδύσεις από την NV Energy, την κύρια εταιρεία κοινής ωφελείας της Νεβάδα. Και το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας κατασκευάστηκε το 2015, περίπου δύο χρόνια αργότερα από το προγραμματισμένο. Αλλά και μετά την κατασκευή, δεν πήγαν όλα ομαλά. Για παράδειγμα, τα δύο πρώτα χρόνια, αντλίες και μετασχηματιστές για ηλιοστάτες, που δεν ήταν αρκετά ισχυροί, συχνά χαλούσαν και δεν λειτουργούσαν σωστά. Ως εκ τούτου, η ισχύς εξόδου στους Crescent Dunes ήταν χαμηλότερη από την προγραμματισμένη τα πρώτα χρόνια λειτουργίας.
Υπήρχε μια άλλη δυσκολία - με τα πουλιά. Πέφτοντας κάτω από το «θέαμα» του συγκεντρωμένου ηλιακού φωτός, το άτυχο πουλί . Σύμφωνα με εκπροσώπους της SolarReserve, το εργοστάσιό τους κατάφερε να αποφύγει την τακτική και μαζική «καύση» των πτηνών. Ένα ειδικό σχέδιο αναπτύχθηκε σε συνεργασία με αρκετούς εθνικούς οργανισμούς για τον μετριασμό ενδεχόμενων απειλών για το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής. Αυτό το πρόγραμμα εγκρίθηκε το 2011 και έχει σχεδιαστεί για να μειώσει τους πιθανούς κινδύνους για τα πουλιά και τις νυχτερίδες.
Αλλά το μεγαλύτερο πρόβλημα για το Crescent Dunes ήταν μια διαρροή σε μια δεξαμενή αποθήκευσης ζεστού αλατιού που ανακαλύφθηκε στα τέλη του 2016. Η τεχνολογία χρησιμοποιεί έναν τεράστιο δακτύλιο που υποστηρίζεται από πυλώνες στο κάτω μέρος της δεξαμενής για να διανέμει το λιωμένο αλάτι καθώς ρέει από ένα δοχείο. Οι ίδιοι οι πυλώνες έπρεπε να συγκολληθούν στο πάτωμα και ο δακτύλιος έπρεπε να μπορεί να κινείται καθώς οι αλλαγές θερμοκρασίας προκαλούν διαστολή/συστολή των υλικών. Αντίθετα, λόγω λάθους των μηχανικών, το όλο θέμα συγκολλήθηκε σφιχτά μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, με τις αλλαγές θερμοκρασίας, ο πυθμένας της δεξαμενής κρεμούσε και διέρρευσε.
Η ίδια η διαρροή λιωμένου αλατιού δεν είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη. Όταν χτύπησε το στρώμα χαλικιού κάτω από τη δεξαμενή, το τήγμα ψύχθηκε αμέσως, μετατρέποντας σε αλάτι. Ωστόσο, η διακοπή λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κράτησε οκτώ μήνες. Μελετήθηκαν τα αίτια της διαρροής, οι υπεύθυνοι του συμβάντος, οι συνέπειες της έκτακτης ανάγκης και άλλα θέματα.
Τα προβλήματα της SolarReserve δεν τελείωσαν εκεί. Η απόδοση του εργοστασίου έπεσε κάτω από τον στόχο το 2018, με μέσο συντελεστή δυναμικότητας 20,3% σε σύγκριση με προγραμματισμένο συντελεστή δυναμικότητας 51,9%, Γ. Ως αποτέλεσμα, το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ (NREL) ξεκίνησε μια 12μηνη μελέτη κόστους το έργο CSP, εστιάζοντας σε ζητήματα απόδοσης και απροσδόκητα κόστη. Ως αποτέλεσμα, η εταιρεία υποβλήθηκε αρχικά σε μήνυση και αναγκάστηκε να αλλάξει διοίκηση, και το 2019 αναγκάστηκαν εντελώς να παραδεχτούν .
Δεν έχει τελειώσει ακόμα
Αλλά και αυτό δεν έβαλε τέλος στην ανάπτυξη της τεχνολογίας. Άλλωστε παρόμοια έργα υπάρχουν και σε άλλες χώρες. Για παράδειγμα, παρόμοιες τεχνολογίες χρησιμοποιούνται στο ηλιακό πάρκο Mohammed bin Rashid Al Maktoum - το μεγαλύτερο δίκτυο ηλιακών σταθμών παραγωγής ενέργειας στον κόσμο, ενωμένο σε έναν ενιαίο χώρο στο Ντουμπάι. Ή, ας πούμε, το Μαρόκο. Υπάρχουν ακόμη περισσότερες ηλιόλουστες μέρες εκεί από ό,τι στις ΗΠΑ, και ως εκ τούτου η απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής θα πρέπει να είναι υψηλότερη. Και τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτό είναι πράγματι έτσι.
Ο πύργος CSP Noor III των 150 MW στο Μαρόκο ξεπέρασε τους στόχους απόδοσης και χωρητικότητας αποθήκευσης κατά τους πρώτους μήνες λειτουργίας του. Και το κόστος χρηματοδότησης έργων αποθήκευσης ενέργειας πύργων είναι σύμφωνο με τις αναμενόμενες προβλέψεις, διαβεβαιώνει ο Xavier Lara, ανώτερος σύμβουλος στο CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Σταθμός ηλεκτροπαραγωγής Noor III
Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής Noor III που τέθηκε σε λειτουργία τον Δεκέμβριο του περασμένου έτους, έχει επιδείξει αξιοσημείωτες επιδόσεις. Το Noor III, που εγκαταστάθηκε από την ισπανική SENER και την κινεζική εταιρεία κατασκευών ενέργειας SEPCO, είναι το μεγαλύτερο επιχειρησιακό εργοστάσιο πύργων στον κόσμο και το δεύτερο που ενσωματώνει την τεχνολογία αποθήκευσης τετηγμένου αλατιού.
Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα ισχυρά πρώιμα δεδομένα απόδοσης του Noor III σχετικά με την απόδοση, την ευελιξία παραγωγής και την ενσωμάτωση αποθήκευσης θα πρέπει να μειώσουν τα ζητήματα αξιοπιστίας του πύργου CSP και της αποθήκευσης και να μειώσουν το κόστος κεφαλαίου για μελλοντικά έργα. Στην Κίνα, η κυβέρνηση έχει ήδη ανακοινώσει ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία 6000 MW CSP με αποθήκευση. Η SolarReserve συνεργάζεται με τον κρατικό όμιλο Shenhua, ο οποίος κατασκευάζει σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, για την ανάπτυξη 1000 MW παραγωγής λιωμένου αλατιού CSP. Θα συνεχίσουν όμως να χτίζονται τέτοιοι πύργοι αποθήκευσης; Ερώτηση.
Ωστόσο, μόλις τις προάλλες, η εταιρεία Heliogen, που ανήκει στον Μπιλ Γκέιτς, ανακοίνωσε την πρόοδό της στη χρήση της συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας. Το Heliogen μπόρεσε να αυξήσει τη θερμοκρασία από 565°C στους 1000°C. Έτσι, ανοίγει η δυνατότητα χρήσης της ηλιακής ενέργειας στην παραγωγή τσιμέντου, χάλυβα και πετροχημικών προϊόντων.
Τι άλλο μπορείτε να διαβάσετε στο blog;
→
→
→
→
→
Εγγραφείτε στο -κανάλι για να μην χάσετε το επόμενο άρθρο! Γράφουμε όχι περισσότερο από δύο φορές την εβδομάδα και μόνο για επαγγελματικούς λόγους. Σας υπενθυμίζουμε επίσης ότι μπορείτε λύσεις cloud Cloud4Y.
Μόνο εγγεγραμμένοι χρήστες μπορούν να συμμετάσχουν στην έρευνα. , Σας παρακαλούμε.
Το εργοστάσιο παραγωγής υγρού αλατιού είναι
-
Τεχνολογία που πεθαίνει
-
Υποσχόμενη σκηνοθεσία
-
Αρχικά ανοησίες
-
Η εκδοχή σας (στα σχόλια)
Ψήφισαν 97 χρήστες. 36 χρήστες απείχαν.
Πηγή: www.habr.com