Soolane päikeseenergia

Päikeseenergia toodmine ja kasutamine on üks inimkonna kõige olulisemaid saavutusi energiatootmise valdkonnas. Praegune peamine väljakutse ei seisne enam päikeseenergia kogumises, vaid selle salvestamises ja jaotamises. Kui see probleem suudetakse lahendada, võivad traditsioonilised fossiilkütustel töötavad ettevõtted minna pensionile.

SolarReserve on ettevõte, mis pakub sulanud soola kasutamist päikesejaamades ja teeb tööd lahenduste leidmiseks salvestamise probleemidele. Selle asemel, et kasutada päikeseenergiat elektri tootmiseks ja selle salvestamiseks päikesepaneelidesse, pakub SolarReserve energiat suunata soojuseakumulaatoritesse (torni). Energiatorni funktsioon on energia vastuvõtt ja salvestamine. Sulanud soola võime jääda vedelaks teeb sellest ideaalse vahendi termiliseks salvestamiseks.

Ettevõtte ülesanne on tõestada, et nende tehnoloogia võib muuta päikeseenergia kergesti kätte saadavaks energiaks, mis töötab ööpäevaringselt (nagu mis tahes fossiilkütustel töötav elektrijaam). Kontsentreeritud päikesevalgus kuumutab tornis soola kuni 566 °C ja seda hoitakse hiiglaslikus isoleeritud mahutis, kuni seda kasutatakse auru tootmiseks turbiini käivitamiseks.

Kuid alustame algusest.

Algus

SolarReserve'i peamine tehnoloog, William Gould, on rohkem kui 20 aastat töötanud CSP (kontsentreeritud päikeseenergia) tehnoloogia arendamise kallal sulanud soolaga. 1990ndatel oli ta Solar Two katseinstallatsiooni projekti juht, mis rajati USA energiaosakonna toetusel Mohave kõrbe. Kümme aastat varem testiti seal sama paigaldist, mis kinnitas teoreetilisi arvutusi, et on võimalik kaubanduses energiat toota gheliostaadi abil. Gouldi ülesanne oli välja töötada sarnane projekt, milles kasutatakse auru asemel kuumutatud soola ning leida tõendeid, et energia saab olema salvestatud.

Soola valimise puhul, et valida sulatatud soola mahutavust, kaalus Gould kaht varianti: katlamajade tootjat, kellel on kogemus fossiilkütusel töötavate traditsiooniliste elektrijaamadega, ja ettevõtet Rocketdyne, mis toodab NASA jaoks raketimootoreid. Valik langes raketimootori tootjate kasuks. Osaliselt seetõttu, et Gould töötas oma karjääri alguses insenerina tuumaenergia alal hiiglaslikus ehitusettevõttes Bechtel, mis töötas California San Onofre reaktorite kallal ja arvas, et ei leia usaldusväärsemat tehnoloogiat.

Reaktiivmootori düüs, millest kuumad gaasid välja voolavad, koosneb tegelikult kahest korpusest (sisemisest ja välimisest), mille freesitud kanalites pumbatakse kütuse komponente vedelas faasis, jahutades metalli ja takistades düüsi sulamist. Rocketdyne'i kogemus sarnaste seadmete arendamisel ja kõrgetemperatuurilise metallurgia valdkonnas oli kasulik sulatatud soola tehnoloogia väljatöötamisel päikeseenergiajaamas.

Solar Two projekt, mille võimsus oli 10 MW, töötas edukalt mitu aastat ja lõpetati 1999. aastal, tõestades idee elujõulisust. Nagu William Gould ise tunnistab, olid projektiga seotud mõned probleemid, mis pidid lahendama. Kuid põhitehnoloogia, mida Solar Two-s kasutati, töötab ka tänapäeva jaamades nagu Crescent Dunes. Nitraatsoolade segu ja töötemperatuurid on samad, erinevus seisneb vaid jaama mastaabis.

Sulatatud soola tehnoloogia eelis seisneb selles, et see võimaldab tarnida energiat nõudmisel, mitte ainult siis, kui päike paistab. Soojus võib säilida mitu kuud, seega ei mõjuta mõnikord esinev pilvine päev elektrienergia saadavust. Lisaks on elektrijaama heitkogused minimaalsetes piirides ja loomulikult ei teki ohtlikke jäätmeid, mis on protsessi kõrvaltoode.

Tööprintsiibid

Päikeseelektrijaam kasutab 10 347 peeglit (heliostaati), mis on paigaldatud 647,5 hektarile (see on üle 900 jalgpallivälja), et suunata päikesevalgust 195-meetrisse keskse masti, mille sees on soolane "täidis". See sool kuumeneb päikesekiirte poolt 565 °C-ni, ning soojust hoitakse ja kasutatakse seejärel vee auruks muundamiseks ning generaatorite töötamiseks, mis toodavad elektrit.

Peegleid kutsutakse heliostaate, kuna igaüht neist saab kallutada ja pöörata, et täpselt suunata oma valguskiirt. Üksnes kontsentrilistesse ringidesse paigutatud, suunavad nad päikesevalgust "vastuvõtja" suunas, mis asub keskse masti tipus. Ise mast ei kiirga valgust, vastuvõtja on tuhmmust musta värvi. Kiirguse efekt tekib just päikesekiirte kontsentratsiooni tõttu, mis kuumutavad mahutit. Kuum sool voolab 16 tuhande m³ roostevabast terasest reservuaari.

Heliostaat

Temperatuuridel, kus sool näeb välja ja voolab peaaegu nagu vesi, läbib see soojusvahetit, et toota aur tavalise turbiinigeneraatori jaoks. Mahutis on piisavalt sulanud soola, et generaator saaks töötada 10 tundi. See tähendab 1100 megavatt-tundi salvestust, või peaaegu 10 korda rohkem kui suurimad ioonliitiumakude süsteemid, mis on paigaldatud taastuva energia talletamiseks.

Raske tee

Kuigi idee tundub perspektiivikas, ei saa öelda, et SolarReserve oleks saavutanud edu. Paljuski jäi ettevõte stardietappi. Kuid stardiaktiivne ja särav kõigis mõtetes. Sest esimene asi, mida sa näed, vaadates Crescent Dunes elektrijaama, on valgus. Nii eredalt, et sellele on võimatu otse vaadata. Valguse allikas on 195-meetrine mast, uhkelt kõrgendatud Nevada kõrbepiirkondades, umbes poolel teel väiksest Reno linnast Las Vegasese.

Kuidas elektrijaam nägi välja erinevatel ehitusetappidel
2012. aasta, ehituse algus

2014. aasta, projekt on lõppjärgus

Detsember 2014, Crescent Dunes on peaaegu töövalmis

Valmis jaam

Siin umbes tunni sõidu kaugusel asub kuulus 51. tsoon, salajane sõjaväeobjekt, mida suvel ähvardas rünnata kogu internet, et «päästa» tulnukad Ameerika valitsuse käest. Selline naabruskond põhjustab seda, et reisijad, kes näevad erakordselt eredat valgust, küsivad kohalikelt, kas nad on võib-olla tunnistajateks millelegi ebatavalisele või isegi tulnukate tegevusele. Ja seejärel on nad siiralt pettunud, kui saavad teada, et see on lihtsalt päikeseenergiasüsteem, mida ümbritseb peaaegu 3 km laiune peeglite väli.

Crescent Dunes'i ehitus algas 2011. aastal tänu riigi laenudele ja NV Energy investeeringutele, Nevadas asuvale peamisele kommunaalteenuste ettevõttele. Elektrijaam valmis 2015. aastal, umbes kaks aastat pärast kavandatud tähtaega. Kuid isegi pärast ehitust ei kulgenud kõik sujuvalt. Näiteks esimesel kahel aastal purunesid ja ei töötanud korralikult tihti pumpade ja goliathide jaoks mõeldud trafod, mis olid ebapiisavalt võimsad. Seetõttu oli Crescent Dunes'i väljundvõimsus esimesel tegevusaastal planeeritust madalam.

Oli veel üks probleem — linnud. Sattudes kontsentreeritud päikesevalguse «sihtmärkidesse», muutus õnnetu lind tuhaks. SolarReserve'i esindajate sõnul õnnestus nende elektrijaamal vältida regulaarselt ja ulatuslikult linnud «krematooriumisse» saatmist. Koostöös mitme riikliku organisatsiooniga töötati välja spetsiaalne plaan, mis võimaldab leevendada võimalikke ohte jaamale. See programm kiideti heaks 2011. aastal ja on mõeldud potentsiaalse riski vähendamiseks lindude ja nahkhiirte jaoks.

Kuid Crescent Dunes'i suurim probleem oli 2016. aasta lõpus avastatud lekkimine kuuma soola hoidmispaagis. Tehnoloogia kohaselt jaotab hiiglaslik rõngas, millel on tugipostid paagi põhjas, sulatatud soola vastuvõtjast väljavoolu käigus. Tugipostid pidi olema keevitatud põrandale ja rõngas pidi võimaldama nihkumist, sest temperatuurimuutused põhjustavad materjalide paisumist/kokkutõmbumist. Selle asemel, inseneride vea tõttu, keevitati kõik kokku tugevalt. Tulemusena deformeerus paagi põhi ja lekib temperatuuri muutumisel.

Sulavee sulak, sulat sulat sullavak soond in lugin tan on suloamida salt io so'ku naturdiehe kas. São tule he gon'i geen sallowim sholoka sappersan salation. Rasa per maise loo soajindak ledgentelecti mid vokun se horadhabi kumakuten chai irrah assiro bhet tay ch'dule rbutana saikhleht rate og ricm appellate ta shod nurja ho.

SolarReserve'i mured ei uvandrami vylsean ei sorowe kasvi ei tahest se. Solarvilleie san' eetur soori ogatu sula veiat sodest kotinalar veil staba rram u landasi zzihos loipes; aituitai, nga gi erea sap tanchin, gavi 20,3% gavi 51,9% lai lohin iseog timviyla par allonsbasqi nGuyoh vo landiel. Taarasi NREL gi'i falu umsighin ke kopzh noor zi sialy sesai se iroidhuorinkei og nasi pere andash esert rekden. bankrot.

Tänne ei oo kuuksa elassikadu

Aga isegi see ei pane hukku tehnoloogia arengule. On olemas sarnased projektid ka teistes riikides. Näiteks kasutatakse sarnaseid tehnoloogiaid Muhamed ibn Rashada Al Maktoumi nimelises päikesepargis – suurimas maailmas ühendatud päikesejaamade võrgustikus Dubais. Või näiteksMarokos. Seal on veelgi enam päikesepäevi kui Ameerikas ja seetõttu peaks jaama tõhusus olema samuti kõrgem. Esialgsed tulemused näitavad tõepoolest, et see on nii.

Maroko 150 MW CSP Noor III torni tootlikkus ületas esialgsed ootused esimesel kuudel tegevuses. Samal ajal kinnitab Ksavje Lara, Empresarios Agrupados (EA) CSP insenerigrupp juhtivkonsultant, et energiasalvestuse projekti rahastamise kulud vastavad ootustele.

Noor III jaam



Möödunud aasta detsembris avatud Noor III jaam näitab erakordset tootlikkust. Noor III, mille on paigaldanud Hispaania SENER ja Hiina energiatehnoloogia ehituskorporatsioon SEPCO, on maailma suurim töötav torni jaam ning teine, integreeritud sulatatud soola salvestustehnoloogiaga.

Ekspertide arvates peaks Noor III jõudluse, tootmispaindlikkuse ja salvestusintegraatsiooni usaldusväärsete varaste andmete kasutamine vähendama CSP-tornide ja salvestusmahutite usaldusprobleeme ning alandama tulevaste projektide kapitalikulusid. Hiinas on valitsus juba teatanud 6000 MW CSP salvestusprogrammide käivitamisest. SolarReserve teeb koostööd riikliku ettevõtte Shenhua Groupiga, mis tegeleb söeenergijaamade ehitamisega, et arendada 1000 MW sulatatud soola CSP tootmist. Kuid kas selliseid salvestustorne hakatakse ka edaspidi ehitama? Küsimus.

Kuid just hiljuti teatas Bill Gatesi omanduses olev Heliogen oma läbimurdest kontsentreeritud päikesenergia kasutuses. Heliogen suutis tõsta temperatuuri 565 °C-lt 1000 °C-le. See avas võimaluse kasutada päikesenergia tootmises tsementi, terast ja naftakeemilisi tooteid.

Millest veel huvitavat lugeda blogis Cloud4Y

→ Seame GNU/Linuxis top’i.
→ Pentesterid küberkaitse eesliinil
→ Startupid, mis võivad üllatada
→ Eko-fantastika planeedi kaitsmisel.
→ Andmete turvalisus andmekeskustes

Telli meie Telegram-kanal, et mitte jääda ilma järgmise artikli lugemisest! Kirjutame mitte sagedamini kui kaks korda nädalas ja ainult asjakohaselt. Meelde tuletame ka, et saate tasuta proovida Cloud4Y pilvelahendusi.

Ainult registreeritud kasutajad saavad küsitluses osaleda. Logige sisse, palun.

Vedelasoolajõujaam on

• Häviv tehnoloogia

• Tulevikusuundumus

• Alguses nonsense

• Teie variant (kommentaarides)

97 kasutajat hääletas. 36 kasutajat jäid erapooletuks.

Allikas: habr.com