Päikeseenergia ammutamine ja kasutamine on inimkonna üks olulisemaid saavutusi energeetika vallas. Peamine raskus ei seisne praegu isegi mitte päikeseenergia kogumises, vaid selle salvestamises ja jaotamises. Kui see probleem lahendatakse, võib traditsioonilised fossiilkütuste tööstuse pensionile jätta.
SolarReserve on ettevõte, mis teeb ettepaneku kasutada päikeseelektrijaamades sulasoola ja töötab ladustamisprobleemidele alternatiivse lahenduse kallal. Selle asemel, et kasutada päikeseenergiat elektri tootmiseks ja seejärel päikesepaneelidesse salvestamiseks, teeb SolarReserve ettepaneku suunata see ümber soojussalvestitesse (tornidesse). Energiatorn hakkab energiat vastu võtma ja salvestama. Sulasoola võime püsida vedelal kujul muudab selle ideaalseks termiliseks salvestuskeskkonnaks..
Ettevõtte eesmärk on tõestada, et tema tehnoloogia suudab muuta päikeseenergia taskukohaseks energiaallikaks, mis töötab ööpäevaringselt (nagu iga fossiilkütusel töötav elektrijaam). Kontsentreeritud päikesevalgus soojendab tornis oleva soola temperatuurini 566 °C, mida hoitakse hiiglaslikus isoleeritud paagis, kuni seda kasutatakse turbiini käitamiseks auru tekitamiseks.
Siiski kõigepealt kõigepealt.
Algus
SolarReserve'i peatehnoloog William Gould on rohkem kui 20 aastat töötanud sulasoola CSP (kontsentreeritud päikeseenergia) tehnoloogia väljatöötamisel. 1990. aastatel oli ta Mojave kõrbes asuva USA energeetikaministeeriumi toetatud Solar Two näidisrajatise projektijuht. Kümmekond aastat varem katsetati seal konstruktsiooni, mis kinnitas teoreetilisi arvutusi heliostaatide abil kommertsenergia tootmise võimaluse kohta. Gouldi väljakutse oli välja töötada sarnane disain, mis kasutas auru asemel kuumutatud soola, ja leida tõendeid energia säästmise kohta.
Sulasoola hoidmiseks konteinerit valides valis Gould kahe võimaluse vahel: katlatootja, kellel on kogemusi traditsioonilistes fossiilkütustel töötavates elektrijaamades, ja Rocketdyne, kes valmistas NASA jaoks rakettmootoreid. Valik tehti raketiteadlaste kasuks. Osaliselt seetõttu, et Gould oli oma karjääri alguses töötanud tuumainsenerina ehitushiiglases Bechtelis, töötades California San Onofre reaktorites. Ja ta uskus, et ta ei leia usaldusväärsemat tehnoloogiat.
Reaktiivmootori otsik, millest väljuvad kuumad gaasid, koosneb tegelikult kahest kestast (sisemine ja välimine), mille freesitud kanalitesse pumbatakse vedelas faasis kütusekomponente, jahutades metalli ja hoides otsikut sulamast. Päikeseelektrijaamas sulasoola kasutamise tehnoloogia väljatöötamisel tuli kasuks Rocketdyne'i kogemus sarnaste seadmete väljatöötamisel ja kõrgtemperatuurse metallurgias töötamisel.
10 MW Solar Two projekt toimis edukalt mitu aastat ja lõpetati 1999. aastal, kinnitades idee elujõulisust. Nagu William Gould ise tunnistab, oli projektil probleeme, mis vajasid lahendamist. Kuid Solar Two kasutatav põhitehnoloogia töötab ka kaasaegsetes jaamades, nagu Crescent Dunes. Nitraatsoolade segu ja töötemperatuurid on identsed, erinevus on ainult jaama skaalal.
Sulasoola tehnoloogia eeliseks on see, et see võimaldab voolu tarnida nõudmisel, mitte ainult siis, kui päike paistab. Sool suudab soojust säilitada kuid, mistõttu kohatine pilvine päev ei mõjuta elektri kättesaadavust. Lisaks on elektrijaama heitkogused minimaalsed ja loomulikult ei teki protsessi kõrvalsaadusena ohtlikke jäätmeid.
Tööpõhimõtted
Päikeseelektrijaam kasutab 10 347 peeglit (heliostaati), mis paiknevad 647,5 hektaril (see on üle 900 jalgpalliväljaku suurus), et koondada päikesevalgus 195 meetri kõrgusele ja soolaga täidetud kesktornile. See sool kuumutatakse päikesekiirte toimel temperatuurini 565 °C ja soojus salvestatakse ning seejärel kasutatakse vee auruks muutmiseks ja generaatorite käitamiseks elektri tootmiseks.
Peegleid nimetatakse heliostaatideks, kuna igaüks saab valguskiire täpselt suunamiseks kallutada ja pöörata. Kontsentriliste ringidena paigutatuna suunavad nad päikesevalguse kesktorni ülaosas asuvale "vastuvõtjale". Torn ise ei helenda, vastuvõtja on mattmust. Hõõguv efekt ilmneb just tänu päikesevalguse kontsentratsioonile, mis soojendab anumat. Kuum sool voolab roostevabast terasest mahutisse mahuga 16 tuhat m³.
Heliostaat
Sool, mis nendel temperatuuridel näeb välja ja voolab palju nagu vesi, läbib soojusvahetit, et toota standardse turbogeneraatori töötamiseks auru. Paagis on piisavalt sulasoola, et generaator saaks töötada 10 tundi. See moodustab 1100 megavatt-tundi salvestusruumi ehk ligi 10 korda rohkem kui suurimatel taastuvenergia salvestamiseks paigaldatud liitiumioonakusüsteemidel.
Raske viis
Vaatamata idee lubadusele ei saa öelda, et SolarReserve oleks edu saavutanud. Ettevõte jäi paljuski idufirmaks. Kuigi startup on igas mõttes energiline ja särav. Lõppude lõpuks on Crescent Dunes'i elektrijaama poole vaadates esimene asi, mida näete, valgus. Nii hele, et seda on võimatu vaadata. Valgusallikaks on 195-meetrine torn, mis kõrgub uhkelt Nevada kõrbealade kohal umbes poolel teel Reno väikelinna ja Las Vegase vahel.
Milline nägi elektrijaam välja erinevates ehitusetappides
2012, ehituse algus
2014, projekt on lõpusirgel
Detsember 2014 on Crescent Dunes peaaegu kasutusvalmis
Valmis jaam
Siit umbes tunniajase autosõidu kaugusel asub kuulus Area 51, salajane sõjaväerajatis, mille kogu Internet ähvardas sel suvel tormi lüüa, et "päästa" tulnukaid Ameerika valitsuse käest. See lähedus toob kaasa asjaolu, et reisijad, kes näevad ebatavaliselt eredat sära, küsivad mõnikord kohalikelt elanikelt, kas nad on näinud midagi ebatavalist või isegi võõrast. Ja siis on nad siiralt ärritunud, kui saavad teada, et see on lihtsalt päikeseelektrijaam, mida ümbritseb peaaegu 3 km laiune peegliväljak.
Crescent Dunes'i ehitamine algas 2011. aastal valitsuse laenude ja Nevada peamise kommunaalettevõtte NV Energy investeeringuga. Ja elektrijaam ehitati 2015. aastal, planeeritust umbes kaks aastat hiljem. Kuid ka pärast ehitamist ei läinud kõik libedalt. Näiteks läksid esimesel kahel aastal sageli rikki ja ei töötanud korralikult heliostaatide pumbad ja trafod, mis polnud piisavalt võimsad. Seetõttu oli Crescent Dunes'i võimsus väiksem kui algaastatel kavandatud.
Oli veel üks raskus – lindudega. Kontsentreeritud päikesevalguse vaatevälja sattumine, õnnetu lind . SolarReserve'i esindajate sõnul õnnestus nende elektrijaamal vältida lindude regulaarset ja massilist “tuhastamist”. Koostöös mitme riikliku organisatsiooniga töötati välja eriplaan elektrijaama võimalike ohtude maandamiseks. See programm kiideti heaks 2011. aastal ja selle eesmärk on vähendada võimalikke riske lindudele ja nahkhiirtele.
Kuid Crescent Dunes'i suurim probleem oli 2016. aasta lõpus avastatud kuuma soola mahuti leke. Tehnoloogias kasutatakse paagi põhjas asuvate püloonide toel olevat hiiglaslikku rõngast, mis jaotab sulasoola mahutist voolates. Püloonid ise tuli keevitada põranda külge ja rõngas pidi saama liikuda, kuna temperatuurimuutused põhjustavad materjalide paisumist/kokkutõmbumist. Selle asemel keevitati inseneride vea tõttu kogu asi tihedalt kokku. Selle tulemusena vajus paagi põhi temperatuurimuutuste tõttu alla ja lekkis.
Sulasoola lekkimine ise ei ole eriti ohtlik. Kui see paagi all asuvasse kruusakihti tabas, jahtus sula kohe, muutudes soolaks. Elektrijaama seiskamine venis aga kaheksa kuud. Uuriti lekke põhjuseid, juhtunu eest vastutajaid, hädaolukorra tagajärgi ja muid küsimusi.
SolarReserve'i mured sellega ei lõppenud. Tehase jõudlus langes 2018. aastal alla eesmärgi, mille keskmine võimsustegur oli 20,3%, võrreldes kavandatud võimsusteguriga 51,9%, C. Selle tulemusena alustas USA riiklik taastuvenergia labor (NREL) 12-kuulist kuluuuringut projekti CSP, keskendudes tulemuslikkuse probleemidele ja ootamatutele kuludele. Selle tulemusena kaevati ettevõte esmalt kohtusse ja sunniti juhtkonda vahetama ning 2019. aastal olid nad sunnitud täielikult tunnistama oma .
See pole veel läbi
Kuid isegi see ei lõpetanud tehnoloogia arengut. Sarnaseid projekte on ju ka teistes riikides. Sarnaseid tehnoloogiaid kasutatakse näiteks Mohammed bin Rashid Al Maktoumi päikesepargis – maailma suurimas päikeseelektrijaamade võrgustikus, mis on ühendatud Dubais ühte ruumi. Või ütleme Maroko. Päikesepaistelisi päevi on seal isegi rohkem kui USA-s ja seetõttu peaks elektrijaama kasutegur suurem olema. Ja esimesed tulemused näitavad, et see on tõesti nii.
150 MW CSP Noor III torn Marokos ületas jõudluse ja salvestusvõimsuse eesmärgid oma esimestel töökuudel. CSP Engineering Group Empresarios Agrupadose (EA) vanemkonsultant Xavier Lara kinnitab, et torni energiasalvestusprojektide rahastamise kulud on kooskõlas eeldatavate prognoosidega.
Noor III elektrijaam
Eelmise aasta detsembris kasutusele võetud Noor III elektrijaam on näidanud märkimisväärset jõudlust. Noor III, mille paigaldasid Hispaania SENER ja Hiina energiaehitusettevõte SEPCO, on maailma suurim töötav tornitehas ja teine, mis integreerib sulasoola säilitamise tehnoloogiat.
Eksperdid usuvad, et Noor III jõulised varased jõudlusandmed jõudluse, genereerimise paindlikkuse ja salvestusruumi integreerimise kohta peaksid vähendama CSP torni ja salvestusruumi töökindlusega seotud probleeme ning alandama tulevaste projektide kapitalikulusid. Hiinas on valitsus juba teatanud programmist 6000 MW CSP loomiseks koos salvestusruumiga. SolarReserve teeb koostööd riigile kuuluva Shenhua Groupiga, mis ehitab kivisöel töötavaid elektrijaamu, et arendada 1000 MW CSP sulasoola tootmist. Kuid kas selliseid laotorne ehitatakse edasi? küsimus.
Ent just üleeile teatas Bill Gatesile kuuluv firma Heliogen oma läbimurdest kontsentreeritud päikeseenergia kasutamisel. Heliogen suutis tõsta temperatuuri 565 °C-lt 1000 °C-ni. Seega avaneb võimalus kasutada päikeseenergiat tsemendi, terase ja naftakeemiatoodete tootmisel.
Mida veel blogist lugeda saab?
→
→
→
→
→
Telli meie -kanal, et te järgmisest artiklist ilma ei jääks! Kirjutame mitte rohkem kui kaks korda nädalas ja ainult tööasjades. Samuti tuletame teile meelde, et saate pilvelahendused Cloud4Y.
Küsitluses saavad osaleda ainult registreerunud kasutajad. palun.
Vedelsoola elektrijaam on
-
Surma tehnoloogia
-
Paljutõotav suund
-
Esialgu jama
-
Teie versioon (kommentaarides)
97 kasutajat hääletas. 36 kasutajat jäi erapooletuks.
Allikas: www.habr.com