Soolane päikeseenergia

Päikeseenergia kasutamine ja selle ära kasutamine on inimkonna suurimate saavutuste seas energiatootmise valdkonnas. Peamine probleem ei ole enam päikeseenergia kogumine, vaid selle salvestamine ja jaotamine. Kui see probleem lahendatakse, saavad traditsioonilised fossiilkütuste jahutusjaamad pensionile jääda.

SolarReserve on ettevõte, mis pakub sulatatud soola kasutamist päikeseelektrijaamades ning töötab alternatiivsete lahenduste kallal salvestamise probleemide lahendamiseks. Selle asemel, et kasutada päikeseenergiat elektri tootmiseks ja seejärel salvestada seda päikesepaneelidesse, pakub SolarReserve suunata energia soojusakudele (tornidele). Energiatorn saab energiat ka koguda. Sulatatud soola võime jääda vedelikuna teeb sellest ideaalse vahendi soojuslikuks salvestamiseks.

Ettevõtte eesmärk on tõestada, et nende tehnoloogia võib muuta päikeseenergia kergesti kättesaadavaks 24/7 (nagu igas fossiilkütuseid kasutavas elektrijaamas). Kontsentreeritud päikesevalgus kuumutab tornis soola temperatuurini 566 °C, ja see salvestatakse hiiglaslikus isoleeritud mahutis, kuni see kasutatakse auru tootmiseks turbiini käivitamiseks.

Kuid kõigepealt asja algusest.

Algus

SolarReserve'i peatehnoloog William Gould on rohkem kui 20 aastat pühendanud sulatatud soolaga CSP (kontsentreeritud päikeseenergia) tehnoloogia arendamisele. 1990ndatel oli ta projekti Solar Two, mis ehitati USA energiaministeeriumi toetusel Mohave kõrbes, juht. Kümme aastat varem testiti seal sama infrastruktuuri, mis kinnitas teoreetilisi arvutusi, võimaluse kohta toota energiat g heliostaatide abil. Gouldi ülesanne oli välja töötada sarnane projekt, kus auru asemel kasutatakse kuumutatud soola, ning leida tõendeid, et energiat saab salvestada.

Sulatatud soola salvestamiseks konteineri valimisel kõhkles Gould kahe võimaluse vahel: katlakütuste tootja, millel on kogemused fossiilkütuseid kasutavatel jaamadel, ja Rocketdyne'i, kes tootis NASA-le raketimootoreid. Valik langes raketitehase kasuks. Osaliselt seetõttu, et oma karjääri alguses töötas Gould insenerina tuumaenergeetikas Bechteli korporatsioonis, kes tegeles Kalifornia San Onofre reaktoritega. Ta arvas, et ei leia usaldusväärsemat tehnoloogiat.

Raketimootori düüs, millest kuumad gaasid välja voolavad, koosneb tegelikult kahest rõngast (sisemisest ja välisest), mille freesitud kanalites pumbatakse vedelas faasis kütuse komponente, jahutades metalli ja hoides düüsi sulamisest eemal. Rocketdyne'i kogemus sarnaste seadmete arendamisel ja kõrge temperatuuri metallurgia alal kasutas ära sulatatud soola kasutamise tehnoloogia arendamisel päikeseelektrijaamas.

Projekt Solar Two, mille võimsus on 10 MW, töötas edukalt mitu aastat ja suleti 1999. aastal, tõestades idee elujõud. Küll aga tunnistab William Gould, et projektiga kaasnes teatud probleeme, mis tuli lahendada. Kuid peamine tehnoloogia, mida Solar Two-s kasutati, töötab ka tänapäevaste jaamade, nagu Crescent Dunes, juures. Nitraatsoolade segu ja töötemperatuurid on identsed, erinevuseks on ainult jaama suurus.

Sulatatud soola kasutamise tehnoloogia eeliseks on, et see võimaldab toodetavat energiat tarnida nõudmisel, mitte ainult siis, kui päike paistab. Sool suudab hoida soojust kuni mitu kuud, seega ei mõjuta mõnikord ette tulev pilvine päev elektri kättesaadavust. Lisaks on elektrijaama heitmed minimaalsed ja muidugi pole protsessi kõrvalsaadusena ohtlikke jäätmeid.

Tööpõhimõtted

Päikeseelektrijaam kasutab 10 347 peeglit (heliostaati), mis on paigaldatud 647,5 hektarile (üle 900 jalgpalli väljaku), et koondada päikesevalgust 195 meetri kõrgusele kesksele torni, mis on täidetud soola "täidisega". See sool kuumutatakse päikesekiirte abil temperatuurini 565 °C ning soojust hoitakse ja kasutatakse seejärel vee aurustamiseks ning generaatorite tööks, mis toodavad elektrit.

Peeglid, mida nimetatakse heliostaatideks, võivad igaüks kallutada ja pöörata, et täpselt suunata oma valguskiir. Koncentraatsete ringide kaudu paigutatuna fokuseerivad nad päikesevalgust "vastuvõtjale" kesktornis. Torn ise ei kiirga valgust, vastuvõtja on mati musta värvusega. Sädelus tekib just päikesevalguse kontsentratsiooni tõttu, mis soojendab konteinerit. Kuumsool voolab roostevabast terasest reservuaari, mille maht on 16 000 m³.

Heliostaat

Sool, mis nendel temperatuuridel näeb välja ja voolab peaaegu nagu vesi, läbib soojusvahetit, et toota auru, mis toidab tavalist turbiinigeneraatorit. Mahutis on piisavalt sulatatud soola generaatori tööks 10 tunniks. See on 1100 megavatt-tundi salvestust, mis on peaaegu 10 korda rohkem kui suurimad ioonliitiumakude süsteemid, mis on paigaldatud taastuvenergia salvestamiseks.

Raske tee

Kuigi idee tundub paljutõotav, ei saa öelda, et SolarReserve oleks saavutanud edu. Paljuski jäi ettevõte startupiks. Kuid see oli start-up, mis on energiline ja elav igas mõttes. Esimene asi, mida näete, kui vaatate Crescent Dunesi elektrijaama poole, on valgus. Nii ereda, et sellele on peaaegu võimatu vaatama vaadata. Valguse allikaks on 195-meetrine torn, uhkelt kõrguv Nevada kõrbe aladel, umbes poole tee peal väikesest linnast Reno ja Las Vegasest.

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

2014. aasta, projekt on valmimise lähedal

Detsember 2014, Crescent Dunes on peaaegu käivitatud

Valmis jaam

Kuskil tunni sõidu kaugusel asub kuulus 51. tsoon, salajane sõjaväe objekt, mida suvel lubati Internetis rünnata, et "päästa" maaväline elu USA valitsuse käest. Selline naabrus viib sageli totravate reisijateni, kes on näinud erakordselt ereda kiirguse, küsivad kohalikelt, kas nad on saanud tunnistajaks millestki erakordsest või isegi maavälisest. Ja seejärel on nad siiralt pettunud, kui saavad teada, et see on lihtsalt päikeseelektrijaam, mille ümber on peeglite ala, mille laius on peaaegu 3 km.

Crescent Dunesi ehitus algas 2011. aastal valitsuse laenude ja NV Energy, Nevada peamise kommunaalettevõtte, investeeringute toel. Elektrijaam rajati 2015. aastal, umbes kaks aastat hiljem kui plaanitud. Kuid isegi pärast ehitamist ei läinud kõik sujuvalt. Näiteks esimestel kahel aastal purunesid ja ei töötanud korralikult heliostaatide pumbad ja transformaatorid, mis olid ebapiisavalt võimsad. Seetõttu oli Crescent Dunesi väljundvõimsus esimestel tegevus aastatel madalam kui plaanitud.

OLi ka veel üks probleem – lindudega. Kui õnnetu lind sattus kontsentreeritud päikesevalgustuse "sihtmärki", muutis tuhaks. SolarReserve'i esindajate sõnul on nende elektrijaamadel õnnestunud vältida regulaarset ja massilist linnu "krematooriumi". Koostöös mitmete riiklike organisatsioonidega töötati välja spetsiaalne plaan, mis aitab leevendada võimalikke ohte elektrijaamale. See programm kinnitati 2011. aastal ning on suunatud lindude ja nahkhiirte potentsiaalse riski vähendamiseks.

Ent Crescent Dunesi suurim probleem oli kuuma soola ladustamiseks mõeldud reservuaari lekkimine, mis avastati 2016. aasta lõpus. Tehnoloogia kohaselt jagab tohutu rõngas, mis toetub reservuaari põhjas asuvatele postidele, sulatatud soola vastuvõtjast voolates. Postid pidid olema keevitatud põranda külge, ja rõngal pidi olema liikumisvõime, kuna temperatuurimuutused põhjustavad materjalide paisumist/kokkutõmbumist. Selle asemel keevitati kõik see vale tõttu inseneride poolt kindlalt kokku. Tulemusena muutus reservuaari põhi temperatuuri muutudes ning lekib.

Isegi sulatatud soola leke ei kujuta endast tõsist ohtu. Kui see jõudis reservuaari alla asuvasse kruusakihti, külmus sulatamine kohe maha ja muutus soolaks. Siiski kesti elektrijaama peatamine kaheksa kuud. Uuriti lekke põhjuseid, süüdlasi sellesse juhtumisse ja teisi küsimusi.

SolarReserve'i probleemid ei piirdu sellega. Elektrijaama tootlikkus oli 2018. aastal plaanitust madalam, keskmine võimsuskoefitsient jäi 20,3% peale, võrreldes plaanitud 51,9%-ga. Selle tulemusena alustas USA taastuvenergia riiklik laboratoorium (NREL) 12-kuulist CSP projekti kulude uurimist, keskendudes tootmisprobleemidele ja ettenägematutele kuludele. Lõppkokkuvõttes esitati algselt ettevõttele hagi ja sunditi juhatus vahetama, kuid 2019. aastal pidi see isegi pankrotti kuulutama. pankrotti.

See ei ole aga veel lõpp.

Kuid isegi see ei viimistle tehnoloogia arengut. Sarnaseid projekte leidub ka teistes riikides. Näiteks on sarnased tehnoloogiad kasutusel Mohammed ibn Rashid Al Maktoumi nimelises päikesepargis — maailma suurimas päikeseelektrijaamade võrgus, mis on koondatud ühte ruumi Dubais. Või Marokos. Seal on päikesepäevi rohkem kui Ameerikas, mistõttu peaks ka elektrijaama efektiivsus olema kõrgem. Esimesed tulemused näitavad, et see ongi nii.

CSP torn Noor III, mille võimsus on 150 MW, ületas Marokos esimesed kuud käivitamisel plaanitud tootmis- ja salvestusnäitajad. Ahnkuse projektide rahastamiskulud vastavad oodatud prognoosidele, kinnitab Ksavje Lara, CSP konsultant ettevõttes Empresarios Agrupados (EA).

Elektrijaam Noor III



Möödunud aasta detsembris käivitatud Noor III elektrijaam näitab silmapaistvat tootlikkust. Noor III, mille on paigaldanud Hispaania ettevõte SENER ja Hiina energiatehnoloogia ehitusettevõte SEPCO, on maailma suurim töötav tornijaam ja teine suurim sulatatud soola salvestustehnoloogia integratsioonis.

Eksperdid usuvad, et Noor III varajased usaldusväärsed andmed tootlikkuse, genereerimise paindlikkuse ja salvestustehnoloogia integratsiooni osas peaksid vähendama CSP-tornide ja salvestustehnoloogia usaldusväärsuse probleeme ning vähendama tulevaste projektide kapitalikulusid. Hiinas on valitsus juba kuulutanud välja programmi 6000 MW CSP loomisega salvestustehnusega. SolarReserve teeb koostööd riikliku ettevõtte Shenhua Groupiga, mis ehitab kivisöel töötavaid elektrijaamu, et välja töötada 1000 MW sulatatud soola CSP tootmist. Kuid kas selliseid salvestustorne hakatakse edaspidi ehitama? Küsimus.

Samuti teatas Hiljakene, Bill Gatesile kuuluva ettevõtte Heliogen, et nad saavutasid läbimurde kontsentreeritud päikeseenergia kasutamisel. Heliogen suutis tõsta temperatuuri 565 °C-lt 1000 °C-le. Seeläbi avavad nad võimalused kasutada päikeseenergiat tsementide, terase ja naftakeemiliste toodete tootmisel.

Mida veel huvitavat blogis lugeda Cloud4Y

→ Seadistame top GNU/Linuxis
→ Pentesterid küberturvalisuse esirinnas
→ Algatused, mis suudavad üllatada
→ Ökofantaasia planeedi kaitseks
→ Andmete keskuse infoturve

Liituge meiega Telegram-kanal, et mitte jääda ilma järgmise artikli lugemisest! Kirjutame mitte sagedamini kui kaks korda nädalas ja ainult asjakohaselt. Samuti tuletame meelde, et saate tasuta testida Cloud4Y pilve lahendusi.

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

Vedela soolaga elektrijaam on

• hääbuv tehnoloogia

• paljutõotav suund

• Alguses täielik jaburus

• Teie variant (kommentaarides)

Hääletas 97 kasutajat. Jätkus 36 kasutajat.

Allikas: habr.com