انرژی خورشیدی شور

استخراج و استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین دستاوردهای بشر در زمینه انرژی است. مشکل اصلی در حال حاضر حتی در جمع آوری انرژی خورشیدی نیست، بلکه در ذخیره و توزیع آن است. اگر بتوان این موضوع را حل کرد، می توان صنایع سنتی سوخت فسیلی را بازنشست کرد.

SolarReserve شرکتی است که استفاده از نمک مذاب در نیروگاه های خورشیدی را پیشنهاد می کند و در حال کار بر روی راه حلی جایگزین برای مشکلات ذخیره سازی است. به جای استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید برق و سپس ذخیره آن در صفحات خورشیدی، SolarReserve پیشنهاد می کند که آن را به دستگاه های ذخیره حرارتی (برج ها) هدایت کند. برج انرژی انرژی را دریافت و ذخیره خواهد کرد. توانایی نمک مذاب برای باقی ماندن به شکل مایع، آن را به یک محیط ذخیره حرارتی ایده آل تبدیل می کند..

هدف این شرکت اثبات این موضوع است که فناوری آن می تواند انرژی خورشیدی را به یک منبع انرژی مقرون به صرفه تبدیل کند که به صورت شبانه روزی کار می کند (مانند هر نیروگاه سوخت فسیلی). نور غلیظ خورشید نمک موجود در برج را تا دمای 566 درجه سانتیگراد گرم می کند، که در یک مخزن عایق غول پیکر ذخیره می شود تا زمانی که از آن برای ایجاد بخار برای راه اندازی توربین استفاده شود.

با این حال، اول چیزها.

شروع

ویلیام گولد، فن‌شناس ارشد SolarReserve، بیش از 20 سال را صرف توسعه فناوری نمک مذاب CSP (نیروی خورشیدی متمرکز) کرده است. در دهه 1990، او مدیر پروژه تأسیسات نمایشی Solar Two تحت حمایت وزارت انرژی ایالات متحده در صحرای Mojave بود. یک دهه قبل از آن، ساختاری در آنجا آزمایش شد که محاسبات نظری در مورد امکان تولید انرژی تجاری با استفاده از هلیواستات ها را تایید کرد. چالش گولد ایجاد طرح مشابهی بود که از نمک گرم شده به جای بخار استفاده می‌کرد و شواهدی مبنی بر حفظ انرژی می‌توان یافت.

هنگام انتخاب ظرفی برای ذخیره نمک مذاب، گولد بین دو گزینه متزلزل شد: تولیدکننده دیگ بخار با تجربه در نیروگاه های سنتی سوخت فسیلی و Rocketdyne که موتورهای موشکی را برای ناسا می ساخت. این انتخاب به نفع دانشمندان موشکی انجام شد. تا حدودی به این دلیل که گولد در اوایل زندگی حرفه ای خود به عنوان مهندس هسته ای برای غول ساخت و ساز Bechtel کار کرده بود و در راکتورهای San Onofre کالیفرنیا کار می کرد. و او معتقد بود که فناوری قابل اعتمادتری پیدا نخواهد کرد.

نازل موتور جت که گازهای داغ از آن خارج می شود، در واقع از دو پوسته (داخلی و بیرونی) تشکیل شده است که در کانال های آسیاب شده اجزای سوخت در فاز مایع پمپ می شود و فلز را خنک می کند و از ذوب شدن نازل جلوگیری می کند. تجربه Rocketdyne در توسعه دستگاه های مشابه و کار در متالورژی با دمای بالا هنگام توسعه فناوری استفاده از نمک مذاب در یک نیروگاه خورشیدی مفید بود.

پروژه 10 مگاواتی سولار دو برای چندین سال با موفقیت کار کرد و در سال 1999 از رده خارج شد و این امر قابل اجرا بودن این ایده را تایید کرد. همانطور که خود ویلیام گولد اعتراف می کند، این پروژه مشکلاتی داشت که باید حل می شد. اما فناوری هسته ای مورد استفاده در Solar Two در ایستگاه های مدرن مانند Crescent Dunes نیز کار می کند. مخلوط نمک های نیترات و دمای عملیاتی یکسان است، تنها تفاوت در مقیاس ایستگاه است.

مزیت فناوری نمک مذاب این است که اجازه می‌دهد برق در صورت نیاز، نه فقط زمانی که خورشید می‌تابد، تحویل داده شود. نمک می‌تواند گرما را برای ماه‌ها حفظ کند، بنابراین روز ابری گاه به گاه تأثیری بر در دسترس بودن برق ندارد. علاوه بر این، انتشار گازهای گلخانه ای نیروگاه حداقل است و البته هیچ زباله خطرناکی به عنوان محصول جانبی این فرآیند ایجاد نمی شود.

اصول کار

این نیروگاه خورشیدی از 10 آینه (هلیوستات) در مساحت 347 هکتار (به اندازه 647,5 زمین فوتبال) استفاده می کند تا نور خورشید را روی یک برج مرکزی به ارتفاع 900 متر و پر از نمک متمرکز کند. این نمک توسط پرتوهای خورشید تا دمای 195 درجه سانتی گراد گرم می شود و گرما ذخیره می شود و سپس برای تبدیل آب به بخار و راه اندازی ژنراتورها برای تولید برق استفاده می شود.

این آینه ها را هلیواستات می نامند زیرا هر کدام می توانند کج شده و بچرخند تا پرتو نور خود را دقیقاً هدایت کنند. آنها که در دایره های متحدالمرکز چیده شده اند، نور خورشید را روی یک "گیرنده" در بالای برج مرکزی متمرکز می کنند. خود برج نمی درخشد؛ گیرنده مشکی مات است. اثر درخشندگی دقیقاً به دلیل غلظت نور خورشید که ظرف را گرم می کند رخ می دهد. نمک داغ به مخزن فولاد ضد زنگ با ظرفیت 16 هزار متر مربع جریان می یابد.

هلیوستات

نمک که در این دماها بسیار شبیه آب به نظر می رسد و جریان دارد، از یک مبدل حرارتی عبور می کند تا بخار تولید کند تا یک توربو ژنراتور استاندارد را راه اندازی کند. مخزن حاوی نمک مذاب کافی برای کارکرد ژنراتور به مدت 10 ساعت است. این میزان ذخیره سازی 1100 مگاوات ساعت یا تقریباً 10 برابر بیشتر از بزرگترین سیستم های باتری لیتیوم یونی است که برای ذخیره انرژی های تجدیدپذیر نصب شده اند.

راه سخت

با وجود وعده این ایده، نمی توان گفت که SolarReserve به موفقیت دست یافته است. از بسیاری جهات، این شرکت یک استارتاپ باقی ماند. اگرچه استارتاپ به تمام معنا پرانرژی و درخشان است. به هر حال، اولین چیزی که وقتی به سمت نیروگاه تپه های هلال می بینید نور است. آنقدر درخشان که نمی توان به آن نگاه کرد. منبع نور یک برج 195 متری است که با افتخار بر فراز مناطق بیابانی نوادا تقریباً در نیمه راه بین شهر کوچک رنو و لاس وگاس بالا آمده است.

نیروگاه در مراحل مختلف ساخت چگونه به نظر می رسید
2012، شروع ساخت

سال 2014، این پروژه نزدیک به اتمام است

دسامبر 2014، Crescent Dunes تقریبا آماده استفاده است

ایستگاه آماده

حدود یک ساعت رانندگی از اینجا، منطقه معروف 51 است، یک مرکز نظامی مخفی که کل اینترنت در تابستان امسال تهدید به طوفان کرد تا بیگانگان را از دست دولت آمریکا "نجات دهد". این نزدیکی به این واقعیت منجر می شود که مسافرانی که درخشش غیرعادی درخشانی را می بینند، گاهی اوقات از ساکنان محلی می پرسند که آیا شاهد چیزی غیرعادی یا حتی بیگانه بوده اند یا خیر. و سپس آنها از اینکه می آموزند که این فقط یک نیروگاه خورشیدی است که توسط میدانی از آینه ها به عرض تقریباً 3 کیلومتر احاطه شده است، صمیمانه ناراحت می شوند.

ساخت Crescent Dunes در سال 2011 با وام های دولت و سرمایه گذاری از NV Energy، شرکت اصلی آب و برق نوادا آغاز شد. و این نیروگاه در سال 2015 و حدود دو سال دیرتر از زمان برنامه ریزی شده ساخته شد. اما حتی پس از ساخت، همه چیز به آرامی پیش نرفت. به عنوان مثال، در دو سال اول، پمپ ها و ترانسفورماتورهای هلیواستات که به اندازه کافی قدرتمند نبودند، اغلب خراب می شدند و به درستی کار نمی کردند. بنابراین، توان خروجی در Crescent Dunes کمتر از برنامه‌ریزی شده در سال‌های اولیه بهره‌برداری بود.

مشکل دیگری وجود داشت - با پرندگان. این پرنده بخت برگشته زیر "مشاهده" نور غلیظ خورشید افتاد تبدیل به خاک شد. به گفته نمایندگان SolarReserve، نیروگاه آنها موفق شد از سوزاندن منظم و دسته جمعی پرندگان جلوگیری کند. یک طرح ویژه با همکاری چندین سازمان ملی برای کاهش هر گونه تهدید احتمالی برای نیروگاه ایجاد شد. این برنامه در سال 2011 تصویب شد و برای کاهش خطرات احتمالی برای پرندگان و خفاش ها طراحی شده است.

اما بزرگترین مشکل برای Crescent Dunes نشتی در مخزن ذخیره نمک داغ بود که در اواخر سال 2016 کشف شد. این فناوری از یک حلقه غول پیکر که توسط دکل‌هایی در پایین مخزن پشتیبانی می‌شود، استفاده می‌کند تا نمک مذاب را در حین جاری شدن از یک مخزن توزیع کند. خود دکل ها باید به کف جوش داده می شدند و حلقه باید بتواند حرکت کند زیرا تغییرات دما باعث انبساط/انقباض مواد می شود. در عوض، به دلیل خطای مهندسان، کل چیز محکم به هم جوش داده شد. در نتیجه با تغییرات دما، کف مخزن آویزان شد و نشتی داشت.

نشت نمک مذاب به خودی خود خطرناک نیست. هنگامی که به لایه شن زیر مخزن برخورد کرد، مذاب بلافاصله سرد شد و به نمک تبدیل شد. با این حال، تعطیلی نیروگاه هشت ماه به طول انجامید. علل نشت، مسئولین حادثه، عواقب اورژانس و سایر موارد مورد بررسی قرار گرفت.

مشکلات SolarReserve به همین جا ختم نشد. عملکرد نیروگاه در سال 2018 با میانگین ضریب ظرفیت 20,3 درصد در مقایسه با ضریب ظرفیت برنامه ریزی شده 51,9 درصد، زیر هدف کاهش یافت. در نتیجه، آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر ایالات متحده (NREL) یک مطالعه هزینه 12 ماهه را آغاز کرد. پروژه CSP، با تمرکز بر مسائل عملکرد و هزینه های غیر منتظره. در نتیجه، ابتدا از این شرکت شکایت شد و مجبور به تغییر مدیریت شدند و در سال 2019 کاملاً مجبور به پذیرش خود شدند. ورشکستگی.

هنوز تمام نشده

اما حتی این نیز به توسعه فناوری پایان نداد. به هر حال، پروژه های مشابهی در کشورهای دیگر وجود دارد. به عنوان مثال، فناوری های مشابه در پارک خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم - بزرگترین شبکه نیروگاه های خورشیدی جهان، که در یک فضای واحد در دبی متحد شده اند، استفاده می شود. یا مثلا مراکش. روزهای آفتابی در آنجا حتی بیشتر از ایالات متحده است و بنابراین راندمان نیروگاه باید بالاتر باشد. و اولین نتایج نشان می دهد که واقعاً چنین است.

برج 150 مگاواتی CSP Noor III در مراکش در چند ماه اول بهره برداری از اهداف عملکرد و ظرفیت ذخیره سازی فراتر رفت. خاویر لارا، مشاور ارشد در گروه مهندسی CSP Empresarios Agrupados (EA) اطمینان می دهد که هزینه تامین مالی پروژه های ذخیره انرژی برج مطابق با پیش بینی های مورد انتظار است.

نیروگاه نور سوم



نیروگاه نور XNUMX که در دسامبر سال گذشته راه اندازی شد، عملکرد قابل توجهی از خود نشان داده است. Noor III که توسط SENER اسپانیا و شرکت ساخت و ساز انرژی چین SEPCO نصب شده است، بزرگترین کارخانه برج عملیاتی جهان و دومین کارخانه ای است که فناوری ذخیره سازی نمک مذاب را یکپارچه می کند.

کارشناسان بر این باورند که داده‌های عملکرد قوی اولیه Noor III در مورد عملکرد، انعطاف‌پذیری تولید و یکپارچه‌سازی ذخیره‌سازی باید مشکلات برج CSP و قابلیت اطمینان ذخیره‌سازی را کاهش دهد و هزینه سرمایه را برای پروژه‌های آینده کاهش دهد. در چین، دولت قبلاً برنامه ای را برای ایجاد 6000 مگاوات CSP با ذخیره سازی اعلام کرده است. SolarReserve با شرکت دولتی Shenhua Group، که نیروگاه های زغال سنگ می سازد، برای توسعه 1000 مگاوات تولید نمک مذاب CSP شریک است. اما آیا ساخت چنین برج های ذخیره سازی ادامه خواهد داشت؟ سوال

با این حال، همین روز پیش، شرکت هلیوژن، متعلق به بیل گیتس، موفقیت خود را در استفاده از انرژی متمرکز خورشیدی اعلام کرد. هلیوژن توانست دما را از 565 درجه سانتیگراد به 1000 درجه سانتیگراد افزایش دهد. بدین ترتیب امکان استفاده از انرژی خورشیدی در تولید سیمان، فولاد و محصولات پتروشیمی باز می شود.

چه چیز دیگری می توانید در وبلاگ بخوانید؟ Cloud4Y

→ راه اندازی تاپ در گنو/لینوکس
→ نفوذگران در خط مقدم امنیت سایبری
→ استارتاپ هایی که می توانند غافلگیر شوند
→ Ecofiction برای محافظت از سیاره
→ امنیت اطلاعات مرکز داده

مشترک ما شوید تلگرام-کانال تا مقاله بعدی را از دست ندهید! ما بیش از دو بار در هفته نمی نویسیم و فقط به صورت تجاری. همچنین به شما یادآوری می کنیم که می توانید تست رایگان راه حل های ابری Cloud4Y.

فقط کاربران ثبت نام شده می توانند در نظرسنجی شرکت کنند. ورود، لطفا.

نیروگاه نمک مایع است

• تکنولوژی در حال مرگ

• جهت امیدوار کننده

• در ابتدا مزخرف

• نسخه شما (در نظرات)

97 کاربر رای دادند. 36 کاربر رای ممتنع دادند.

منبع: www.habr.com