Aurinkoenergian talteenotto ja käyttö on yksi tärkeimmistä ihmisen saavutuksista energian kannalta. Suurin vaikeus ei ole nyt edes aurinkoenergian keräämisessä, vaan sen varastoinnissa ja jakelussa. Jos tämä ongelma voidaan ratkaista, perinteiset fossiilisten polttoaineiden teollisuudenalat voidaan vetää eläkkeelle.
SolarReserve on yritys, joka ehdottaa sulan suolan käyttöä aurinkovoimaloissa ja etsii vaihtoehtoista ratkaisua varastointiongelmiin. Sen sijaan, että aurinkoenergiaa käytettäisiin sähkön tuottamiseen ja sen jälkeen varastoimiseen aurinkopaneeleihin, SolarReserve ehdottaa sen ohjaamista uudelleen lämpövarastoihin (torniin). Energiatorni vastaanottaa ja varastoi energiaa. Sulan suolan kyky pysyä nestemäisessä muodossa tekee siitä ihanteellisen lämpövarastointiaineen..
Yrityksen tavoitteena on todistaa, että sen teknologialla voidaan tehdä aurinkoenergiasta edullinen energialähde, joka toimii ympäri vuorokauden (kuten mikä tahansa fossiilisten polttoaineiden voimalaitos). Väkevä auringonvalo lämmittää tornissa olevan suolan 566 °C:seen, jota säilytetään jättiläismäisessä eristettyssä säiliössä, kunnes sitä käytetään höyryn tuottamiseen turbiinin pyörittämiseksi.
Ensimmäiset asiat kuitenkin ensin.
alku
SolarReserven pääteknologi William Gould on käyttänyt yli 20 vuotta sulan suolan CSP-teknologian (concentrated solar power) kehittämiseen. 1990-luvulla hän oli projektipäällikkönä Yhdysvaltain energiaministeriön tukemassa Solar Two -esittelylaitoksessa Mojaven autiomaassa. Vuosikymmen aiemmin siellä testattiin rakennetta, joka vahvisti teoreettiset laskelmat mahdollisuudesta kaupallista energiantuotantoa heliostaatteja käyttämällä. Gouldin haasteena oli kehittää samanlainen malli, jossa käytettiin lämmitettyä suolaa höyryn sijaan, ja löytää todisteita energian säästämisestä.
Valitessaan säiliötä sulan suolan varastointiin Gould valitsi kahden vaihtoehdon välillä: kattiloiden valmistaja, jolla on kokemusta perinteisistä fossiilisten polttoaineiden voimalaitoksista, ja Rocketdyne, joka valmisti rakettimoottoreita NASA:lle. Valinta tehtiin rakettitutkijoiden hyväksi. Osittain siksi, että Gould oli työskennellyt uransa alussa ydininsinöörinä rakennusjätti Bechtelissä Kalifornian San Onofren reaktoreissa. Ja hän uskoi, ettei hän löytäisi luotettavampaa tekniikkaa.
Suihkumoottorin suutin, josta kuumat kaasut karkaa, koostuu itse asiassa kahdesta kuoresta (sisä- ja ulkokuoresta), joiden jyrsittyihin kanaviin pumpataan nestefaasissa polttoainekomponentteja, jotka jäähdyttävät metallia ja estävät suuttimen sulamisen. Rocketdynen kokemus vastaavien laitteiden kehittämisestä ja korkean lämpötilan metallurgiassa työskentelystä auttoi kehitettäessä teknologiaa sulan suolan käyttämiseksi aurinkovoimalassa.
10 MW Solar Two -projekti toimi menestyksekkäästi useiden vuosien ajan ja poistettiin käytöstä vuonna 1999, mikä vahvisti idean kannattavuuden. Kuten William Gould itse myöntää, projektissa oli joitain ongelmia, jotka piti ratkaista. Mutta Solar Twossa käytetty ydintekniikka toimii myös nykyaikaisilla asemilla, kuten Crescent Dunes. Nitraattisuolojen seos ja käyttölämpötilat ovat identtiset, ainoa ero on aseman mittakaavassa.
Sulan suolatekniikan etuna on, että se mahdollistaa sähkön toimittamisen tarpeen mukaan, ei vain auringon paistaessa. Suola voi säilyttää lämpöä kuukausia, joten satunnainen pilvinen päivä ei vaikuta sähkön saatavuuteen. Lisäksi voimalaitoksen päästöt ovat minimaaliset, eikä prosessin sivutuotteena tietenkään synny vaarallista jätettä.
Työperiaatteet
Aurinkovoimala käyttää 10 347 peiliä (heliostaattia) 647,5 hehtaarilla (eli yli 900 jalkapallokentän kokoa) keskittääkseen auringonvalon 195 metriä korkeaan ja suolalla täytettyyn keskustorniin. Auringon säteet lämmittävät tämän suolan 565 °C:seen ja lämpö varastoidaan ja käytetään sitten veden muuntamiseen höyryksi ja generaattoreiden käyttämiseen sähkön tuottamiseksi.
Peilejä kutsutaan heliostaateiksi, koska jokainen voi kallistaa ja kiertää suunnatakseen valonsäteen tarkasti. Ne on järjestetty samankeskisiin ympyröihin ja keskittävät auringonvalon keskitornin huipulla olevaan "vastaanottimeen". Itse torni ei hehku, vastaanotin on mattamusta. Hehkuvaikutus syntyy juuri säiliötä lämmittävän auringonvalon pitoisuuden vuoksi. Kuuma suola virtaa ruostumattomasta teräksestä valmistettuun säiliöön, jonka tilavuus on 16 tuhatta m³.
Heliostaatti
Suola, joka näyttää ja virtaa paljon kuin vesi näissä lämpötiloissa, kulkee lämmönvaihtimen läpi tuottaakseen höyryä tavallisen turbogeneraattorin pyörittämiseksi. Säiliössä on tarpeeksi sulaa suolaa generaattorin käyttämiseen 10 tunnin ajan. Tämä vastaa 1100 10 megawattituntia varastointia eli lähes XNUMX kertaa enemmän kuin suurimmat uusiutuvan energian varastointiin asennetut litiumioniakkujärjestelmät.
Kova tapa
Idean lupauksesta huolimatta SolarReserven ei voida sanoa onnistuneen. Yritys pysyi monella tapaa startup-yrityksenä. Vaikka startup onkin energinen ja valoisa kaikin puolin. Loppujen lopuksi ensimmäinen asia, jonka näet, kun katsot kohti Crescent Dunes -voimalaa, on valo. Niin kirkas, että sitä on mahdotonta katsoa. Valonlähde on 195-metrinen torni, joka kohoaa ylpeänä Nevadan aavikkoalueiden yläpuolelle suunnilleen Renon pikkukaupungin ja Las Vegasin puolivälissä.
Miltä voimalaitos näytti rakentamisen eri vaiheissa
2012, rakentamisen aloitus
2014, projekti on lähes valmis
Joulukuussa 2014 Crescent Dunes on melkein käyttövalmis
Valmis asema
Noin tunnin ajomatkan päässä täältä on kuuluisa Area 51, salainen sotilaslaitos, jonka koko Internet uhkasi hyökätä tänä kesänä "pelastaakseen" muukalaisia Yhdysvaltain hallituksen käsistä. Tämä läheisyys johtaa siihen, että epätavallisen kirkkaan hehkun näkevät matkustajat kysyvät joskus paikallisilta asukkailta, ovatko he nähneet jotain epätavallista tai jopa vierasta. Ja sitten he ovat vilpittömästi järkyttyneitä kuullessaan, että tämä on vain aurinkovoimala, jota ympäröi lähes 3 km leveä peilikenttä.
Crescent Dunesin rakentaminen aloitettiin vuonna 2011 valtion lainoilla ja NV Energyn, Nevadan tärkeimmän sähköyhtiön, investoinneilla. Ja voimalaitos rakennettiin vuonna 2015, noin kaksi vuotta suunniteltua myöhemmin. Mutta rakentamisen jälkeenkään kaikki ei mennyt sujuvasti. Esimerkiksi kahden ensimmäisen vuoden aikana heliostaattien pumput ja muuntajat, jotka eivät olleet tarpeeksi tehokkaita, menivät usein rikki eivätkä toimineet kunnolla. Siksi Crescent Dunesin teho oli suunniteltua pienempi toiminnan alkuvuosina.
Oli toinenkin vaikeus - lintujen kanssa. Joutuessaan keskittyneen auringonvalon "näkemään" onneton lintu . SolarReserven edustajien mukaan heidän voimalaitoksensa onnistui välttämään lintujen säännöllisen ja joukkohautauksen. Yhdessä useiden kansallisten järjestöjen kanssa laadittiin erityinen suunnitelma voimalaitoksen mahdollisten uhkien lieventämiseksi. Tämä ohjelma hyväksyttiin vuonna 2011, ja se on suunniteltu vähentämään mahdollisia riskejä linnuille ja lepakoille.
Mutta Crescent Dunesin suurin ongelma oli vuoto kuuman suolan varastosäiliössä, joka löydettiin vuoden 2016 lopulla. Tekniikka käyttää jättimäistä rengasta, jota säiliön pohjassa tukevat pylväät jakamaan sulaa suolaa, kun se virtaa astiasta. Itse pylväät piti hitsata lattiaan, ja renkaan piti pystyä liikkumaan, kun lämpötilan muutokset saavat materiaalit laajenemaan/kutistumaan. Sen sijaan insinöörien virheen vuoksi koko juttu hitsattiin tiukasti yhteen. Seurauksena lämpötilan muutosten myötä säiliön pohja painui ja vuoti.
Itse sulan suolan vuotaminen ei ole erityisen vaarallista. Kun se osui säiliön alla olevaan sorakerrokseen, sulate jäähtyi välittömästi ja muuttui suolaksi. Voimalaitoksen seisokki kesti kuitenkin kahdeksan kuukautta. Vuodon syitä, tapahtumasta vastuussa olevia, hätätilanteen seurauksia ja muita asioita selvitettiin.
SolarReserven ongelmat eivät päättyneet tähän. Laitoksen suorituskyky jäi alle tavoitteen vuonna 2018, ja keskimääräinen kapasiteettikerroin oli 20,3 % verrattuna suunniteltuun 51,9 %:n kapasiteettikerrokseen C. Tämän seurauksena Yhdysvaltain kansallinen uusiutuvan energian laboratorio (NREL) aloitti 12 kuukauden kustannustutkimuksen. projektin CSP, joka keskittyy suorituskykyongelmiin ja odottamattomiin kustannuksiin. Tämän seurauksena yritys nostettiin ensin oikeuteen ja pakotettiin vaihtamaan johtoa, ja vuonna 2019 he joutuivat täysin myöntämään oikeutensa. .
Se ei ole vielä ohi
Mutta tämäkään ei lopettanut tekniikan kehitystä. Loppujen lopuksi vastaavia hankkeita on muissa maissa. Samanlaisia tekniikoita käytetään esimerkiksi Mohammed bin Rashid Al Maktoumin aurinkopuistossa - maailman suurimmassa aurinkovoimaloiden verkostossa, joka on yhdistetty yhteen tilaan Dubaissa. Tai vaikkapa Marokkoon. Siellä on jopa enemmän aurinkoisia päiviä kuin Yhdysvalloissa, ja siksi voimalaitoksen hyötysuhteen pitäisi olla korkeampi. Ja ensimmäiset tulokset osoittavat, että näin todellakin on.
150 MW:n CSP Noor III -torni Marokossa ylitti suorituskyky- ja tallennuskapasiteettitavoitteet muutaman ensimmäisen käyttökuukautensa aikana. Ja tornienergian varastointiprojektien rahoituskustannukset ovat odotettujen ennusteiden mukaiset, vakuuttaa Xavier Lara, CSP Engineering Group Empresarios Agrupadosin (EA) vanhempi konsultti.
Noor III voimalaitos
Viime vuoden joulukuussa käyttöön otettu Noor III -voimalaitos on osoittanut erinomaisen suorituskyvyn. Noor III, jonka ovat asentaneet espanjalainen SENER ja kiinalainen energiarakennusyhtiö SEPCO, on maailman suurin toimiva tornitehdas ja toinen sulan suolan varastointiteknologiaa integroiva laitos.
Asiantuntijat uskovat, että Noor III:n vankat varhaiset suorituskykytiedot suorituskyvystä, sukupolven joustavuudesta ja tallennusintegraatiosta vähentävät CSP-tornin ja tallennustilan luotettavuusongelmia ja alentavat tulevien projektien pääomakustannuksia. Kiinassa hallitus on jo ilmoittanut ohjelmasta 6000 1000 MW:n CSP:n luomiseksi tallennustilalla. SolarReserve tekee yhteistyötä valtion omistaman Shenhua Groupin kanssa, joka rakentaa hiilivoimaloita kehittääkseen XNUMX XNUMX MW CSP-sulan suolan tuotantoa. Mutta jatkuuko tällaisten varastotornien rakentaminen? Kysymys.
Kuitenkin juuri toissapäivänä Bill Gatesin omistama Heliogen-yhtiö ilmoitti läpimurtonsa keskittyneen aurinkoenergian käytössä. Heliogen pystyi nostamaan lämpötilan 565 °C:sta 1000 °C:seen. Siten avataan mahdollisuus käyttää aurinkoenergiaa sementin, teräksen ja petrokemian tuotteiden tuotannossa.
Mitä muuta voit lukea blogista?
→
→
→
→
→
Tilaa meidän -kanava, jotta et missaa seuraavaa artikkelia! Kirjoitamme korkeintaan kaksi kertaa viikossa ja vain työasioissa. Muistutamme myös, että voit pilviratkaisut Cloud4Y.
Vain rekisteröityneet käyttäjät voivat osallistua kyselyyn. , ole kiltti.
Nestemäisen suolan voimalaitos on
-
Kuolevaa tekniikkaa
-
Lupaava suunta
-
Aluksi hölynpölyä
-
Sinun versiosi (kommenteissa)
97 käyttäjää äänesti. 36 käyttäjää pidättyi äänestämästä.
Lähde: will.com