Iskorištavanje i korištenje solarne energije jedno je od najvažnijih postignuća čovječanstva u području energetike. Glavna poteškoća sada je čak ne u prikupljanju solarne energije, već u njenom skladištenju i distribuciji. Ako se uspije riješiti ovo pitanje, tradicionalne tvornice koje rade na fosilna goriva mogle bi otići u povijest.
SolarReserve je tvrtka koja nudi korištenje rastaljene soli u solarnih elektranama i radi na alternativnom rješenju problema skladištenja. Umjesto da se solarna energija koristi za proizvodnju električne energije koja se zatim skladišti u solarnim baterijama, SolarReserve predlaže preusmjeravanje na toplinske spremnike (tornjeve). Energetski toranj će primati i skladištiti energiju. Sposobnost rastaljene soli da ostane u tekućem obliku čini je savršenim sredstvom za termičko skladištenje.
Zadatak tvrtke je dokazati da njezina tehnologija može učiniti solarnu energiju dostupnim izvorom energije, koji djeluje neprekidno (poput svake elektrane koja radi na fosilna goriva). Koncentrirana solarna svjetlost zagrijava sol u tornju na 566 °C, a ona se skladišti u golemom izoliranom spremniku dok se ne koristi za stvaranje pare koja pokreće turbinu.
No, sve po redu.
Početak
Glavni tehničar SolarReservea, William Gould, više od 20 godina razvija tehnologiju CSP (koncentrirana solarna energija) s rastaljenom soli. 1990-ih godina bio je vođa projekta demonstracijske postaje Solar Two, izgrađene uz potporu Ministarstva energetike SAD-a u Mojavskoj pustinji. Deset godina ranije testiran je sličan uređaj koji je potvrdio teorijske izračune o mogućnosti komercijalne proizvodnje energije pomoću heliostata. Gouldov zadatak bio je razviti sličan projekt, u kojem se umjesto pare koristi zagrijana sol, kao i pronaći dokaze da se energija može skladištiti.
Pri odabiru kapaciteta za skladištenje rastaljene soli, Gould je kolebao između dva izbora: proizvođača kotlova s iskustvom rada u tradicionalnim elektranama na fosilna goriva i kompanije Rocketdyne, koja je proizvodila raketne motore za NASA-u. Odlučeno je za raketne konstruktore. Djelomično zbog toga što je na početku svoje karijere Gould radio kao inženjer nuklearne energije u gigantnoj građevinskoj kompaniji Bechtel, koja je radila na kalifornijskim reaktorima San Onofre, te je smatrao da neće pronaći pouzdaniju tehnologiju.
Mlaznica reaktivnog motora, iz koje izbijaju vrući plinovi, zapravo se sastoji od dva oklopa (unutarnjeg i vanjskog), u izrezbarenim kanalima kojih se pumpaju komponente goriva u tekućoj fazi, hladeći metal i sprječavajući topljenje mlaznice. Iskustvo Rocketdynea u razvoju sličnih uređaja i radu u području visokotemperaturne metalurgije koristilo se pri razvoju tehnologije korištenja rastaljene soli na solarnoj elektrani.
Projekt Solar Two snage 10 MW uspješno je funkcionirao nekoliko godina i zatvoren je 1999. godine, potvrdivši održivost ideje. Kako priznaje sam William Gould, projekt je imao određene probleme koje je trebalo riješiti. No osnovna tehnologija koja se koristi u Solar Two i dalje radi u modernim elektranama poput Crescent Dunes. Mješavina nitrata soli i radne temperature su identične, razlika je samo u razmjeru postrojenja.
Prednost tehnologije korištenja rastaljene soli leži u tome što omogućuje isporuku energije na zahtjev, a ne samo kada sja sunce. Sol može zadržati toplinu nekoliko mjeseci, tako da ponekad oblačan dan ne utječe na dostupnost električne energije. Osim toga, emisije elektrane su minimalne, i naravno, nema opasnog otpada koji se stvara kao nusproizvod procesa.
Principi rada
Solarna elektrana koristi 10 347 ogledala (heliostata), postavljenih na 647,5 hektara (to je više od 900 nogometnih terena), kako bi koncentrirala sunčevu svjetlost na središnjoj tornju visokoj 195 metara ispunjenoj solnom 'unutrašnjošću'. Ta se sol zagrijava sunčevim zrakama na 565 °C, a toplina se pohranjuje i koristi za pretvaranje vode u paru te za napajanje generatora koji proizvode električnu energiju.
Ogledala se nazivaju heliostatima, jer se svako od njih može naginjati i okretati kako bi precizno usmjerilo svoj snažan izvor svjetlosti. Postavljena u koncentričnim krugovima, fokusiraju sunčevu svjetlost na 'prijemnik' na vrhu središnje kule. Sam toranj ne svijetli, a prijemnik je mat crne boje. Učinak svjetlucanja nastaje upravo zbog koncentracije sunčevih zraka koje zagrijavaju spremnik. Vruća sol se slijeva u rezervoar od nehrđajućeg čelika kapaciteta 16 tisuća m³.
Heliostat
Sol, koja na tim temperaturama izgleda i teče gotovo kao voda, prolazi kroz izmjenjivač topline kako bi proizvodila paru za rad standardnog turbinskog generatora. U spremniku se nalazi dovoljno rastaljene soli da napaja generator tijekom 10 sati. To iznosi 1100 megavat-sati pohrane, ili gotovo 10 puta više od najvećih sustava litij-ionskih baterija instaliranih za pohranu obnovljive energije.
Težak put
Unatoč obećavajućoj ideji, ne može se reći da je SolarReserve postigao uspjeh. U mnogim aspektima, tvrtka je ostala start-up. Iako je bila energičan i živahan start-up u svim svojim značenjima. Prvo što ćete vidjeti kada pogledate prema elektrani Crescent Dunes je svjetlost. Tako jaka da je nemoguće gledati je. Izvor svjetlosti je 195-metarska kula koja ponosno nadvisuje pustinjske prostore Nevade, otprilike na pola puta između malog grada Rina i Las Vegasa.
Kako je elektrana izgledala u različitim fazama gradnje
2012. godina, početak gradnje
2014. godina, projekt je blizu završetka
Prosinac 2014, Crescent Dunes skoro spreman za korištenje
Završena stanica
Negdje sat vremena vožnje odavde nalazi se poznata Zona 51, tajni vojni objekt koji su ovog ljeta na internetu svi najavljivali da će napasti kako bi 'spasili' vanzemaljce iz ruku američke vlade. Takva blizina dovodi do toga da putnici, koji vide iznimno svijetlu svjetlost, ponekad pitaju lokalno stanovništvo nisu li svjedoci nečeg neobičnog ili čak vanzemaljskog. I potom se iskreno razočaraju kada saznaju da je to samo solarna elektrana okružena poljem zrcala širokim gotovo 3 km.
Izgradnja Crescent Dunes započela je 2011. godine zahvaljujući zajmovima od vlade i investicijama od NV Energy, glavnog komunalnog poduzeća Nevade. Elektrana je završena 2015. godine, otprilike dvije godine iza planiranog roka. No ni nakon izgradnje nije sve išlo glatko. Na primjer, u prvih dvije godine često su se kvarili i nisu radili ispravno pumpe i transformatori za heliostate koji nisu bili dovoljno snažni. Zbog toga je izlazna snaga na Crescent Dunes bila niža od planirane tijekom prvih godina rada.
Postojao je još jedan problem — s pticama. Uhvati se pod 'meta' koncentrirane sunčeve svjetlosti, nesretnu pticu . Prema riječima predstavnika SolarReservea, njihovim elektranama uspjelo se izbjeći redovito i masovno 'kremljenje' ptica. Zajedno s nekoliko nacionalnih organizacija razvijen je poseban plan koji omogućava ublažavanje svih potencijalnih prijetnji elektrani. Ovaj program odobren je 2011. godine i namijenjen je smanjenju potencijalnog rizika za ptice i šišmiše.
No, najveći problem za Crescent Dunes bila je curenje u spremniku za skladištenje vruće soli, otkriveno krajem 2016. godine. Prema tehnologiji, divenski prsten koji se oslanja na stupove na dnu spremnika raspoređuje otopljenu sol dok dolazi iz prijamnika. Stupovi su trebali biti zavareni za pod, a za prsten je potrebna mogućnost pomicanja, jer promjene temperature uzrokuju širenje/smanjenje materijala. Umjesto toga, zbog greške inženjera, sve je to čvrsto zavareno zajedno. Kao rezultat toga, pri promjenama temperature dno spremnika se iskrivljavalo i propuštalo.
Sama po sebi, curenje rastopljene soli ne predstavlja posebnu opasnost. Kada se našla na sloju šljunka ispod rezervoara, raspršena je odmah ohladila i pretvorila se u sol. Ipak, zaustavljanje elektromrežne stanice trajalo je osam mjeseci. Istraživane su uzroke curenja, odgovorni za incident, posljedice i druga pitanja.
Na tome nevolje SolarReserve nisu završile. Performanse elektromrežne stanice bile su ispod planiranih u 2018. godini, sa prosječnim koeficijentom snage od 20,3% u usporedbi sa planiranim koeficijentom snage od 51,9%. Kao rezultat, Nacionalna laboratorija za obnovljive izvore energije Sjedinjenih Američkih Država (NREL) pokrenula je 12-mjesečno istraživanje troškova CSP projekta, fokusirajući se na probleme performansi i nepredviđene troškove. Kao rezultat, prvo je kompanija tužila i prisilila na promjenu uprave, a 2019. godine je čak bila prisiljena priznati .
To još nije kraj.
Ali čak ni to nije označilo kraj razvoja tehnologije. Postoje slični projekti i u drugim zemljama. Na primjer, slične tehnologije koriste se u solarnoj elektrani Mohameda bin Rašida Al Maktouma — najvećoj svjetskoj mreži solarnih elektrana, koje su spojene na jednom području u Dubaiju. Ili, recimo, Maroko. Tamo je još više sunčanih dana nego u SAD-u, pa stoga efikasnost elektrane treba biti viša. Prvi rezultati pokazuju da to zaista jest tako.
CSP toranj Noor III snage 150 MW u Maroku premašio je planirane performanse i kapacitet skladištenja u prvim mjesecima rada. Troškovi finansiranja projekata za skladištenje energije u tornju odgovaraju očekivanim procjenama, uvjerava Ksavije Lara, viši savjetnik za CSP u inženjerskoj grupi Empresarios Agrupados (EA).
Elektromrežna stanica Noor III
Pokrenuta u prosincu prošle godine, elektromrežna stanica Noor III pokazuje izvanredne performanse. Noor III, koji su instalirali španjolska tvrtka SENER i kineska korporacija za gradnju energetskih objekata SEPCO, najveća je svjetska operativna toranj elektrana i druga po integraciji tehnologije skladištenja rastopljene soli.
Stručnjaci vjeruju da pouzdani rani podaci o performansama Noor III vezani za performanse, fleksibilnost generacije i integraciju skladišta trebaju smanjiti probleme s pouzdanošću CSP tornjeva i skladišta te smanjiti troškove kapitala za buduće projekte. U Kini je vlada već najavila program za izgradnju 6000 MW CSP sa skladištem. SolarReserve surađuje s državnom kompanijom Shenhua Group, koja se bavi izgradnjom elektrana na ugljen, na razvoju 1000 MW proizvodnje CSP s rastopljenom soli. No, hoće li se takvi tornjevi-skladišta graditi dalje? To je pitanje.
Međutim, upravo je prije nekoliko dana tvrtka Heliogen, u vlasništvu Billa Gatesa, objavila svoj proboj u korištenju koncentrirane solarne energije. Heliogen je uspio povećati temperaturu s 565 °C na 1000 °C. Time su otvorili mogućnost korištenja solarne energije u proizvodnji cementa, čelika i naftno-kemijskih proizvoda.
Što još korisnog možete pročitati na blogu
→
→
→
→
→
Pretplatite se na naš -kanal, ne propustite novu objavu! Objavljujemo najviše dvaput tjedno i samo po važnim pitanjima. Također vas podsjećamo da možete cloud rješenja Cloud4Y.
Samo registrirani korisnici mogu sudjelovati u anketi. , molimo.
Elektrostacija na tekućoj soli — to je
Umiruća tehnologija
Perspektivna usmjerenja
U početku glupost
Vaša verzija (u komentarima)
Glasalo je 97 korisnika. Uzdržalo se 36 korisnika.
Izvor: habr.com
