Izdvajanje i korištenje sunčeve energije jedno je od najvažnijih energetskih dostignuća čovječanstva. Glavna poteškoća sada nije čak ni u prikupljanju sunčeve energije, već u njezinom skladištenju i distribuciji. Ako se ovaj problem može riješiti, tradicionalne industrije fosilnih goriva mogu se povući.
SolarReserve je tvrtka koja predlaže korištenje rastaljene soli u solarnim elektranama i radi na alternativnom rješenju problema skladištenja. Umjesto korištenja solarne energije za proizvodnju električne energije i njezino pohranjivanje u solarne ploče, SolarReserve predlaže preusmjeravanje na uređaje za pohranu topline (tornjevi). Energetski toranj će primati i skladištiti energiju. Sposobnost otopljene soli da ostane u tekućem obliku čini je idealnim medijem za skladištenje topline..
Cilj tvrtke je dokazati da njena tehnologija može učiniti solarnu energiju pristupačnim izvorom energije koji radi 566 sata dnevno (kao bilo koja elektrana na fosilna goriva). Koncentrirana sunčeva svjetlost zagrijava sol u tornju na XNUMX°C, koja se skladišti u golemom izoliranom spremniku dok se ne iskoristi za stvaranje pare za pokretanje turbine.
Ipak, prvo o svemu.
početak
Glavni tehnolog tvrtke SolarReserve, William Gould, proveo je više od 20 godina razvijajući CSP (koncentriranu solarnu energiju) tehnologiju rastaljene soli. Tijekom 1990-ih bio je voditelj projekta Solar Two demonstracijskog postrojenja Ministarstva energetike SAD-a u pustinji Mojave. Desetljeće ranije tamo je testirana konstrukcija koja je potvrdila teorijske izračune o mogućnosti komercijalne proizvodnje energije pomoću heliostata. Gouldov izazov bio je razviti sličan dizajn koji bi koristio zagrijanu sol umjesto pare i pronaći dokaze da se energija može očuvati.
Prilikom odabira spremnika za skladištenje rastaljene soli, Gould je varirao između dvije mogućnosti: proizvođača kotlova s iskustvom u tradicionalnim elektranama na fosilna goriva i Rocketdynea, koji je proizvodio raketne motore za NASA-u. Izbor je napravljen u korist raketnih znanstvenika. Djelomično zato što je Gould na početku svoje karijere radio kao nuklearni inženjer za građevinskog diva Bechtel, radeći na reaktorima San Onofre u Kaliforniji. I vjerovao je da neće pronaći pouzdaniju tehnologiju.
Mlaznica mlaznog motora, iz koje izlaze vrući plinovi, zapravo se sastoji od dvije ljuske (unutarnje i vanjske), u čije se mljevene kanale pumpaju komponente goriva u tekućoj fazi, hladeći metal i čuvajući mlaznicu od taljenja. Rocketdyneovo iskustvo u razvoju sličnih uređaja i radu u visokotemperaturnoj metalurgiji dobro nam je došlo pri razvoju tehnologije za korištenje rastaljene soli u solarnoj elektrani.
Projekt Solar Two od 10 MW uspješno je radio nekoliko godina i stavljen je izvan pogona 1999. godine, što potvrđuje održivost ideje. Kako sam William Gould priznaje, projekt je imao neke probleme koje je trebalo riješiti. Ali temeljna tehnologija korištena u Solar Two također radi u modernim stanicama poput Crescent Dunes. Smjesa nitratnih soli i radne temperature su identične, razlika je samo u ljestvici stanice.
Prednost tehnologije rastaljene soli je u tome što omogućuje isporuku energije na zahtjev, a ne samo kada sunce sja. Sol može zadržati toplinu mjesecima, pa povremeni oblačni dan ne utječe na dostupnost električne energije. Dodatno, emisije elektrane su minimalne, a naravno, nema opasnog otpada koji nastaje kao nusprodukt procesa.
Načela rada
Solarna elektrana koristi 10 zrcala (heliostata) raspoređenih na 347 hektara (to je veličina više od 647,5 nogometnih igrališta) za koncentriranje sunčeve svjetlosti na središnji toranj, visok 900 metara i ispunjen solju. Sunčeve zrake zagrijavaju ovu sol na 195°C, a toplina se pohranjuje i potom koristi za pretvaranje vode u paru i pokretanje generatora za proizvodnju električne energije.
Zrcala se nazivaju heliostati jer se svako može naginjati i rotirati kako bi precizno usmjerilo svoju zraku svjetlosti. Raspoređeni u koncentričnim krugovima, usmjeravaju sunčevu svjetlost na "prijemnik" na vrhu središnjeg tornja. Sam toranj ne svijetli, prijemnik je mat crn. Efekt sjaja nastaje upravo zbog koncentracije sunčeve svjetlosti koja grije posudu. Vruća sol teče u spremnik od nehrđajućeg čelika kapaciteta 16 tisuća m³.
Heliostat
Sol, koja izgleda i teče poput vode na ovim temperaturama, prolazi kroz izmjenjivač topline za proizvodnju pare za pokretanje standardnog turbogeneratora. Spremnik sadrži dovoljno rastaljene soli za rad generatora 10 sati. To iznosi 1100 megavat-sati pohrane, ili gotovo 10 puta više od najvećih litij-ionskih baterijskih sustava koji su instalirani za pohranu obnovljive energije.
Težak put
Unatoč obećanju ideje, ne može se reći da je SolarReserve postigao uspjeh. Na mnogo načina, tvrtka je ostala startup. Iako je startup energičan i bistar u svakom smislu. Uostalom, prvo što vidite kada pogledate prema elektrani Crescent Dunes je svjetlost. Toliko svijetao da ga je nemoguće gledati. Izvor svjetlosti je toranj od 195 metara, koji se ponosno uzdiže iznad pustinjskih područja Nevade otprilike na pola puta između gradića Reno i Las Vegasa.
Kako je elektrana izgledala u različitim fazama izgradnje
2012, početak gradnje
2014., projekt je pri kraju
Prosinac 2014., Crescent Dunes je gotovo spreman za upotrebu
Spremna stanica
Otprilike sat vremena vožnje odavde nalazi se famozno Područje 51, tajni vojni objekt koji je ovog ljeta cijeli internet prijetio napadom kako bi “spasio” vanzemaljce iz ruku američke vlade. Ova blizina dovodi do činjenice da putnici koji vide neobično sjajan sjaj ponekad pitaju lokalne stanovnike jesu li svjedočili nečemu neobičnom ili čak vanzemaljcu. A onda se iskreno uzrujaju kada saznaju da je to samo solarna elektrana, okružena poljem zrcala širokim gotovo 3 km.
Izgradnja Crescent Dunes započela je 2011. uz zajmove vlade i ulaganja NV Energyja, glavne komunalne tvrtke u Nevadi. A elektrana je izgrađena 2015., oko dvije godine kasnije od planiranog. No ni nakon izgradnje nije sve išlo glatko. Primjerice, u prve dvije godine pumpe i transformatori za heliostate, koji nisu bili dovoljno snažni, često su se kvarili i nisu radili ispravno. Stoga je izlazna snaga u Crescent Dunes bila niža od planirane u prvim godinama rada.
Postojala je još jedna poteškoća - s pticama. Padajući pod "vidom" koncentrirane sunčeve svjetlosti, nesretna ptica . Prema predstavnicima SolarReservea, njihova je elektrana uspjela izbjeći redovito i masovno "kremiranje" ptica. U suradnji s nekoliko nacionalnih organizacija razvijen je poseban plan za ublažavanje potencijalnih prijetnji elektrani. Ovaj program odobren je 2011. godine i osmišljen je kako bi se smanjili potencijalni rizici za ptice i šišmiše.
Ali najveći problem za Crescent Dunes bilo je curenje u spremniku za vruću sol otkriveno krajem 2016. Tehnologija koristi golemi prsten poduprt pilonima na dnu spremnika za distribuciju rastaljene soli dok teče iz spremnika. Sami stupovi morali su biti zavareni za pod, a prsten se trebao moći pomicati jer promjene temperature uzrokuju širenje/skupljanje materijala. Umjesto toga, zbog pogreške inženjera, cijela je stvar bila čvrsto zavarena. Kao rezultat toga, s promjenama temperature, dno spremnika je popustilo i curilo.
Samo istjecanje rastaljene soli nije posebno opasno. Kada je udarila u sloj šljunka ispod spremnika, talina se odmah ohladila, pretvarajući se u sol. No, obustava elektrane otegla se na osam mjeseci. Proučavani su uzroci curenja, odgovorni za incident, posljedice hitnog slučaja i druga pitanja.
Problemi SolarReservea tu nisu završili. Učinak elektrane pao je ispod cilja u 2018., s prosječnim faktorom kapaciteta od 20,3% u usporedbi s planiranim faktorom kapaciteta od 51,9%, C. Kao rezultat toga, američki Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (NREL) započeo je 12-mjesečnu studiju troškova CSP projekta, s naglaskom na probleme izvedbe i neočekivane troškove. Kao rezultat toga, tvrtka je prvo tužena i prisiljena promijeniti upravu, da bi 2019. bili potpuno prisiljeni priznati svoje .
Još nije gotovo
Ali ni to nije zaustavilo razvoj tehnologije. Uostalom, sličnih projekata ima i u drugim zemljama. Na primjer, slične tehnologije koriste se u solarnom parku Mohammed bin Rashid Al Maktoum - najvećoj svjetskoj mreži solarnih elektrana, objedinjenih u jednom prostoru u Dubaiju. Ili, recimo, Maroko. Tamo ima čak više sunčanih dana nego u SAD-u, pa bi samim time i učinkovitost elektrane trebala biti veća. A prvi rezultati pokazuju da je to doista tako.
Toranj CSP Noor III od 150 MW u Maroku premašio je ciljne performanse i kapacitet skladištenja u prvih nekoliko mjeseci rada. Trošak financiranja projekata skladištenja energije u tornju u skladu je s očekivanim projekcijama, uvjerava Xavier Lara, viši konzultant u CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Elektrana Noor III
Puštena u pogon u prosincu prošle godine, elektrana Noor III pokazala je izvanredne performanse. Noor III, koji su instalirali španjolski SENER i kineska energetska građevinska korporacija SEPCO, najveće je operativno postrojenje u tornju na svijetu i drugo koje integrira tehnologiju skladištenja rastaljene soli.
Stručnjaci vjeruju da bi robusni rani podaci Noor III o izvedbi, fleksibilnosti proizvodnje i integraciji pohrane trebali smanjiti probleme s pouzdanošću CSP tornjeva i pohrane te smanjiti troškove kapitala za buduće projekte. U Kini je vlada već najavila program za stvaranje 6000 MW CSP-a sa skladištem. SolarReserve je partner s državnom Shenhua Group, koja gradi elektrane na ugljen, za razvoj 1000 MW proizvodnje rastaljene soli CSP. Ali hoće li se takvi skladišni tornjevi nastaviti graditi? Pitanje.
No, baš neki dan tvrtka Heliogen, u vlasništvu Billa Gatesa, objavila je svoj iskorak u korištenju koncentrirane sunčeve energije. Heliogen je uspio povećati temperaturu sa 565°C na 1000°C. Time se otvara mogućnost korištenja sunčeve energije u proizvodnji cementa, čelika i petrokemijskih proizvoda.
Što još možete pročitati na blogu?
→
→
→
→
→
Pretplatite se na naš -kanal kako ne biste propustili sljedeći članak! Pišemo ne više od dva puta tjedno i samo poslovno. Također vas podsjećamo da možete rješenja u oblaku Cloud4Y.
U anketi mogu sudjelovati samo registrirani korisnici. , molim.
Elektrana na tekuću sol je
-
Tehnologija umiranja
-
Smjer koji obećava
-
U početku besmislica
-
Vaša verzija (u komentarima)
Glasovalo je 97 korisnika. Suzdržano je bilo 36 korisnika.
Izvor: www.habr.com