Աղի արևային էներգիա

Արեգակնային էներգիայի արդյունահանումն ու օգտագործումը էներգիայի առումով մարդու ամենակարեւոր ձեռքբերումներից է։ Այժմ հիմնական դժվարությունը նույնիսկ արևային էներգիայի հավաքագրման մեջ չէ, այլ դրա պահպանման և բաշխման մեջ: Եթե ​​այս հարցը հնարավոր լինի լուծել, ապա ավանդական հանածո վառելիքի արդյունաբերությունը կարող է թոշակի անցնել:

SolarReserve-ը ընկերություն է, որն առաջարկում է օգտագործել հալած աղ արևային էլեկտրակայաններում և աշխատում է պահեստավորման խնդիրների այլընտրանքային լուծման վրա: Էլեկտրաէներգիա արտադրելու և այնուհետև այն արևային մարտկոցներում պահելու համար արևային էներգիան օգտագործելու փոխարեն, SolarReserve-ն առաջարկում է այն վերահղել դեպի ջերմային պահեստավորման սարքեր (աշտարակներ): Էներգետիկ աշտարակը էներգիա կստանա և կպահի: Հալած աղի հեղուկ վիճակում մնալու ունակությունը այն դարձնում է իդեալական ջերմային պահեստավորման միջոց:.

Ընկերության նպատակն է ապացուցել, որ իր տեխնոլոգիան կարող է արեգակնային էներգիան դարձնել մատչելի էներգիայի աղբյուր, որը գործում է շուրջօրյա (ինչպես ցանկացած հանածո վառելիքի էլեկտրակայան): Արևի կենտրոնացված լույսը տաքացնում է աշտարակի աղը մինչև 566°C, որը պահվում է հսկա մեկուսացված տանկի մեջ, մինչև այն օգտագործվի տուրբինն աշխատեցնելու համար գոլորշի ստեղծելու համար:

Այնուամենայնիվ, առաջին հերթին:

Начало

SolarReserve-ի գլխավոր տեխնոլոգ Ուիլյամ Գուլդը ավելի քան 20 տարի է ծախսել հալած աղի CSP (կենտրոնացված արևային էներգիա) տեխնոլոգիայի մշակման վրա: 1990-ականներին նա եղել է ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարության կողմից աջակցվող Solar Two ցուցադրական հաստատության ծրագրի ղեկավարը Մոխավե անապատում: Մեկ տասնամյակ առաջ այնտեղ փորձարկվել էր մի կառույց, որը հաստատեց տեսական հաշվարկները առևտրային էներգիայի արտադրության հնարավորության մասին հելիոստատների միջոցով: Գուլդի խնդիրն էր մշակել նմանատիպ դիզայն, որը գոլորշու փոխարեն կօգտագործեր տաքացված աղ և գտնել ապացույցներ, որ էներգիան կարող է պահպանվել:

Հալած աղը պահելու համար կոնտեյներ ընտրելիս Գուլդը տատանվում էր երկու տարբերակի միջև՝ ավանդական հանածո վառելիքի էլեկտրակայաններում փորձ ունեցող կաթսաներ արտադրող և Rocketdyne, որը հրթիռային շարժիչներ էր պատրաստում NASA-ի համար: Ընտրությունը կատարվել է հօգուտ հրթիռային գիտնականների։ Մասամբ այն պատճառով, որ Գուլդն իր կարիերայի սկզբում աշխատել էր որպես միջուկային ինժեներ շինարարական հսկա Bechtel-ում, աշխատելով Կալիֆորնիայի Սան Օնոֆրե ռեակտորների վրա: Եվ նա հավատում էր, որ ավելի հուսալի տեխնոլոգիա չի գտնի։

Ռեակտիվ շարժիչի վարդակը, որից դուրս են գալիս տաք գազերը, իրականում բաղկացած է երկու պատյանից (ներքին և արտաքին), որոնց աղացած ալիքներում վառելիքի բաղադրիչները մղվում են հեղուկ փուլում՝ սառեցնելով մետաղը և պահելով վարդակը հալվելուց։ Նմանատիպ սարքեր մշակելու և բարձր ջերմաստիճանի մետալուրգիայում աշխատելու Rocketdyne-ի փորձը օգտակար էր արևային էլեկտրակայանում հալած աղի օգտագործման տեխնոլոգիա մշակելիս:

10 ՄՎտ հզորությամբ Solar Two նախագիծը հաջողությամբ գործեց մի քանի տարի և շահագործումից հանվեց 1999 թվականին՝ հաստատելով գաղափարի կենսունակությունը: Ինչպես ինքն է խոստովանում Ուիլյամ Գուլդը, նախագիծն ուներ որոշ խնդիրներ, որոնք պետք է լուծվեին։ Սակայն Solar Two-ում օգտագործվող հիմնական տեխնոլոգիան աշխատում է նաև ժամանակակից կայաններում, ինչպիսիք են Crescent Dunes-ը: Նիտրատային աղերի խառնուրդը և աշխատանքային ջերմաստիճանը նույնական են, տարբերությունը միայն կայանի մասշտաբի վրա է:

Հալած աղի տեխնոլոգիայի առավելությունն այն է, որ այն թույլ է տալիս էլեկտրաէներգիա մատակարարել ըստ պահանջի, ոչ միայն այն ժամանակ, երբ արևը շողում է: Աղը կարող է ամիսներով պահպանել ջերմությունը, ուստի երբեմն ամպամած օրը չի ազդում էլեկտրաէներգիայի առկայության վրա: Բացի այդ, էլեկտրակայանի արտանետումները նվազագույն են, և, իհարկե, չկան վտանգավոր թափոններ, որոնք առաջանում են որպես գործընթացի կողմնակի արտադրանք:

Աշխատանքային սկզբունքներ

Արեգակնային էլեկտրակայանը օգտագործում է 10 հայելիներ (հելիոստատներ)՝ տարածված 347 հեկտարի վրա (դա 647,5-ից ավել ֆուտբոլի դաշտի չափ է)՝ կենտրոնական աշտարակի վրա կենտրոնացնելու համար՝ 900 մետր բարձրությամբ և աղով լցված: Այս աղը տաքացվում է արևի ճառագայթներից մինչև 195°C, իսկ ջերմությունը պահպանվում է, այնուհետև օգտագործվում է ջուրը գոլորշու վերածելու և գեներատորները գործարկելու համար՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:

Հայելիները կոչվում են հելիոստատներ, քանի որ յուրաքանչյուրը կարող է թեքվել և պտտվել՝ իր լույսի ճառագայթը ճշգրիտ ուղղելու համար: Համակենտրոն շրջանակներով դասավորված՝ նրանք արևի լույսը կենտրոնացնում են կենտրոնական աշտարակի վերևում գտնվող «ընդունիչի» վրա։ Աշտարակն ինքնին չի փայլում, ընդունիչը փայլատ սև է: Փայլի էֆեկտը տեղի է ունենում հենց արևի լույսի կոնցենտրացիայի շնորհիվ, որը տաքացնում է տարան: Տաք աղը հոսում է 16 հազար մ³ տարողությամբ չժանգոտվող պողպատից տանկի մեջ։

Հելիոստատ

Աղը, որը նման է ջրի տեսքին և հոսում է այս ջերմաստիճաններում, անցնում է ջերմափոխանակիչով գոլորշի արտադրելու՝ ստանդարտ տուրբոգեներատորը գործարկելու համար: Տանկը պարունակում է այնքան հալված աղ, որպեսզի գեներատորը աշխատի 10 ժամ: Սա կազմում է 1100 մեգավատ/ժ պահեստ, կամ գրեթե 10 անգամ ավելի, քան լիթիում-իոնային մարտկոցների ամենամեծ համակարգերը, որոնք տեղադրվել են վերականգնվող էներգիան պահելու համար:

Դժվար ճանապարհ

Չնայած գաղափարի խոստմանը, չի կարելի ասել, որ SolarReserve-ը հաջողության է հասել: Շատ առումներով ընկերությունը մնաց ստարտափ: Չնայած ստարտափը եռանդուն է ու վառ՝ բոլոր իմաստներով։ Ի վերջո, առաջին բանը, որ տեսնում ես, երբ նայում ես դեպի Քրեսենթ Դունս էլեկտրակայանը, լույսն է: Այնքան պայծառ, որ անհնար է դրան նայել։ Լույսի աղբյուրը 195 մետրանոց աշտարակն է, որը հպարտորեն բարձրանում է Նևադայի անապատային տարածքների վերևում Ռինո և Լաս Վեգաս փոքր քաղաքների միջև ընկած ճանապարհի կեսին:

Ինչ տեսք ուներ էլեկտրակայանը շինարարության տարբեր փուլերում
2012թ., շինարարության սկիզբը

2014թ., նախագիծը մոտ է ավարտին

Դեկտեմբեր 2014, Crescent Dunes-ը գրեթե պատրաստ է օգտագործման

Պատրաստի կայան

Այստեղից մոտ մեկ ժամ մեքենայով գտնվում է հայտնի Տարածք 51-ը՝ գաղտնի ռազմական հաստատություն, որը ողջ համացանցը սպառնում էր գրոհել այս ամառ՝ այլմոլորակայիններին «փրկելու» ամերիկյան կառավարության ձեռքից: Այս մոտիկությունը հանգեցնում է նրան, որ ճանապարհորդները, ովքեր տեսնում են անսովոր պայծառ փայլ, երբեմն հարցնում են տեղի բնակիչներին, թե արդյոք նրանք ականատես են եղել ինչ-որ արտասովոր կամ նույնիսկ այլմոլորակայինի: Եվ հետո նրանք անկեղծորեն վրդովվում են՝ իմանալով, որ սա ընդամենը արևային էլեկտրակայան է, որը շրջապատված է գրեթե 3 կմ լայնությամբ հայելիների դաշտով։

Crescent Dunes-ի շինարարությունը սկսվել է 2011 թվականին կառավարության վարկերով և Նևադայի գլխավոր կոմունալ ծառայությունների NV Energy ընկերության ներդրումներով: Իսկ էլեկտրակայանը կառուցվել է 2015 թվականին՝ նախատեսվածից մոտ երկու տարի ուշ։ Բայց նույնիսկ շինարարությունից հետո ամեն ինչ հարթ չի անցել։ Օրինակ՝ առաջին երկու տարիներին հելիոստատների համար նախատեսված պոմպերն ու տրանսֆորմատորները, որոնք բավականաչափ հզոր չէին, հաճախ փչանում էին և ճիշտ չէին աշխատում։ Հետևաբար, Crescent Dunes-ի էլեկտրաէներգիան ավելի ցածր էր, քան նախատեսված էր շահագործման առաջին տարիներին:

Մեկ այլ դժվարություն կար՝ թռչունների հետ կապված։ Արևի կենտրոնացված լույսի «տեսողության» տակ ընկնելով՝ դժբախտ թռչունը վերածվել է փոշու. SolarReserve-ի ներկայացուցիչների խոսքով՝ իրենց էլեկտրակայանին հաջողվել է խուսափել թռչունների կանոնավոր և զանգվածային «դիակիզումից»։ Մի քանի ազգային կազմակերպությունների հետ համատեղ մշակվել է հատուկ պլան՝ էլեկտրակայանի համար հնարավոր սպառնալիքները մեղմելու համար: Այս ծրագիրը հաստատվել է 2011 թվականին և կոչված է նվազեցնելու թռչունների և չղջիկների համար հնարավոր ռիսկերը:

Սակայն Crescent Dunes-ի համար ամենամեծ խնդիրը 2016-ի վերջին հայտնաբերված տաք աղի պահեստավորման տանկի արտահոսքն էր: Տեխնոլոգիան օգտագործում է հսկա օղակ, որը հենվում է տանկի ներքևի մասում գտնվող հենասյուներով՝ հալած աղը բաշխելու համար, երբ այն հոսում է տարայից: Պիլոններն իրենք պետք է եռակցվեին հատակին, և օղակը պետք է կարողանա շարժվել, քանի որ ջերմաստիճանի փոփոխությունները հանգեցնում են նյութերի ընդլայնման/պայմանավորմանը: Փոխարենը, ինժեներների սխալի պատճառով ամբողջը սերտորեն եռակցվել է իրար։ Արդյունքում, ջերմաստիճանի փոփոխություններով, տանկի հատակը ընկել է և արտահոսել:

Հալած աղի արտահոսքն ինքնին առանձնապես վտանգավոր չէ։ Երբ խփում էր տանկի տակ գտնվող խիճային շերտին, հալոցքը անմիջապես սառչում էր՝ վերածվելով աղի։ Այնուամենայնիվ, էլեկտրակայանի փակումը ձգձգվեց ութ ամիս։ Ուսումնասիրվել են արտահոսքի պատճառները, միջադեպի պատասխանատուները, արտակարգ իրավիճակի հետեւանքները եւ այլ հարցեր։

SolarReserve-ի խնդիրներն այսքանով չեն ավարտվել: Կայանի արդյունավետությունը 2018-ին ընկել է թիրախից ցածր՝ միջին հզորության գործակիցը 20,3%՝ ծրագրված հզորության գործակիցի համեմատ 51,9%, C: Արդյունքում, ԱՄՆ Վերականգնվող էներգիայի ազգային լաբորատորիան (NREL) սկսեց 12-ամսյա ծախսերի ուսումնասիրությունը: CSP նախագիծը՝ կենտրոնանալով կատարողականի խնդիրների և անսպասելի ծախսերի վրա: Արդյունքում ընկերությանը նախ դատի են տվել և ստիպել փոխել ղեկավարությունը, իսկ 2019թ. սնանկացում.

Դա դեռ չի ավարտվել

Բայց նույնիսկ դա վերջ չդրեց տեխնոլոգիայի զարգացմանը։ Ի վերջո, նման նախագծեր կան նաև այլ երկրներում։ Օրինակ, նմանատիպ տեխնոլոգիաներ օգտագործվում են Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park-ում` արևային էլեկտրակայանների աշխարհի ամենամեծ ցանցում, որը միավորված է Դուբայում մեկ տարածքում: Կամ, ասենք, Մարոկկոն։ Այնտեղ նույնիսկ ավելի շատ արևոտ օրեր կան, քան ԱՄՆ-ում, և, հետևաբար, էլեկտրակայանի արդյունավետությունը պետք է ավելի բարձր լինի։ Եվ առաջին արդյունքները ցույց են տալիս, որ դա իսկապես այդպես է։

Մարոկկոյում գտնվող 150 ՄՎտ հզորությամբ CSP Noor III աշտարակը իր շահագործման առաջին մի քանի ամիսներին գերազանցել է կատարողականի և պահեստային հզորությունների թիրախները: Իսկ աշտարակային էներգիայի պահեստավորման նախագծերի ֆինանսավորման արժեքը համահունչ է ակնկալվող կանխատեսումներին, վստահեցնում է Խավիեր Լարան՝ CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA) ավագ խորհրդատու:

Noor III էլեկտրակայան



Անցյալ տարվա դեկտեմբերին շահագործման հանձնված Noor III էլեկտրակայանը ուշագրավ ցուցանիշներ է ցուցադրել: Noor III-ը, որը տեղադրվել է իսպանական SENER-ի և Չինաստանի էներգետիկ շինարարական SEPCO կորպորացիայի կողմից, աշխարհի ամենամեծ գործառնական աշտարակային կայանն է և երկրորդը, որը ինտեգրում է հալած աղի պահպանման տեխնոլոգիան:

Փորձագետները կարծում են, որ Noor III-ի վաղ կատարողականի հզոր տվյալները կատարողականի, սերնդի ճկունության և պահեստավորման ինտեգրման վերաբերյալ պետք է նվազեցնեն CSP աշտարակի և պահեստավորման հուսալիության խնդիրները և նվազեցնեն կապիտալի արժեքը ապագա նախագծերի համար: Չինաստանում կառավարությունն արդեն հայտարարել է 6000 ՄՎտ CSP-ի ստեղծման ծրագրի մասին՝ պահեստով: SolarReserve-ը համագործակցում է պետական ​​սեփականություն հանդիսացող Shenhua Group-ի հետ, որը կառուցում է ածուխով աշխատող էլեկտրակայաններ՝ մշակելու 1000 ՄՎտ CSP հալած աղի արտադրություն: Բայց արդյո՞ք նման պահեստային աշտարակներ կշարունակվեն կառուցվել։ Հարց.

Սակայն օրերս Բիլ Գեյթսին պատկանող Heliogen ընկերությունը հայտարարեց կենտրոնացված արեգակնային էներգիայի օգտագործման իր առաջընթացի մասին։ Հելիոգենը կարողացավ բարձրացնել ջերմաստիճանը 565°C-ից մինչև 1000°C։ Այսպիսով, բացելով արևային էներգիայի օգտագործման հնարավորությունը ցեմենտի, պողպատի և նավթաքիմիական արտադրանքի արտադրության մեջ:

Էլ ի՞նչ կարող եք կարդալ բլոգում: Cloud4Y

→ Վերևի կազմաձևում GNU/Linux-ում
→ Պենտեստորները կիբերանվտանգության առաջնագծում
→ Ստարտափներ, որոնք կարող են զարմացնել
→ Էկո-ֆանտաստիկա՝ մոլորակը պաշտպանելու համար
→ Տվյալների կենտրոնի տեղեկատվական անվտանգություն

Բաժանորդագրվեք մեր Telegram-ալիք, որպեսզի բաց չթողնեք հաջորդ հոդվածը: Մենք գրում ենք ոչ ավելի, քան շաբաթական երկու անգամ և միայն գործով: Հիշեցնում ենք նաև, որ կարող եք անվճար փորձարկման համար ամպային լուծումներ Cloud4Y.

Հարցմանը կարող են մասնակցել միայն գրանցված օգտվողները։ Մուտք գործել, խնդրում եմ:

Հեղուկ աղի էլեկտրակայանը է

• Մեռնող տեխնոլոգիա

• Խոստումնալից ուղղություն

• Սկզբում անհեթեթություն

• Ձեր տարբերակը (մեկնաբանություններում)

Քվեարկել է 97 օգտատեր։ 36 օգտատեր ձեռնպահ է մնացել։

Source: www.habr.com