אנרגיה סולארית מלוחה

מיצוי ושימוש באנרגיה סולארית הוא אחד ההישגים האנושיים החשובים ביותר מבחינת אנרגיה. הקושי העיקרי כעת טמון אפילו לא באיסוף אנרגיה סולארית, אלא באגירתה ובהפצתה. אם ניתן לפתור בעיה זו, ניתן לפרוש תעשיות דלק מאובנים מסורתיות.

SolarReserve היא חברה המציעה להשתמש במלח מותך בתחנות כוח סולאריות ועובדת על פתרון חלופי לבעיות אחסון. במקום להשתמש באנרגיה סולארית לייצור חשמל ולאחר מכן לאחסן אותו בפאנלים סולאריים, SolarReserve מציעה להפנות אותה למכשירי אחסון תרמיים (מגדלים). מגדל האנרגיה יקבל ויאגור אנרגיה. יכולתו של מלח מותך להישאר בצורה נוזלית הופכת אותו לאמצעי אחסון תרמי אידיאלי..

מטרת החברה היא להוכיח שהטכנולוגיה שלה יכולה להפוך את האנרגיה הסולארית למקור אנרגיה משתלם הפועל מסביב לשעון (כמו כל תחנת כוח בדלק מאובנים). אור שמש מרוכז מחמם את המלח במגדל ל-566 מעלות צלזיוס, אשר מאוחסן במיכל מבודד ענק עד שהוא משמש ליצירת קיטור להפעלת הטורבינה.

עם זאת, דבר ראשון.

החל

הטכנולוג הראשי של SolarReserve, ויליאם גולד, השקיע יותר מ-20 שנה בפיתוח טכנולוגיית מלח מותך CSP (אנרגיה סולארית מרוכזת). בשנות ה-1990, הוא היה מנהל פרויקט של מתקן ההדגמה הנתמך על ידי משרד האנרגיה של ארה"ב במדבר מוהאבי. עשור קודם לכן נבדק שם מבנה שאישר חישובים תיאורטיים לגבי אפשרות של הפקת אנרגיה מסחרית באמצעות הליוסטטים. האתגר של גולד היה לפתח עיצוב דומה שהשתמש במלח מחומם במקום בקיטור, ולמצוא ראיות לכך שניתן לשמר אנרגיה.

בבחירת מיכל לאחסון מלח מותך, גולד התנדנד בין שתי אפשרויות: יצרנית דוודים עם ניסיון בתחנות כוח מסורתיות של דלק מאובנים, ו-Rocketdyne, שייצרה מנועים רקטיים עבור נאס"א. הבחירה נעשתה לטובת מדעני טילים. חלקית בגלל שגולד עבד בתחילת הקריירה שלו כמהנדס גרעיני אצל ענקית הבנייה בכטל, ועבד על כורי סן אונופר בקליפורניה. והוא האמין שהוא לא ימצא טכנולוגיה אמינה יותר.

פיית מנוע סילון, ממנה יוצאים גזים חמים, מורכבת למעשה משתי קונכיות (פנימיות וחיצוניות), שבתעלותיהן הטחונות נשאבים רכיבי דלק בשלב הנוזלי, מקררים את המתכת ושומרים על הפייה מהמסה. הניסיון של Rocketdyne בפיתוח מכשירים דומים ועבודה במטלורגיה בטמפרטורות גבוהות הגיע שימושי בעת פיתוח טכנולוגיה לשימוש במלח מותך בתחנת כוח סולארית.

פרויקט 10 MW Solar Two פעל בהצלחה במשך מספר שנים והוצא משימוש ב-1999, מה שאישר את כדאיות הרעיון. כפי שוויליאם גולד מודה בעצמו, לפרויקט היו כמה בעיות שהיה צריך לפתור. אבל טכנולוגיית הליבה המשמשת ב-Solar Two עובדת גם בתחנות מודרניות כמו Crescent Dunes. תערובת מלחי החנקה וטמפרטורות ההפעלה זהות, ההבדל היחיד הוא בקנה המידה של התחנה.

היתרון של טכנולוגיית המלח המותך הוא בכך שהיא מאפשרת אספקת חשמל לפי דרישה, לא רק כשהשמש זורחת. מלח יכול לשמור על חום במשך חודשים, כך שיום מעונן מדי פעם אינו משפיע על זמינות החשמל. בנוסף, הפליטות של תחנת הכוח מינימליות, וכמובן שאין פסולת מסוכנת שנוצרת כתוצר לוואי של התהליך.

עקרונות עבודה

תחנת הכוח הסולארית משתמשת ב-10 מראות (הליוסטטים) הפרוסות על פני 347 דונם (זה בגודל של 647,5 פלוס מגרשי כדורגל) כדי לרכז את אור השמש על מגדל מרכזי, בגובה 900 מטר ומלא במלח. מלח זה מחומם על ידי קרני השמש ל-195 מעלות צלזיוס והחום נאגר ולאחר מכן משמש להמרת מים לקיטור ולהפעיל גנרטורים לייצור חשמל.

המראות נקראות הליוסטטים מכיוון שכל אחת מהן יכולה להטות ולסובב כדי לכוון במדויק את אלומת האור שלה. מסודרים במעגלים קונצנטריים, הם ממקדים את אור השמש אל "מקלט" בראש המגדל המרכזי. המגדל עצמו אינו זוהר; המקלט הוא שחור מט. אפקט הזוהר מתרחש בדיוק בשל ריכוז אור השמש המחמם את המיכל. מלח חם זורם למיכל נירוסטה בנפח של 16 אלף מ"ר.

הליוסטט

המלח, שנראה וזורם בדומה למים בטמפרטורות אלו, עובר דרך מחליף חום כדי לייצר קיטור להפעלת טורבוגנרטור סטנדרטי. המיכל מכיל מספיק מלח מותך כדי להפעיל את הגנרטור במשך 10 שעות. זה מסתכם ב-1100 מגה וואט-שעה של אחסון, או כמעט פי 10 יותר ממערכות סוללות הליתיום-יון הגדולות ביותר שהותקנו לאגירת אנרגיה מתחדשת.

דרך קשה

למרות ההבטחה של הרעיון, לא ניתן לומר ש-SolarReserve השיגה הצלחה. במובנים רבים, החברה נשארה סטארט-אפ. למרות שהסטארטאפ אנרגטי ובהיר בכל מובן. אחרי הכל, הדבר הראשון שאתה רואה כשאתה מסתכל לכיוון תחנת הכוח של Crescent Dunes הוא קל. כל כך בהיר שאי אפשר להסתכל עליו. מקור האור הוא מגדל בגובה 195 מטר, המתנשא בגאווה מעל השטחים המדבריים של נבאדה בערך באמצע הדרך בין העיירה הקטנה רינו ללאס וגאס.

איך נראתה תחנת הכוח בשלבי בנייה שונים
2012, תחילת הבנייה

2014, הפרויקט קרוב לסיומו

דצמבר 2014, Crescent Dunes כמעט מוכן לשימוש

תחנה מוכנה

במרחק של כשעה נסיעה מכאן נמצא אזור 51 המפורסם, מתקן צבאי סודי שהקיץ כל האינטרנט איים להסתער עליו כדי "להציל" חייזרים מידי הממשל האמריקאי. הקרבה הזו מובילה לעובדה שמטיילים שרואים זוהר עז בצורה יוצאת דופן שואלים לפעמים את התושבים המקומיים אם היו עדים למשהו חריג או אפילו זר. ואז הם נסערים בכנות לגלות שזו רק תחנת כוח סולארית, מוקפת בשדה מראות ברוחב של כמעט 3 ק"מ.

בניית דיונות סהר החלה ב-2011 עם הלוואות מהממשלה והשקעה מ-NV Energy, חברת החשמל הראשית של נבאדה. ותחנת הכוח נבנתה ב-2015, כשנתיים מאוחר יותר מהמתוכנן. אבל גם לאחר הבנייה, לא הכל הלך חלק. כך למשל, בשנתיים הראשונות, משאבות ושנאים להליוסטטים, שלא היו מספיק חזקים, התקלקלו ​​פעמים רבות ולא פעלו כראוי. לכן, תפוקת הכוח בדיונות סהר הייתה נמוכה מהמתוכנן בשנות הפעילות הראשונות.

היה קושי נוסף - עם ציפורים. נופל תחת "מראה" אור השמש המרוכז, הציפור האומללה הפך לאבק. לדברי נציגי SolarReserve, תחנת הכוח שלהם הצליחה להימנע מ"שריפת גופות" קבועה והמונית של ציפורים. תוכנית מיוחדת פותחה בשיתוף עם מספר ארגונים לאומיים כדי לצמצם כל איומים פוטנציאליים על תחנת הכוח. תוכנית זו אושרה בשנת 2011 ונועדה להפחית סיכונים פוטנציאליים לציפורים ולעטלפים.

אבל הבעיה הגדולה ביותר של Crescent Dunes הייתה דליפה במיכל אחסון מלח חם שהתגלתה בסוף 2016. הטכנולוגיה משתמשת בטבעת ענקית הנתמכת על ידי עמודים בתחתית המיכל כדי להפיץ מלח מותך כשהוא זורם מכלי קיבול. העמודים עצמם היו צריכים להיות מרותכים לרצפה, והטבעת הייתה צריכה להיות מסוגלת לנוע מכיוון ששינויי טמפרטורה גורמים להתרחבות/התכווצות החומרים. במקום זאת, עקב טעות של המהנדסים, כל העניין היה מרותך בחוזקה. כתוצאה מכך, עם שינויי טמפרטורה, תחתית המיכל צנחה ודלפה.

דליפת המלח המותך עצמה אינה מסוכנת במיוחד. כאשר הוא פגע בשכבת החצץ מתחת למיכל, ההמסה התקררה מיד והפכה למלח. עם זאת, השבתת תחנת הכוח נמשכה שמונה חודשים. נבדקו הסיבות לדליפה, האחראים לאירוע, השלכות מצב החירום ונושאים נוספים.

הצרות של SolarReserve לא הסתיימו שם. ביצועי המפעל ירדו מתחת ליעד ב-2018, עם מקדם קיבולת ממוצע של 20,3% בהשוואה למקדם קיבולת מתוכנן של 51,9%, C. כתוצאה מכך, המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת בארה"ב (NREL) החלה במחקר עלות של 12 חודשים של ה-CSP של הפרויקט, המתמקד בבעיות ביצועים ועלויות בלתי צפויות. כתוצאה מכך, החברה נתבעה לראשונה ונאלצה להחליף הנהלה, ובשנת 2019 הם נאלצו לחלוטין להודות פשיטת רגל.

זה עדיין לא נגמר

אבל גם זה לא שם קץ להתפתחות הטכנולוגיה. הרי יש פרויקטים דומים במדינות אחרות. לדוגמה, טכנולוגיות דומות משמשות בפארק השמש מוחמד בן ראשיד אל מקטום - הרשת הגדולה בעולם של תחנות כוח סולאריות, המאוחדות בחלל אחד בדובאי. או, נגיד, מרוקו. יש שם אפילו יותר ימי שמש מאשר בארה"ב, ולכן היעילות של תחנת הכוח צריכה להיות גבוהה יותר. והתוצאות הראשונות מראות שזה אכן כך.

מגדל 150 MW CSP Noor III במרוקו עלה על יעדי הביצועים ויכולת האחסון בחודשי הפעילות הראשונים שלו. והעלות של מימון פרויקטים של אחסון אנרגיה במגדל תואמת לתחזיות הצפויות, מבטיח Xavier Lara, יועץ בכיר ב-CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).

תחנת הכוח נור III



תחנת הכוח Noor III שהוקמה בדצמבר אשתקד, הפגינה ביצועים יוצאי דופן. Noor III, שהותקן על ידי SENER ספרד ותאגיד בניית האנרגיה של סין SEPCO, הוא מפעל המגדל התפעולי הגדול בעולם והשני המשלב טכנולוגיית אחסון מלח מותך.

מומחים מאמינים שנתוני הביצועים המוקדמים החזקים של Noor III על ביצועים, גמישות ייצור ושילוב אחסון צריכים להפחית את בעיות האמינות של מגדל CSP ואחסון ולהוריד את עלות ההון עבור פרויקטים עתידיים. בסין, הממשלה כבר הכריזה על תוכנית ליצירת 6000 MW של CSP עם אחסון. SolarReserve משתפת פעולה עם Shenhua Group בבעלות המדינה, הבונה תחנות כוח פחמיות, כדי לפתח 1000 MW של ייצור מלח מותך CSP. אבל האם ימשיכו להיבנות מגדלי אחסון כאלה? שְׁאֵלָה.

עם זאת, רק לפני כמה ימים, חברת הליוג'ן, בבעלות ביל גייטס, הודיעה על פריצת הדרך שלה בשימוש באנרגיה סולארית מרוכזת. הליוגן הצליחו להעלות את הטמפרטורה מ-565 מעלות צלזיוס ל-1000 מעלות צלזיוס. כך, נפתחת האפשרות להשתמש באנרגיה סולארית בייצור מלט, פלדה ומוצרים פטרוכימיים.

מה עוד אפשר לקרוא בבלוג? Cloud4Y

→ הגדרה למעלה ב-GNU/Linux
→ חומשים בחזית אבטחת הסייבר
→ סטארטאפים שיכולים להפתיע
→ אקופיקציה כדי להגן על כדור הארץ
→ אבטחת מידע במרכז נתונים

הירשם למנוי שלנו מברק-ערוץ כדי לא לפספס את המאמר הבא! אנו כותבים לא יותר מפעמיים בשבוע ורק לעסקים. אנחנו גם מזכירים לכם שאתם יכולים בדיקה בחינם פתרונות ענן Cloud4Y.

רק משתמשים רשומים יכולים להשתתף בסקר. להתחברבבקשה.

תחנת כוח מלח נוזלי הוא

• טכנולוגיה גוססת

• כיוון מבטיח

• בהתחלה שטויות

• הגרסה שלך (בהערות)

97 משתמשים הצביעו. 36 משתמשים נמנעו.

מקור: www.habr.com