De winning en het gebruik van zonne-energie is een van de belangrijkste menselijke prestaties op energiegebied. De grootste moeilijkheid ligt nu niet eens in het verzamelen van zonne-energie, maar in de opslag en distributie ervan. Als dit probleem kan worden opgelost, kunnen de traditionele fossiele-brandstofindustrieën met pensioen gaan.
SolarReserve is een bedrijf dat het gebruik van gesmolten zout in zonne-energiecentrales voorstelt en werkt aan een alternatieve oplossing voor opslagproblemen. In plaats van zonne-energie te gebruiken om elektriciteit op te wekken en deze vervolgens op te slaan in zonnepanelen, stelt SolarReserve voor om deze om te leiden naar thermische opslagapparaten (torens). De energietoren zal energie ontvangen en opslaan. Het vermogen van gesmolten zout om in vloeibare vorm te blijven, maakt het tot een ideaal thermisch opslagmedium..
Het doel van het bedrijf is om te bewijzen dat zijn technologie van zonne-energie een betaalbare energiebron kan maken die 566 uur per dag werkt (zoals elke elektriciteitscentrale op fossiele brandstoffen). Geconcentreerd zonlicht verwarmt het zout in de toren tot XNUMX°C, dat wordt opgeslagen in een gigantische geïsoleerde tank totdat het wordt gebruikt om stoom te creëren om de turbine te laten draaien.
Echter, de eerste dingen eerst.
begin
De hoofdtechnoloog van SolarReserve, William Gould, heeft meer dan twintig jaar besteed aan de ontwikkeling van CSP-technologie (geconcentreerde zonne-energie) met gesmolten zout. In de jaren negentig was hij projectmanager voor de door het Amerikaanse ministerie van Energie ondersteunde Solar Two-demonstratiefaciliteit in de Mojave-woestijn. Tien jaar eerder werd daar een constructie getest die theoretische berekeningen bevestigde over de mogelijkheid van commerciële energieopwekking met behulp van heliostaten. Goulds uitdaging was om een soortgelijk ontwerp te ontwikkelen waarbij gebruik werd gemaakt van verwarmd zout in plaats van stoom, en om bewijs te vinden dat energie kon worden bespaard.
Bij het selecteren van een container om gesmolten zout in op te slaan, aarzelde Gould tussen twee opties: een ketelfabrikant met ervaring in traditionele energiecentrales op fossiele brandstoffen, en Rocketdyne, dat raketmotoren maakte voor NASA. De keuze viel in het voordeel van raketwetenschappers. Deels omdat Gould al vroeg in zijn carrière als nucleair ingenieur had gewerkt voor bouwgigant Bechtel, waar hij werkte aan de San Onofre-reactoren in Californië. En hij geloofde dat hij geen betrouwbaarder technologie zou vinden.
Het mondstuk van een straalmotor, waaruit hete gassen ontsnappen, bestaat eigenlijk uit twee omhulsels (binnen en buiten), in de gefreesde kanalen waarvan brandstofcomponenten in de vloeibare fase worden gepompt, waardoor het metaal wordt gekoeld en het mondstuk niet smelt. Rocketdyne's ervaring met het ontwikkelen van soortgelijke apparaten en het werken in de hogetemperatuurmetallurgie kwam goed van pas bij het ontwikkelen van technologie voor het gebruik van gesmolten zout in een zonne-energiecentrale.
Het 10 MW Solar Two-project heeft een aantal jaren met succes gefunctioneerd en werd in 1999 buiten gebruik gesteld, wat de levensvatbaarheid van het idee bevestigde. Zoals William Gould zelf toegeeft, kende het project enkele problemen die moesten worden opgelost. Maar de kerntechnologie die in Solar Two wordt gebruikt, werkt ook in moderne stations zoals Crescent Dunes. Het mengsel van nitraatzouten en bedrijfstemperaturen zijn identiek, het enige verschil zit in de schaal van het station.
Het voordeel van gesmolten-zouttechnologie is dat stroom op aanvraag kan worden geleverd, en niet alleen als de zon schijnt. Zout kan de warmte maandenlang vasthouden, dus af en toe een bewolkte dag heeft geen invloed op de beschikbaarheid van elektriciteit. Bovendien zijn de emissies van de energiecentrale minimaal en ontstaat er uiteraard geen gevaarlijk afval als bijproduct van het proces.
Werkprincipes
De zonne-energiecentrale gebruikt 10 spiegels (heliostaten), verspreid over 347 hectare (dat is de grootte van meer dan 647,5 voetbalvelden) om het zonlicht te concentreren op een centrale toren van 900 meter hoog en gevuld met zout. Dit zout wordt door zonnestralen verwarmd tot 195°C en de warmte wordt opgeslagen en vervolgens gebruikt om water in stoom om te zetten en generatoren te laten draaien om elektriciteit te produceren.
De spiegels worden heliostaten genoemd omdat ze allemaal kunnen kantelen en draaien om de lichtstraal nauwkeurig te richten. Ze zijn in concentrische cirkels opgesteld en richten het zonlicht op een ‘ontvanger’ bovenaan de centrale toren. De toren zelf gloeit niet; de ontvanger is matzwart. Het gloei-effect ontstaat juist door de concentratie zonlicht die de container verwarmt. Heet zout stroomt in een roestvrijstalen tank met een inhoud van 16 duizend m³.
Heliostaat
Het zout, dat bij deze temperaturen veel op water lijkt en vloeit, gaat door een warmtewisselaar om stoom te produceren die een standaard turbogenerator laat draaien. De tank bevat voldoende gesmolten zout om de generator 10 uur te laten draaien. Dit komt neer op 1100 megawattuur aan opslag, of bijna tien keer meer dan de grootste lithium-ionbatterijsystemen die zijn geïnstalleerd om hernieuwbare energie op te slaan.
Moeilijke manier
Ondanks de belofte van het idee kan niet worden gezegd dat SolarReserve succes heeft geboekt. In veel opzichten bleef het bedrijf een startup. Hoewel de startup in alle opzichten energiek en slim is. Het eerste dat je ziet als je richting de Crescent Dunes Power Plant kijkt, is tenslotte licht. Zo helder dat het onmogelijk is om ernaar te kijken. De lichtbron is een toren van 195 meter hoog, die trots boven de woestijngebieden van Nevada uitsteekt, ongeveer halverwege tussen het kleine stadje Reno en Las Vegas.
Hoe de energiecentrale eruit zag in verschillende stadia van de bouw
2012, start bouw
2014, het project is bijna voltooid
December 2014, Crescent Dunes is bijna klaar voor gebruik
Klaar station
Ongeveer een uur rijden hiervandaan ligt de beroemde Area 51, een geheime militaire faciliteit die het hele internet deze zomer dreigde te bestormen om buitenaardse wezens te 'redden' uit de handen van de Amerikaanse regering. Deze nabijheid leidt ertoe dat reizigers die een ongewoon heldere gloed zien, soms aan de lokale bewoners vragen of ze getuige zijn geweest van iets ongewoons of zelfs buitenaards. En dan zijn ze oprecht boos als ze horen dat dit slechts een zonne-energiecentrale is, omgeven door een spiegelveld van bijna 3 km breed.
De bouw van Crescent Dunes begon in 2011 met leningen van de overheid en investeringen van NV Energy, het belangrijkste nutsbedrijf van Nevada. En de energiecentrale werd in 2015 gebouwd, ongeveer twee jaar later dan gepland. Maar ook na de bouw verliep niet alles vlekkeloos. Zo gingen in de eerste twee jaar pompen en transformatoren voor heliostaten, die niet krachtig genoeg waren, vaak kapot en werkten ze niet goed. Daarom was het vermogen bij Crescent Dunes lager dan gepland in de eerste bedrijfsjaren.
Er was nog een probleem: met vogels. De ongelukkige vogel valt onder de ‘aanblik’ van geconcentreerd zonlicht . Volgens vertegenwoordigers van SolarReserve slaagde hun energiecentrale erin de regelmatige en massale “crematie” van vogels te voorkomen. In samenwerking met verschillende nationale organisaties is een speciaal plan ontwikkeld om mogelijke bedreigingen voor de energiecentrale te beperken. Dit programma is in 2011 goedgekeurd en is bedoeld om potentiële risico's voor vogels en vleermuizen te verminderen.
Maar het grootste probleem voor Crescent Dunes was een lek in een heetzoutopslagtank die eind 2016 werd ontdekt. De technologie maakt gebruik van een gigantische ring, ondersteund door pylonen op de bodem van de tank, om gesmolten zout te verdelen terwijl het uit een recipiënt stroomt. De pylonen zelf moesten aan de vloer worden gelast en de ring moest kunnen bewegen omdat temperatuurveranderingen ervoor zorgen dat de materialen uitzetten/krimpen. In plaats daarvan werd het geheel, als gevolg van een fout van de ingenieurs, stevig aan elkaar gelast. Als gevolg hiervan zakte en lekte de bodem van de tank bij temperatuurveranderingen.
Het lekken van gesmolten zout zelf is niet bijzonder gevaarlijk. Toen het de grindlaag onder de tank raakte, koelde de smelt onmiddellijk af en veranderde in zout. De sluiting van de energiecentrale duurde echter acht maanden. Er werd onderzoek gedaan naar de oorzaken van het lek, de verantwoordelijken voor het incident, de gevolgen van de noodsituatie en andere zaken.
De problemen van SolarReserve hielden daar niet op. De prestaties van de centrale bleven in 2018 onder de doelstelling, met een gemiddelde capaciteitsfactor van 20,3% vergeleken met een geplande capaciteitsfactor van 51,9%, C. Als gevolg hiervan begon het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) een twaalf maanden durende kostenstudie van de project-CSP, waarbij de nadruk ligt op prestatieproblemen en onverwachte kosten. Als gevolg hiervan werd het bedrijf eerst aangeklaagd en gedwongen het management te veranderen, en in 12 werden ze volledig gedwongen hun schuld toe te geven. .
Het is nog niet gedaan
Maar zelfs dit maakte geen einde aan de ontwikkeling van de technologie. In andere landen bestaan immers soortgelijke projecten. Soortgelijke technologieën worden bijvoorbeeld gebruikt in het Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park - 's werelds grootste netwerk van zonne-energiecentrales, verenigd in één ruimte in Dubai. Of zeg maar Marokko. Er zijn daar zelfs meer zonnige dagen dan in de VS, en daarom zou het rendement van de energiecentrale hoger moeten zijn. En de eerste resultaten laten zien dat dit inderdaad het geval is.
De 150 MW CSP Noor III-toren in Marokko overtrof de doelstellingen op het gebied van prestaties en opslagcapaciteit in de eerste paar maanden van gebruik. En de kosten voor de financiering van energieopslagprojecten in torens liggen in lijn met de verwachte verwachtingen, verzekert Xavier Lara, senior consultant bij CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Noor III-energiecentrale
De Noor III-energiecentrale, die in december vorig jaar in gebruik werd genomen, heeft opmerkelijke prestaties geleverd. Noor III, geïnstalleerd door het Spaanse SENER en het Chinese energiebouwbedrijf SEPCO, is 's werelds grootste operationele torenfabriek en de tweede die technologie voor de opslag van gesmolten zout integreert.
Deskundigen zijn van mening dat de robuuste vroege prestatiegegevens van Noor III over prestaties, opwekkingsflexibiliteit en opslagintegratie de problemen met de betrouwbaarheid van CSP-torens en opslag zouden moeten verminderen en de kapitaalkosten voor toekomstige projecten zouden moeten verlagen. In China heeft de regering al een programma aangekondigd om 6000 MW CSP met opslag te creëren. SolarReserve werkt samen met het staatsbedrijf Shenhua Group, dat kolencentrales bouwt, om 1000 MW aan CSP-productie van gesmolten zout te ontwikkelen. Maar zullen dergelijke opslagtorens nog steeds worden gebouwd? Vraag.
Onlangs kondigde het bedrijf Heliogen, eigendom van Bill Gates, echter zijn doorbraak aan in het gebruik van geconcentreerde zonne-energie. Heliogen was in staat de temperatuur te verhogen van 565°C naar 1000°C. Dit opent dus de mogelijkheid om zonne-energie te gebruiken bij de productie van cement, staal en petrochemische producten.
Wat lees je nog meer op de blog?
→
→
→
→
→
Abonneer u op onze -channel zodat je het volgende artikel niet mist! We schrijven niet vaker dan twee keer per week en alleen voor zaken. Wij herinneren u er ook aan dat dit mogelijk is cloudoplossingen Cloud4Y.
Alleen geregistreerde gebruikers kunnen deelnemen aan het onderzoek. , Alsjeblieft.
Vloeibaar zout elektriciteitscentrale is
-
Stervende technologie
-
Veelbelovende richting
-
Aanvankelijk onzin
-
Jouw versie (in de reacties)
97 gebruikers hebben gestemd. 36 gebruikers onthielden zich van stemming.
Bron: www.habr.com