Ťažba a využívanie slnečnej energie je jedným z najdôležitejších úspechov ľudstva z hľadiska energie. Hlavný problém teraz nespočíva ani v zhromažďovaní slnečnej energie, ale v jej skladovaní a distribúcii. Ak sa tento problém podarí vyriešiť, tradičný priemysel fosílnych palív môže byť ukončený.
SolarReserve je spoločnosť, ktorá navrhuje použitie roztavenej soli v solárnych elektrárňach a pracuje na alternatívnom riešení problémov so skladovaním. Namiesto využívania slnečnej energie na výrobu elektriny a jej následného skladovania v solárnych paneloch SolarReserve navrhuje presmerovať ju do tepelných akumulačných zariadení (veží). Energetická veža bude prijímať a uchovávať energiu. Schopnosť roztavenej soli zostať v tekutej forme z nej robí ideálne tepelné akumulačné médium..
Cieľom spoločnosti je dokázať, že jej technológia dokáže urobiť zo solárnej energie cenovo dostupný zdroj energie, ktorý funguje nepretržite (ako každá elektráreň na fosílne palivá). Koncentrované slnečné svetlo ohrieva soľ vo veži na 566 °C, ktorá je uložená v obrovskej izolovanej nádrži, kým sa nevyužije na vytvorenie pary na chod turbíny.
Najprv však.
začiatok
Hlavný technológ SolarReserve, William Gould, strávil viac ako 20 rokov vývojom technológie roztavenej soli CSP (koncentrovaná solárna energia). V 1990. rokoch bol projektovým manažérom pre demonštračné zariadenie Solar Two v Mohavskej púšti podporované Ministerstvom energetiky USA. O desaťročie skôr tam bola testovaná konštrukcia, ktorá potvrdila teoretické výpočty o možnosti komerčnej výroby energie pomocou heliostatov. Gouldovou výzvou bolo vyvinúť podobný dizajn, ktorý by namiesto pary používal zohriatu soľ, a nájsť dôkazy, že možno šetriť energiou.
Pri výbere nádoby na skladovanie roztavenej soli Gould váhal medzi dvoma možnosťami: výrobcom kotlov so skúsenosťami v tradičných elektrárňach na fosílne palivá a Rocketdyne, ktorý vyrábal raketové motory pre NASA. Voľba bola urobená v prospech raketových vedcov. Čiastočne preto, že Gould na začiatku svojej kariéry pracoval ako jadrový inžinier pre stavebný gigant Bechtel, ktorý pracoval na kalifornských reaktoroch San Onofre. A veril, že spoľahlivejšiu technológiu nenájde.
Dýza prúdového motora, z ktorej unikajú horúce plyny, pozostáva v skutočnosti z dvoch plášťov (vnútorného a vonkajšieho), v ktorých vyfrézovaných kanáloch sa čerpajú zložky paliva v kvapalnej fáze, ochladzujú kov a zabraňujú roztaveniu dýzy. Skúsenosti Rocketdyne s vývojom podobných zariadení a prácou vo vysokoteplotnej metalurgii prišli vhod pri vývoji technológie na využitie roztavenej soli v solárnej elektrárni.
Projekt Solar Two s výkonom 10 MW úspešne fungoval niekoľko rokov av roku 1999 bol vyradený z prevádzky, čím sa potvrdila životaschopnosť tejto myšlienky. Ako sám William Gould priznáva, projekt mal niekoľko problémov, ktoré bolo potrebné vyriešiť. Ale základná technológia použitá v Solar Two funguje aj v moderných staniciach ako Crescent Dunes. Zmes dusičnanových solí a prevádzkové teploty sú identické, rozdiel je len v mierke stanice.
Výhodou technológie roztavenej soli je, že umožňuje dodávať energiu na požiadanie, nielen keď svieti slnko. Soľ dokáže udržať teplo celé mesiace, takže občasné zamračené dni neovplyvňujú dostupnosť elektriny. Okrem toho sú emisie z elektrárne minimálne a samozrejme nevzniká žiadny nebezpečný odpad ako vedľajší produkt procesu.
Princípy práce
Solárna elektráreň využíva 10 347 zrkadiel (heliostatov) rozmiestnených na 647,5 hektárov (to je veľkosť viac ako 900 futbalových ihrísk) na sústredenie slnečného svetla na centrálnu vežu, vysokú 195 metrov a naplnenú soľou. Táto soľ sa zohreje slnečnými lúčmi na 565°C a teplo sa akumuluje a následne využíva na premenu vody na paru a prevádzku generátorov na výrobu elektriny.
Zrkadlá sa nazývajú heliostaty, pretože každé sa môže nakláňať a otáčať, aby presne nasmerovalo svoj lúč svetla. Usporiadané v sústredných kruhoch sústreďujú slnečné svetlo na „prijímač“ v hornej časti centrálnej veže. Samotná veža nesvieti, prijímač je matne čierny. Žiarivý efekt nastáva práve v dôsledku koncentrácie slnečného žiarenia ohrievajúceho nádobu. Horúca soľ prúdi do nerezovej nádrže s objemom 16 tisíc m³.
Heliostat
Soľ, ktorá pri týchto teplotách vyzerá a tečie podobne ako voda, prechádza cez výmenník tepla a vytvára paru na prevádzku štandardného turbogenerátora. Nádrž obsahuje dostatok roztavenej soli na prevádzku generátora po dobu 10 hodín. To predstavuje 1100 10 megawatthodín úložiska, alebo takmer XNUMX-krát viac ako najväčšie lítium-iónové batériové systémy, ktoré boli nainštalované na uskladnenie obnoviteľnej energie.
Ťažko
Napriek prísľubu myšlienky nemožno povedať, že SolarReserve dosiahol úspech. V mnohých ohľadoch spoločnosť zostala startupom. Hoci startup je energický a jasný v každom zmysle. Koniec koncov, prvá vec, ktorú uvidíte, keď sa pozriete smerom k elektrárni Crescent Dunes, je svetlo. Tak jasné, že sa na to nedá pozerať. Zdrojom svetla je 195-metrová veža, ktorá sa hrdo týči nad púštnymi územiami Nevady približne v polovici cesty medzi mestečkom Reno a Las Vegas.
Ako vyzerala elektráreň v rôznych fázach výstavby
2012, začiatok výstavby
2014, projekt je tesne pred dokončením
December 2014, Crescent Dunes je takmer pripravený na použitie
Pripravená stanica
Asi hodinu jazdy odtiaľto je slávna Area 51, tajné vojenské zariadenie, ktorému celý internet hrozilo, že toto leto zaútočí, aby „zachránil“ mimozemšťanov z rúk americkej vlády. Táto blízkosť vedie k tomu, že cestujúci, ktorí vidia nezvyčajne jasnú žiaru, sa niekedy pýtajú miestnych obyvateľov, či neboli svedkami niečoho neobvyklého alebo dokonca cudzieho. A potom sú úprimne rozrušení, keď sa dozvedia, že toto je len solárna elektráreň, obklopená zrkadlovým poľom širokým takmer 3 km.
Výstavba Crescent Dunes sa začala v roku 2011 s pôžičkami od vlády a investíciou od NV Energy, hlavnej spoločnosti poskytujúcej služby v Nevade. A elektráreň bola postavená v roku 2015, asi o dva roky neskôr, ako sa plánovalo. Ale ani po výstavbe nešlo všetko hladko. Napríklad v prvých dvoch rokoch sa často pokazili a nefungovali čerpadlá a transformátory pre heliostaty, ktoré neboli dostatočne výkonné. Preto bol výkon v Crescent Dunes nižší, ako sa plánovalo v prvých rokoch prevádzky.
Bola tu ďalšia ťažkosť - s vtákmi. Nešťastný vták spadajúci pod „pohľad“ koncentrovaného slnečného svetla . Podľa predstaviteľov SolarReserve sa ich elektrárni podarilo vyhnúť sa pravidelnému a hromadnému „spaľovaniu“ vtákov. V spolupráci s niekoľkými národnými organizáciami bol vypracovaný špeciálny plán na zmiernenie akýchkoľvek potenciálnych hrozieb pre elektráreň. Tento program bol schválený v roku 2011 a jeho cieľom je znížiť potenciálne riziká pre vtáky a netopiere.
Ale najväčším problémom pre Crescent Dunes bol únik v nádrži na horúcu soľ, ktorá bola objavená koncom roka 2016. Technológia využíva obrovský prstenec podopretý pylónmi na dne nádrže na distribúciu roztavenej soli, keď vyteká z nádoby. Samotné pylóny museli byť privarené k podlahe a prstenec sa musel pohybovať, pretože zmeny teploty spôsobujú rozťahovanie/zmršťovanie materiálov. Namiesto toho kvôli chybe inžinierov bola celá vec pevne zvarená. V dôsledku toho sa pri zmenách teploty dno nádrže prehýbalo a presakovalo.
Samotný únik roztavenej soli nie je zvlášť nebezpečný. Keď narazila na vrstvu štrku pod nádržou, tavenina sa okamžite ochladila a zmenila sa na soľ. Odstávka elektrárne sa však vliekla osem mesiacov. Študovali sa príčiny úniku, osoby zodpovedné za incident, následky mimoriadnej udalosti a ďalšie problémy.
Problémy SolarReserve sa tým neskončili. Výkon elektrárne klesol pod cieľ v roku 2018 s priemerným kapacitným faktorom 20,3 % v porovnaní s plánovaným kapacitným faktorom 51,9 %, C. Výsledkom bolo, že americké Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu (NREL) začalo 12-mesačnú štúdiu nákladov projekt CSP so zameraním na výkonnostné problémy a neočakávané náklady. V dôsledku toho bola spoločnosť najprv zažalovaná a nútená zmeniť vedenie a v roku 2019 boli úplne nútení priznať svoje .
Ešte to neskončilo
Ani to však vývoj technológií neskončilo. Veď podobné projekty sú aj v iných krajinách. Podobné technológie sa používajú napríklad v solárnom parku Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park – najväčšej svetovej sieti solárnych elektrární, združených do jedného priestoru v Dubaji. Alebo povedzme, Maroko. Je tam ešte viac slnečných dní ako v USA, a preto by účinnosť elektrárne mala byť vyššia. A prvé výsledky ukazujú, že je to skutočne tak.
Veža CSP Noor III s výkonom 150 MW v Maroku prekročila ciele v oblasti výkonu a skladovacej kapacity v prvých mesiacoch prevádzky. A náklady na financovanie projektov vežového skladovania energie sú v súlade s očakávanými prognózami, ubezpečuje Xavier Lara, senior konzultant CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Elektráreň Noor III
Elektráreň Noor III, ktorá bola uvedená do prevádzky v decembri minulého roka, preukázala pozoruhodný výkon. Noor III, inštalovaný španielskou spoločnosťou SENER a čínskou energetickou stavebnou korporáciou SEPCO, je najväčším prevádzkovým závodom na výrobu veží na svete a druhým, ktorý integruje technológiu skladovania roztavenej soli.
Odborníci sa domnievajú, že robustné počiatočné údaje o výkone Noor III o výkone, flexibilite generovania a integrácii úložiska by mali znížiť problémy so spoľahlivosťou veže a úložiska CSP a znížiť náklady na kapitál pre budúce projekty. V Číne už vláda oznámila program vytvorenia 6000 1000 MW CSP s úložiskom. SolarReserve spolupracuje so štátnou skupinou Shenhua Group, ktorá stavia uhoľné elektrárne, s cieľom vyvinúť XNUMX XNUMX MW výroby roztavenej soli CSP. Budú sa však takéto skladovacie veže stavať aj naďalej? Otázka.
Avšak práve na druhý deň spoločnosť Heliogen, ktorú vlastní Bill Gates, oznámila svoj prelom vo využívaní koncentrovanej slnečnej energie. Heliogen dokázal zvýšiť teplotu z 565°C na 1000°C. Otvárajú sa tak možnosti využitia slnečnej energie pri výrobe cementu, ocele a petrochemických produktov.
Čo si ešte môžete prečítať na blogu?
→
→
→
→
→
Prihláste sa na odber -kanál, aby vám neušiel ďalší článok! Píšeme si maximálne dvakrát do týždňa a len služobne. Tiež vám pripomíname, že môžete cloudové riešenia Cloud4Y.
Do prieskumu sa môžu zapojiť iba registrovaní užívatelia. Prosím.
Elektráreň na tekutú soľ je
-
Technológia umierania
-
Sľubný smer
-
Spočiatku nezmysel
-
Vaša verzia (v komentároch)
Hlasovalo 97 užívateľov. 36 užívateľov sa zdržalo hlasovania.
Zdroj: hab.com