Pridobivanje in uporaba sončne energije je eden najpomembnejših dosežkov človeštva v energetskem smislu. Glavna težava zdaj ni niti v zbiranju sončne energije, temveč v njenem shranjevanju in distribuciji. Če bo to vprašanje mogoče rešiti, se lahko tradicionalne industrije fosilnih goriv umaknejo.
SolarReserve je podjetje, ki predlaga uporabo staljene soli v sončnih elektrarnah in se ukvarja z alternativno rešitvijo težav s skladiščenjem. Namesto izkoriščanja sončne energije za pridobivanje električne energije in njenega shranjevanja v solarnih kolektorjih, SolarReserve predlaga preusmeritev le-te v naprave za shranjevanje toplote (stolpi). Energetski stolp bo sprejemal in hranil energijo. Zaradi sposobnosti staljene soli, da ostane v tekoči obliki, je idealen medij za shranjevanje toplote..
Cilj podjetja je dokazati, da lahko njegova tehnologija naredi sončno energijo cenovno dostopen vir energije, ki deluje 566 ur na dan (kot vsaka elektrarna na fosilna goriva). Koncentrirana sončna svetloba segreje sol v stolpu na XNUMX °C, ki je shranjena v velikanskem izoliranem rezervoarju, dokler se ne uporabi za ustvarjanje pare za delovanje turbine.
Vendar pa najprej.
začenja
Glavni tehnolog družbe SolarReserve, William Gould, je več kot 20 let razvijal tehnologijo CSP (koncentrirana sončna energija) staljene soli. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je bil vodja projekta za predstavitveni objekt Solar Two v puščavi Mojave, ki ga je podpiralo Ministrstvo za energijo ZDA. Desetletje prej so tam testirali strukturo, ki je potrdila teoretične izračune o možnosti komercialnega pridobivanja energije s heliostati. Gouldov izziv je bil razviti podoben dizajn, ki bi namesto pare uporabljal segreto sol, in najti dokaze, da je mogoče ohraniti energijo.
Pri izbiri posode za shranjevanje staljene soli je Gould nihal med dvema možnostma: proizvajalcem kotlov z izkušnjami v tradicionalnih elektrarnah na fosilna goriva in podjetjem Rocketdyne, ki je izdelovalo raketne motorje za Naso. Izbira je bila narejena v korist raketnih znanstvenikov. Delno zato, ker je Gould na začetku svoje kariere delal kot jedrski inženir za gradbenega velikana Bechtel, kjer je delal na kalifornijskih reaktorjih San Onofre. In verjel je, da bolj zanesljive tehnologije ne bo našel.
Šoba reaktivnega motorja, iz katere uhajajo vroči plini, je dejansko sestavljena iz dveh lupin (notranjega in zunanjega), v rezkanih kanalih katerih se črpajo sestavine goriva v tekoči fazi, ki hladijo kovino in preprečujejo taljenje šobe. Izkušnje Rocketdyne pri razvoju podobnih naprav in delu v visokotemperaturni metalurgiji so prišle prav pri razvoju tehnologije za uporabo staljene soli v sončni elektrarni.
Projekt Solar Two z močjo 10 MW je več let uspešno deloval in je bil leta 1999 razgrajen, kar je potrdilo izvedljivost ideje. Kot sam priznava William Gould, je imel projekt nekaj težav, ki jih je bilo treba rešiti. Toda osnovna tehnologija, uporabljena v Solar Two, deluje tudi v sodobnih postajah, kot je Crescent Dunes. Mešanica nitratnih soli in delovne temperature so enake, razlika je le v merilu postaje.
Prednost tehnologije staljene soli je v tem, da omogoča dobavo energije na zahtevo, ne le takrat, ko sije sonce. Sol lahko zadržuje toploto več mesecev, zato občasen oblačen dan ne vpliva na razpoložljivost električne energije. Poleg tega so emisije elektrarne minimalne, seveda pa ne nastajajo nevarni odpadki kot stranski produkt procesa.
Načela dela
Sončna elektrarna uporablja 10 ogledal (heliostatov), ki se razprostirajo na 347 hektarih (to je velikost več kot 647,5 nogometnih igrišč), da koncentrirajo sončno svetlobo na osrednji stolp, visok 900 metrov in napolnjen s soljo. To sol sončni žarki segrejejo na 195°C, toplota pa se shrani in nato uporabi za pretvorbo vode v paro in zagon generatorjev za proizvodnjo električne energije.
Ogledala se imenujejo heliostati, ker se lahko vsako nagiba in vrti, da natančno usmeri svoj žarek svetlobe. Razporejeni v koncentričnih krogih usmerjajo sončno svetlobo na "sprejemnik" na vrhu osrednjega stolpa. Sam stolp ne sveti, sprejemnik je mat črn. Učinek sijaja nastane ravno zaradi koncentracije sončne svetlobe, ki greje posodo. Vroča sol teče v rezervoar iz nerjavečega jekla s prostornino 16 tisoč m³.
Heliostat
Sol, ki je pri teh temperaturah videti in teče podobno kot voda, gre skozi toplotni izmenjevalnik, da proizvede paro za delovanje standardnega turbogeneratorja. Rezervoar vsebuje dovolj staljene soli za delovanje generatorja 10 ur. To znaša 1100 megavatnih ur shranjevanja ali skoraj 10-krat več kot največji sistemi litij-ionskih baterij, ki so bili nameščeni za shranjevanje obnovljive energije.
Težka pot
Kljub obetavnosti ideje za SolarReserve ne moremo reči, da je dosegel uspeh. V mnogih pogledih je podjetje ostalo startup. Čeprav je startup energičen in bister v vseh pogledih. Navsezadnje je prva stvar, ki jo vidite, ko pogledate proti elektrarni Crescent Dunes, svetloba. Tako svetel, da ga je nemogoče gledati. Vir svetlobe je 195-metrski stolp, ki se ponosno dviga nad puščavskimi ozemlji Nevade približno na pol poti med mestecem Reno in Las Vegasom.
Kako je elektrarna izgledala v različnih fazah gradnje
2012, začetek gradnje
2014, projekt je pri koncu
December 2014, Crescent Dunes je skoraj pripravljen za uporabo
Pripravljena postaja
Približno uro vožnje od tod je znameniti Area 51, skrivni vojaški objekt, ki ga je ves internet letos poleti grozil z napadom, da bi »rešil« nezemljane iz rok ameriške vlade. Ta bližina vodi do dejstva, da popotniki, ki vidijo nenavadno svetel sij, včasih vprašajo lokalne prebivalce, ali so bili priča nenavadnemu ali celo tujemu. In potem so iskreno razburjeni, ko izvedo, da je to samo sončna elektrarna, obdana s skoraj 3 km širokim poljem ogledal.
Gradnja Crescent Dunes se je začela leta 2011 s posojili vlade in naložbami NV Energy, glavnega komunalnega podjetja v Nevadi. In elektrarna je bila zgrajena leta 2015, približno dve leti pozneje od načrtov. A tudi po izgradnji ni šlo vse gladko. Na primer, v prvih dveh letih so se črpalke in transformatorji za heliostate, ki niso bili dovolj zmogljivi, pogosto kvarili in niso delovali pravilno. Zato je bila izhodna moč v Crescent Dunes nižja od načrtovane v prvih letih obratovanja.
Bila je še ena težava - s pticami. Nesrečna ptica pade pod "vid" koncentrirane sončne svetlobe . Po besedah predstavnikov SolarReserve se je njihovi elektrarni uspelo izogniti redni in množični "upepelitvi" ptic. V sodelovanju z več nacionalnimi organizacijami je bil razvit poseben načrt za ublažitev morebitnih nevarnosti za elektrarno. Ta program je bil odobren leta 2011 in je namenjen zmanjšanju možnih tveganj za ptice in netopirje.
Toda največja težava za Crescent Dunes je bilo puščanje v rezervoarju za shranjevanje vroče soli, ki so ga odkrili konec leta 2016. Tehnologija uporablja ogromen obroč, podprt s stebri na dnu rezervoarja za distribucijo staljene soli, ko teče iz posode. Sami stebri so morali biti privarjeni na tla, obroč pa je moral imeti možnost premikanja, saj temperaturne spremembe povzročijo širjenje/krčenje materialov. Namesto tega so zaradi napake inženirjev vse skupaj tesno zvarili. Posledično se je s temperaturnimi spremembami dno rezervoarja povesilo in puščalo.
Samo iztekanje staljene soli ni posebej nevarno. Ko je zadela gramozno plast pod rezervoarjem, se je talina takoj ohladila in spremenila v sol. Vendar se je zaustavitev elektrarne vlekla kar osem mesecev. Preučeni so bili vzroki uhajanja, odgovorni za incident, posledice izrednega dogodka in druga vprašanja.
Težave družbe SolarReserve se s tem niso končale. Uspešnost elektrarne je leta 2018 padla pod cilj, s povprečnim faktorjem zmogljivosti 20,3 % v primerjavi z načrtovanim faktorjem zmogljivosti 51,9 %, C. Posledično je ameriški nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (NREL) začel 12-mesečno študijo stroškov CSP projekta, ki se osredotoča na vprašanja uspešnosti in nepričakovane stroške. Podjetje je bilo zaradi tega najprej toženo in prisiljeno zamenjati vodstvo, leta 2019 pa so bili povsem prisiljeni priznati svoje .
Ni še konec
A tudi to ni ustavilo razvoja tehnologije. Konec koncev obstajajo podobni projekti v drugih državah. Podobne tehnologije se na primer uporabljajo v sončnem parku Mohammed bin Rashid Al Maktoum - največjem svetovnem omrežju sončnih elektrarn, združenih v enem prostoru v Dubaju. Ali pa recimo Maroko. Tam je celo več sončnih dni kot v ZDA, zato naj bi bil izkoristek elektrarne višji. In prvi rezultati kažejo, da je temu res tako.
Stolp CSP Noor III s 150 MW v Maroku je v prvih nekaj mesecih delovanja presegel cilje zmogljivosti in zmogljivosti skladiščenja. In stroški financiranja projektov za shranjevanje energije v stolpih so v skladu s pričakovanimi projekcijami, zagotavlja Xavier Lara, višji svetovalec pri CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).
Elektrarna Noor III
Elektrarna Noor III, ki je bila naročena decembra lani, je pokazala izjemno zmogljivost. Noor III, ki sta ga postavila španski SENER in kitajska korporacija za energetsko gradnjo SEPCO, je največja delujoča stolpna elektrarna na svetu in druga, ki vključuje tehnologijo za shranjevanje staljene soli.
Strokovnjaki verjamejo, da bi morali robustni zgodnji podatki o zmogljivosti Noor III o zmogljivosti, prilagodljivosti generacije in integraciji shranjevanja zmanjšati težave s stolpom CSP in zanesljivostjo shranjevanja ter znižati stroške kapitala za prihodnje projekte. Na Kitajskem je vlada že napovedala program za ustvarjanje 6000 MW CSP s skladiščenjem. SolarReserve sodeluje s skupino Shenhua v državni lasti, ki gradi elektrarne na premog, da bi razvila 1000 MW proizvodnje staljene soli CSP. Toda ali bodo takšne skladiščne stolpe gradili še naprej? vprašanje.
Vendar je ravno pred dnevi podjetje Heliogen v lasti Billa Gatesa objavilo svoj preboj na področju uporabe koncentrirane sončne energije. Heliogenu je uspelo dvigniti temperaturo s 565°C na 1000°C. Tako se odpira možnost uporabe sončne energije pri proizvodnji cementa, jekla in petrokemičnih izdelkov.
Kaj še lahko preberete na blogu?
→
→
→
→
→
Naročite se na našo -kanal, da ne zamudite naslednjega članka! Pišemo največ dvakrat na teden in samo poslovno. Spomnimo vas tudi, da lahko rešitve v oblaku Cloud4Y.
V anketi lahko sodelujejo samo registrirani uporabniki. , prosim.
Elektrarna na tekoče soli je
-
Tehnologija umiranja
-
Obetavna smer
-
Sprva nesmisel
-
Vaša različica (v komentarjih)
Glasovalo je 97 uporabnikov. 36 uporabnikov se je vzdržalo.
Vir: www.habr.com