Salt solenergi

Utvinning och användning av solenergi är en av mänsklighetens viktigaste framgångar inom energisektorn. Den största svårigheten nu ligger inte ens i att samla in solenergi, utan i att lagra och distribuera den. Om detta problem kan lösas kan traditionella fossilbränslebaserade företag läggas ner.

SolarReserve är ett företag som föreslår att man använder smält salt i solkraftverk och arbetar med en alternativ lösning på lagringsproblem. Istället för att använda solenergi för att generera elektricitet och sedan lagra den i solpaneler, föreslår SolarReserve att omdirigera den till termisk lagring (torn). Energitornet kommer att ta emot och lagra energi. Det smälta saltets förmåga att förbli i flytande form gör det till ett idealiskt sätt för termisk lagring.

Företagets mål är att bevisa att deras teknik kan göra solenergi till en prisvärd kraftkälla dygnet runt (som alla fossilbränsledrivna kraftverk). Koncentrerat solljus värmer upp saltet i tornet till 566 °C, och det lagras i en gigantisk, isolerad tank tills det används för att skapa ånga för att driva en turbin.

Låt oss dock ta allt i ordning.

börjar

SolarReserves teknikchef, William Gould, har ägnat mer än 20 år åt att utveckla CSP-teknik (koncentrerad solenergi) med smält salt. På 1990-talet var han projektledare för den av energidepartementet finansierade demonstrationsanläggningen Solar Two i Mojaveöknen. Ett decennium tidigare hade en anläggning testats där som bekräftade teoretiska beräkningar om att heliostater kunde producera energi kommersiellt. Goulds jobb var att utveckla en liknande design som använde uppvärmt salt istället för ånga, och att bevisa att energin kunde lagras.

När Gould skulle välja ett kärl för att förvara det smälta saltet, diskuterade han mellan en panntillverkare med erfarenhet av traditionella fossilbränslekraftverk och Rocketdyne, som tillverkade raketmotorer för NASA. Han valde raketföretaget, delvis för att Gould hade tillbringat sin tidiga karriär som kärningenjör på byggjätten Bechtel, som hade arbetat med Kaliforniens San Onofre-reaktorer. Han trodde att han inte kunde hitta en mer pålitlig teknik.

Jetmotorns munstycke från vilket de heta gaserna läcker ut består faktiskt av två skal (inre och yttre) genom vilka flytande drivmedel pumpas, vilket kyler metallen och förhindrar att munstycket smälter. Rocketdynes erfarenhet av att utveckla liknande anordningar och arbeta inom högtemperaturmetallurgi har varit användbar vid utvecklingen av tekniken för att använda smält salt i ett solkraftverk.

10 MW Solar Two-projektet drevs framgångsrikt i flera år och avvecklades 1999, vilket bevisade idéns bärkraft. Som William Gould själv medger hade projektet vissa problem som behövde lösas. Men den grundläggande tekniken som används i Solar Two fungerar även i moderna anläggningar som Crescent Dunes. Nitratsaltblandningen och driftstemperaturerna är identiska, den enda skillnaden är anläggningens skala.

Fördelen med smält saltteknik är att den kan leverera el vid behov, inte bara när solen skiner. Salt kan behålla värme i månader, så enstaka molniga dagar påverkar inte tillgången på el. Dessutom är utsläppen från kraftverket minimala, och naturligtvis skapas inget farligt avfall som en biprodukt av processen.

Principer för arbete

Solkraftverket använder 10 347 speglar (heliostater) utspridda över 647,5 hektar (det är mer än 900 fotbollsplaner) för att koncentrera solljuset på ett 195 meter högt centralt torn fyllt med salt. Detta salt värms upp av solens strålar till 565 °C, och värmen lagras och används sedan för att omvandla vatten till ånga och driva generatorer för att producera elektricitet.

Speglarna kallas heliostater eftersom var och en kan lutas och vridas för att exakt rikta sin ljusstråle. De är arrangerade i koncentriska cirklar och fokuserar solljuset på en "mottagare" högst upp i det centrala tornet. Själva tornet lyser inte; mottagaren är mattsvart. Glödeffekten orsakas av koncentrationen av solljus som värmer upp tanken. Det heta saltet rinner in i en tank av rostfritt stål med en kapacitet på 16 XNUMX m³.

Heliostat

Saltet, som vid dessa temperaturer ser ut och flyter nästan som vatten, passerar genom en värmeväxlare för att producera ånga som driver en vanlig turbogenerator. Tanken innehåller tillräckligt med smält salt för att driva generatorn i 10 timmar. Det är 1100 10 megawattimmar lagring, eller nästan XNUMX gånger mer än de största litiumjonbatterisystemen som har installerats för att lagra förnybar energi.

Den hårda vägen

Trots idéns löfte var SolarReserve ingen succé. På många sätt var företaget fortfarande en startup. Om än en energisk och livfull startup i alla avseenden. Det första man ser när man tittar på Crescent Dunes kraftverk är trots allt ljus. Så starkt att det är omöjligt att titta på det. Ljuskällan är ett 195 meter högt torn som stolt reser sig över Nevadas ökenområden ungefär halvvägs mellan den lilla staden Reno och Las Vegas.

Hur kraftverket såg ut i olika skeden av byggandet
2012, byggstart

2014, projektet närmar sig sitt slutförande

December 2014, Crescent Dunes är nästan redo att användas

Klar station

Ungefär en timmes bilresa härifrån ligger det berömda Area 51, en hemlig militär anläggning som hela internet hotade att storma i somras för att "rädda" utomjordingar från den amerikanska regeringens händer. Denna närhet leder till att resenärer som har sett ett ovanligt starkt sken ibland frågar lokalbefolkningen om de har bevittnat något ovanligt eller till och med utomjordiskt. Och sedan blir de genuint upprörda när de får veta att det bara är ett solkraftverk omgivet av ett nästan 3 km brett spegelfält.

Byggandet av Crescent Dunes påbörjades 2011, med statliga lån och investeringar från NV Energy, Nevadas största energibolag. Anläggningen färdigställdes 2015, ungefär två år efter schemat. Men även efter byggnationen uppstod problem. Till exempel gick pumparna och transformatorerna till heliostaterna, som inte var tillräckligt kraftfulla, ofta sönder och fungerade inte korrekt under de första två åren. Som ett resultat var Crescent Dunes effekt lägre än planerat under de första åren av drift.

Det fanns ytterligare en svårighet – med fåglar. När den olyckliga fågeln hamnade i "sikte" av koncentrerat solljus förvandlades till dammEnligt SolarReserve har deras kraftverk lyckats undvika regelbunden och massmässig "kremering" av fåglar. Tillsammans med flera nationella organisationer utvecklades en särskild plan för att mildra eventuella hot mot kraftverket. Detta program godkändes 2011 och är utformat för att minska potentiella risker för fåglar och fladdermöss.

Men det största problemet för Crescent Dunes var en läcka i tanken för varmt salt, som upptäcktes i slutet av 2016. Tekniken bygger på en gigantisk ring som stöds av pyloner i botten av tanken för att distribuera smält salt när det flödar från en behållare. Pylonerna själva skulle svetsas fast i golvet, och ringen behövde kunna röra sig, eftersom temperaturförändringar får material att expandera och krympa. Istället, på grund av ett tekniskt fel, svetsades hela saken ihop. Som ett resultat bucklade sig tankens botten och läckte när temperaturen förändrades.

Själva läckan av smält salt utgör ingen särskild fara. När den träffade gruslagret under tanken kyldes smältan omedelbart ner och omvandlades till salt. Trots detta drog nedstängningen av kraftverket ut på tiden i åtta månader. Orsakerna till läckan, de ansvariga för händelsen, konsekvenserna av nödsituationen och andra frågor studerades.

SolarReserves problem slutade inte där. Anläggningens prestanda låg under målet 2018, med en genomsnittlig kapacitetsfaktor på 20,3 % jämfört med en planerad kapacitetsfaktor på 51,9 %, C. Som ett resultat av detta inledde U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) en 12-månaders kostnadsstudie av CSP-projektet, med fokus på prestandaproblem och oväntade kostnader. Som ett resultat stämdes företaget först, tvingades byta ledning och tvingades 2019 erkänna sina konkurs.

Detta är inte slutet än

Men inte ens detta satte stopp för teknikens utveckling. Det finns trots allt liknande projekt i andra länder. Till exempel används liknande tekniker i Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park, världens största nätverk av solkraftverk, samlade i ett enda utrymme i Dubai. Eller, låt oss säga, Marocko. Det finns ännu fler soliga dagar där än i USA, och därför borde kraftverkets effektivitet vara högre. Och de första resultaten visar att så faktiskt är fallet.

CSP Noor III-tornet på 150 MW i Marocko har överträffat sina produktions- och lagringskapacitetsmål under sina första månader i drift. Och kostnaderna för att finansiera tornets energilagringsprojekt ligger i linje med förväntningarna, säger Xavier Lara, seniorkonsult för CSP Engineering Group Empresarios Agrupados (EA).

Noor III kraftverk



Noor III, som lanserades i december förra året, har visat anmärkningsvärd prestanda. Noor III, installerad av spanska SENER och kinesiska SEPCO, är världens största tornanläggning i drift och den andra som integrerar teknik för lagring av smält salt.

Experter säger att Noor III:s robusta tidiga prestandadata om kapacitet, produktionsflexibilitet och lagringsintegration bör minska farhågor om tillförlitlighet mellan CSP-torn och lagring och sänka kapitalkostnaden för framtida projekt. I Kina har regeringen redan aviserat ett program för att bygga 6000 1000 MW CSP med lagring. SolarReserve samarbetar med det statligt ägda kolkraftverksbyggaren Shenhua Group för att utveckla XNUMX XNUMX MW smältsalt-CSP. Men kommer sådana torn och lagring att fortsätta byggas? Frågan är.

Men så sent som häromdagen tillkännagav Bill Gates Heliogen sitt genombrott inom användningen av koncentrerad solenergi. Heliogen lyckades höja temperaturen från 565 °C till 1000 °C. Därmed öppnades möjligheten att använda solenergi vid produktion av cement, stål och petrokemiska produkter.

Vad mer kan du läsa på bloggen? Cloud4Y

→ Konfigurera topp i GNU/Linux
→ Pentesters i framkanten av cybersäkerhet
→ Startups som kan överraska
→ Eko-fiktion för att skydda planeten
→ Datacenterinformationssäkerhet

Prenumerera på vår Telegram-kanal, för att inte missa nästa artikel! Vi skriver inte mer än två gånger i veckan och endast i affärer. Vi påminner dig också om att du kan gratis att testa molnlösningar Cloud4Y.

Endast registrerade användare kan delta i undersökningen. Logga in, Snälla du.

Kraftverk med flytande salt är

• Döende teknologi

• En lovande riktning

• Det var nonsens till att börja med.

• Din version (i kommentarerna)

97 användare röstade. 36 användare avstod från att rösta.

Källa: will.com