Päikesesoojus Esitab Fotogalvaanika Väljakutse Energiaallikana

Kontsentreeritud päikeseenergia võib ületada fotogalvaanilise energia kui valitud päikesetehnoloogia, kuna päikese soojust on lihtsam salvestada.

Koos päikesevalgusega on meie lähima tähe soojus küllaldane taastuvenergia allikas, mida generaatorid saavad rakendada viisil, mis ületab päikeseenergia ühe suurima puuduse.

Peeglite abil saavad arendajad suunata päikesekiiri tööstuse soojuse tootmiseks või elektri tootmiseks, kasutades sageli ka materjale, mis energiat salvestavad. Teoreetiliselt on see väga lihtne idee ja kindlasti pole see uus. Legend räägib, et Archimedes kasutas Teise Puuni sõja ajal Rooma laevade põletamiseks suuri, poleeritud peegleid.

Ameerika Ühendriikides avaldus kontsentreeritud päikeseenergia (CSP) 1980. aastatel üheksa elektrijaamana Lõuna-Californias, kasutades küttekujulisi peegleid energia kontsentreerimiseks ringlevas soojusülekandevedelikus. Vedelik, sageli sünteetiline õli, soojendab sulasoola kuni 350 kraadini, mis seejärel turbiini juhtimiseks vett keeb.

Huvi CSP vastu rauges ja areng oli enam kui kümne aasta jooksul tühikäigul, kuna odavate fossiilkütuste, tuuleenergia ja fotogalvaaniliste elementide veebi jõudis. Kuid viimastel aastatel nõudlus taastuvenergia ja päikeseenergia tehnoloogia järele jõudis üksteisele järele, kuna kommunaalteenused otsisid puhast ja pidevat energiat. Nüüd ehitavad arendajad Ameerika Ühendriikides ja välismaal uusi CSP-rajatisi, innustades uurima uusi meetodeid nende süsteemide tõhusamaks muutmiseks.

"CSP pakub täna funktsionaalsust, mida [fotogalvaanilisel tehnoloogial] ei ole, see on lähetatavus," ütles Areva Solari tehnoloogiajuht Philip Gleckman.

Vedel soolaühend päikeseenergiajaamades võib mitu tundi kuumana püsida, võimaldades operaatoril vajadusel elektrit toota, selgitas ta. See tähendab, et CSP-jaam suudab pilvede läbimisel ja ka pärast päikese loojumist tekitada ühtlast elektronivoogu, erinevalt fotogalvaanilistest paneelidest, mis toodavad elektrit ainult siis, kui päike paistab.

Seetõttu paistab CSP vahelduvate taastuvate energiaallikate seas atraktiivse valikuna püsivat jõudu otsivatele arendajatele. Riiklik taastuvenergia labor (NREL) avaldas eelmisel nädalal uuringu, mis näitas, et CSP annab selle paindlikkuse fotoelektriliste ja tuuleturbiinide kasutatavatele kommunaalteenustele.

"Ma arvan, et turg on väga selgelt rääkinud, et tahab [energia] ladustamist," ütles Gleckman.

Päikesesoojuse viimine läbi vingerdaja

Areva Solar töötab National Solar Thermal Test Facilityis koos Sandia National Laboratories'iga välja CSP-süsteemi, mis kasutab sulatatud soola, et asendada vastuvõtjatorudes õli, toimides nii soojusülekandevedelikuna kui ka töövedelikuna, vähendades seeläbi kulusid ja suurendades efektiivsust. Rajatis ehitati 1976. aastal, kuid vastuvõetud üksikisikute temperatuur võib ületada 600 kraadi Celsiuse järgi, mis on piisavalt kuum, et klaas sulada, ja päikeseenergia kõikumine kuni 100 päikese intensiivsusega.

Katsekohas keskendub paraboolpeeglite 100-ja 100-jardine plaaster valguse vastuvõtjatorudele, mis on riputatud 100 jala kõrgemale ja mida nimetatakse kompaktseks lineaarseks Fresneli helkuriks. "See on üsna täissuuruses tehase segment," ütles Cheryl Ghanbari, riikliku päikesekatserajatise katseinsener.

Teadlased jälgiksid, kui hästi sool voolab, kui tõhusalt torud soojust neelavad ja kuidas temperatuurid selles kohas muutuvad, koos Sandia sulasoola katseahelaga, ütles Ghanbari. Ta loodab, et rajatis saab valmis aprilliks.

Ka muud päikese termilised konstruktsioonid, nagu päikesetornid, on üha enam haaret tõmbamas. Siinkohal keskenduvad päikesejälgimispeeglid, mida nimetatakse heliostaatideks, valguse kesksele tornile. "Künnid on proovitud ja tõeline tehnoloogia, kuid teil on ka neid uusi keskseadmete tehaseid, mis saavutavad kõrgemad temperatuurid ja teoreetiliselt madalamad kulud," ütles NRELi CSP programmijuht Mark Mehos.

California-Nevada piiri lähedal asuv Ivanpahi päikeseelektrijaam on üks sellistest kujundustest. 377-megavatine tehas kasutab 170 000 heliostaati ja elektrit 140 000 kodu. Oktoobris võrguühenduse korral kahekordistab see päikese soojusenergia tootmisvõimsust Ameerika Ühendriikides. Projekt muretses rohkem fotogalvaanika, kuid mitte CSP pärast.

Selle tagaküljel on päikesesoojusjaamadel rohkem ühist söe- ja gaasikütusel töötavate generaatoritega kui fotogalvaanilistel põllumajandusettevõtetel. Nii taastuvenergia kui ka fossiilkütusel töötavad soojuselektrijaamad kasutavad elektri tootmiseks tavaliselt Rankine'i tsüklit. Siin soojendab soojusallikas auru suletud ahelas, mis pöörleb turbiini elektri tootmiseks. Seejärel kondenseerub ja ringleb aur.

Gleckmani sõnul võiksid päikesesoojussüsteemid oma kõrge temperatuuri tõttu kasutada ka ülekriitilise süsinikdioksiidi käitavat toiteplokki. Need turbiinid kasutavad Braytoni tsüklit, mis sarnaneb reaktiivmootorite tööpõhimõttega, välja arvatud see, et turbiinid kasutavad õhu asemel kuuma vedelikku - antud juhul süsinikdioksiidi. See toiteplokk kasutaks 30 korda vähem ruumi kui Rankine turbiinid, vähendades oluliselt materjale ja hoolduskulusid.

"Kui saaksite kasutada teistmoodi odavama elektrienergia tootmise viisi, siis on teil potentsiaalselt häiriv lähenemine," ütles Gleckman. "On väga keeruline jõuda [fossiilkütustega] kulupariteedini ilma energiaploki tsüklil asju tegemata."

Vaatamata nende püsivale toimimisele oleksid päikese soojuselektrijaamad tõenäoliselt võrgus pigem nõudluse suurenemise neelamiseks kui põhikoormuse pakkumiseks. "Tänapäeva turul usun, et tegelikult pole baaskoormusega CSP-süsteemide jaoks turgu. Selle energia väärtus tipptasemel või õlgade ajal on madal," ütles ta. Osa põhjusest on see, et võrguoperaatorid ei hinda üldiselt energia salvestamist, kuid CSP arendajad üritavad seda muuta.

Paljud teised riigid arendavad ka CSP tehaseid. Hispaania juhib teed, rohkem kui kolm tosinat töötab või on ehitamisel.

"Eeldatakse, et kaks suurimat turgu on India ja Saudi Araabia," ütles Gleckman ja tõi välja, et Saudi Araabia soovib loobuda nafta põletamisest elektrienergia jaoks, et saaks selle asemel nafta müüa, samas kui India soovib oma vähese süsinikdioksiidiheitega energiat. arengut.