Солнечная энергетическая башня

Концентрирующие солнечные энергетические башни:

Вверху: солнечные башни электростанции Иванпа , крупнейшей в мире солнечной тепловой электростанции в пустыне Мохаве, юго-восточная Калифорния.
В центре: PS10 , первая в мире коммерческая солнечная электростанция в Андалусии, Испания (слева) и электростанция Ашалим в Негеве, Израиль (справа)
Внизу: солнечная энергетическая башня THEMIS в Восточных Пиренеях, Франция (слева) и немецкая экспериментальная башня в Юлихе (справа).

Солнечная электростанция , также известная как электростанция «центральная башня» или электростанция « гелиостат », представляет собой тип солнечной печи, использующей башню для получения сфокусированного солнечного света. Он использует ряд плоских подвижных зеркал (называемых гелиостатами) для фокусировки солнечных лучей на коллекторной башне (мишени). Системы концентрации солнечной энергии (CSP) рассматриваются как одно из жизнеспособных решений для получения возобновляемой, экологически чистой энергии. ^[1]

Ранние конструкции использовали эти сфокусированные лучи для нагрева воды и использования полученного пара для питания турбины . новые конструкции, использующие жидкий натрий Были продемонстрированы , и системы, использующие расплавленные соли (40% нитрата калия , 60% нитрата натрия ) в качестве рабочих тел . Эти рабочие жидкости обладают высокой теплоемкостью , которую можно использовать для хранения энергии перед ее использованием для кипячения воды для привода турбин. Сохранение тепловой энергии для последующего восстановления позволяет генерировать электроэнергию непрерывно, пока светит солнце, и в течение нескольких часов после его захода (или нахождения в облаках).

Стоимость [ править ]

В 2021 году Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (NREL) оценила стоимость электроэнергии от концентрированной солнечной энергии с 10-часовым хранением в 0,076 доллара за кВтч в 2021 году, 0,056 доллара за кВтч в 2030 году и 0,052 доллара за кВтч в 2050 году. ^[2] В 2007 году такие компании, как ESolar (тогда поддерживаемая Google.org ), разрабатывали дешевые, не требующие особого обслуживания, массово производимые компоненты гелиостата, которые должны были снизить затраты в ближайшем будущем. ^[3] В конструкции ESolar использовалось большое количество маленьких зеркал (1,14 м2). ²), чтобы снизить затраты на установку монтажных систем, таких как бетон, сталь, бурение и краны. В октябре 2017 года в статье GreenTech Media говорилось, что eSolar прекратила свою деятельность в конце 2016 года. ^[4]

Усовершенствования в системах рабочих жидкостей, такие как переход от нынешних конструкций с двумя резервуарами (горячий/холодный) к термоклинным системам с одним резервуаром с кварцитовыми термическими наполнителями и кислородными подушками, повысят эффективность использования материалов и еще больше снизят затраты.

Дизайн [ править ]

Некоторые башни-концентраторы солнечной энергии (CSP) имеют воздушное охлаждение, а не водяное, чтобы избежать использования ограниченного количества воды пустыни. ^[5]
Вместо более дорогого изогнутого стекла используется плоское стекло. ^[5]
Термическое хранилище для хранения тепла в контейнерах с расплавленной солью для продолжения производства электроэнергии, пока не светит солнце.
Пар нагревается до 500 °C для привода турбин, соединенных с генераторами, вырабатывающими электроэнергию.
Системы управления для наблюдения и управления всей деятельностью предприятия, включая положение гелиостатов, сигналы тревоги, сбор других данных и передачу данных.

Как правило, установки используют от 150 га (1 500 000 м²). ²) до 320 га (3 200 000 м ²).

В 2023 году национальное научное агентство Австралии CSIRO протестировало систему CSP, в которой крошечные керамические частицы падают сквозь луч концентрированной солнечной энергии. Эти керамические частицы способны хранить большее количество тепла, чем расплавленная соль, при этом не требуя контейнера, который уменьшал бы тепло. передача. ^[6]

Экологические проблемы

Есть данные, что такие концентрирующие солнечные установки большой площади могут сжечь птиц, пролетающих над ними. Вблизи центра массива температура может достигать 550 °C, чего, учитывая сам солнечный поток, достаточно, чтобы сжечь птиц. Перья более отдаленных птиц могут быть обожжены, что в конечном итоге приведет к гибели птицы. Иванпа сообщил, что каждые две минуты обжигается одна птица. Работники солнечной электростанции Иванпа называют этих птиц «стримерами», поскольку они воспламеняются в воздухе и падают на землю, оставляя за собой дым. Во время тестирования начального положения гелиостатов в режиме ожидания погибло 115 птиц, попавших в концентрированный солнечный поток. За первые 6 месяцев работы погибла 321 птица. После изменения процедуры ожидания, позволяющей фокусировать не более четырех гелиостатов в одной точке, больше случаев гибели птиц не наблюдалось. ^[7]

Солнечная электростанция Иванпа классифицируется штатом Калифорния как источник выбросов парниковых газов, поскольку ей приходится сжигать ископаемое топливо в течение нескольких часов каждое утро, чтобы быстро достичь рабочей температуры. ^[8]

Коммерческие приложения [ править ]

Несколько компаний участвовали в планировании, проектировании и строительстве электростанций коммунального назначения. Существует множество примеров тематических исследований применения инновационных решений в области солнечной энергетики. Beam-down (разновидность центральных приемных установок с кассегреновской оптикой). ^[9]) ^{[ нужны разъяснения ]} Применение башни также возможно с гелиостатами для нагрева рабочего тела. ^[10]Эта концепция является привлекательным выбором для уменьшения высоты системы и упрощения конструкции за счет перемещения поглотителя ближе к земле. ^[11]

Новые приложения [ править ]

Башня Пит-Пауэр ^[12]^[13] сочетает в себе солнечную энергетическую башню и аэроэлектрическую энергетическую башню ^[14]на заброшенном карьере. Традиционные солнечные энергетические башни ограничены в размерах высотой башни и более близкими гелиостатами, блокирующими линию прямой видимости внешних гелиостатов на приемник. Использование «стадионных сидений» в карьере помогает преодолеть ограничения, связанные с блокировкой.

Поскольку солнечные электростанции обычно используют пар для привода турбин, а в регионах с высоким уровнем солнечной энергии воды обычно не хватает, еще одним преимуществом открытых карьеров является то, что они, как правило, собирают воду, будучи вырытыми ниже уровня грунтовых вод. Pit Power Tower использует низкотемпературный пар для привода пневматических трубок в системе когенерации. Третьим преимуществом перепрофилирования карьера для такого рода проекта является возможность повторного использования инфраструктуры шахты, такой как дороги, здания и электричество.

Солнечные электростанции [ править ]

Список солнечных электробашен [ править ]

Имя	Разработчик/Владелец	Завершенный	Страна	Город	Высота м	Высота футов	Коллекционеры	Установленный максимум емкость *(МВт)	Годовая общая энергия производство (ГВтч)
Нур Энерджи 1	ACWA Мощность	2022	Объединенные Арабские Эмираты	Саих Аль-Дахал , Дубай	262,44 м	861 фут
Электростанция Ашалим	Мегалим Солнечная энергия	2019	Израиль	Пустыня Негев	260 м	853 фута	50,600	121 МВт	320
Солнечная электростанция Уарзазат	Марокканское агентство устойчивой энергетики	2019	Марокко	Уарзазат	250 м	820 футов	7,400	150 МВт	500
Солнечная тепловая электростанция Cerro Dominador ^[15]	Аксьона (51%) и Абенгоа (49%)	2021	Чили	Калама	250 м	820 футов	10,600	110 МВт
Солнечная тепловая энергия Редстоуна	ACWA Мощность	2023	Южная Африка	Постмасбург , Северо-Капская провинция				100 МВт ^[16]
Шоухан Дуньхуан, 100 МВт, Фаза II ^[17]	Пекин Шоухан IHW	2018	Китай	Дуньхуан	220 м	722 фута	12,000	100 МВт	390 ^[18]
Цинхай Гунхэ CSP ^[19]		2019	Китай	Гунхэ	210 м	689 футов		50 МВт	156.9
Когда Солнечный Один	Абенгоа	2016	Южная Африка	Апингтон	205 м	673 фута	4,120	50 МВт	180
Проект солнечной энергетики Crescent Dunes	СоларРезерв	2016	Соединенные Штаты	Тонопа	200 м	656 футов	10,347	110 МВт	500
Супкон Солар Делинга ^[20]	Супкон Солар	2016	Китай	Делингха	200 м	656 футов		50 МВт	146
Проект CSP мощностью 50 МВт в Хайси ^[21]	Лунэн Цинхай Гуанхэн Новая Энергия	2019	Китай	Хайси Чжоу	188 м	617 футов	4,400	50 МВт
Проект CSP Хами мощностью 50 МВт ^[22]^[23]	Супкон Солар	2019	Китай	Каждый	180 м	590 футов		50 МВт
Солнечная электростанция PS20	Абенгоа Солар	2009	Испания	Санлукар-ла-Майор	165 м	541 фут	1,255	20 МВт	48
Гемасолярная термосолнечная установка	Торресол Энерджи	2011	Испания	Севилья	140 м	460 футов	2,650	19,9 МВт	80
Солнечная электростанция Иванпа (3 башни)	Яркий источник энергии	2014	Соединенные Штаты	Пустыня Мохаве	139,9 м	459 футов	173,500	392 МВт	650
Шоухан Дуньхуан, 10 МВт, этап I ^[24]		2018	Китай	Дуньхуан	138 м	453 фута	1,525 ^[25]	10 МВт
Солнечные фермы	Ольборгский CSP	2016	Австралия	Порт-Огаста	127 м	417 футов	23,712 ^[26]	1,5 МВт
Электростанция Дахан ^[27]	Институт электротехники Китайской академии наук	2012	Китай	Медленно	118 м	387 футов	100	1 МВт
Солнечная электростанция PS10	Абенгоа Солар	2007	Испания	Санлукар-ла-Майор	115 м	377 футов	624	11 МВт	23.4
Солнечный проект	Министерство энергетики США	1981	Соединенные Штаты	Пустыня Мохаве	100 м	328 футов	1818 позже 1926	7 МВт, позже 10 МВт	нет, снесли
Supcon Solar Delingha 10 МВт ^[28] (2 башни)	Супкон Солар	2013	Китай	Делингха	100 м	328 футов		10 МВт
Национальный центр солнечных тепловых испытаний	Министерство энергетики США	1978	Соединенные Штаты	Альбукерке, Нью-Мексико	60 м	200 футов		1 МВт (5-6 МВт)	na, demonstrator
Солнечная башня Юлиха	Немецкий аэрокосмический центр	2008	Германия	Юлих	60 м	200 футов	2000	1,5 МВт	na, demonstrator
Солнечная башня Greenway CSP Мерсин	Гринвей ЦСП	2013	Турция	Мирт	60 м	200 футов	510	1 МВт (5 МВт)
Солнечная башня ACME ^[29]	Группа АКМЕ	2011	Индия	Биканер	46 м	150 футов	14,280	2,5 МВт
Сьерра СанТауэр (2 башни)	eSolar	2010	Соединенные Штаты	Пустыня Мохаве	46 м	150 футов ^[30]	24,000	5 МВт	нет, снесли
Пилотная установка CSP Джемалонг ^[31]		2017	Австралия	Джемалонг	5х 27 м	5x 89 футов	3,500	1,1 МВт (6 МВт)

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ «Стоимость концентрированной солнечной энергии упала на 47% в период с 2010 по 2019 год | REVE Новости ветроэнергетического сектора в Испании и в мире» . 29 июля 2020 г. Проверено 16 апреля 2022 г.
^ «Ежегодный базовый план по технологиям производства электроэнергии (ATB) NREL» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . 2021.
^ Цель Google: возобновляемая энергия дешевле угля, 27 ноября 2007 г.
^ Дейн, Джейсон (12 октября 2017 г.). «Претендент на производство концентрированной солнечной энергии ESolar уходит в самоволку» . ГринТех Медиа . Проверено 13 июня 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Часто задаваемые вопросы» . Brightsourceenergy.com . Проверено 28 сентября 2019 г.
^ Хаузер, Кристин (12 ноября 2023 г.). «Австралийские ученые достигли важной вехи в области концентрированной солнечной энергии. Они нагрели керамические частицы до 1450 градусов по Фаренгейту, пропустив их через луч концентрированного солнечного света» . Свободомыслие . Архивировано из оригинала 15 ноября 2023 года.
^ Кремер, Сьюзен (16 апреля 2015 г.). «Один странный трюк предотвращает гибель птиц на солнечных башнях» . Чистая техника . Проверено 20 февраля 2017 г.
^ Данельски, Дэвид (21 октября 2015 г.). «Нелегко быть зеленым: солнечная электростанция Иванпа недалеко от Невады сжигает много природного газа, что делает его источником выбросов парниковых газов в соответствии с законодательством штата» . Реестр округа Ориндж . Санта-Ана, Калифорния . Проверено 14 сентября 2016 г.
^ Мохтар, Марван Басем (2011). «Солнечный тепловой концентратор с направленным вниз лучом: экспериментальная характеристика и моделирование» (PDF) . Масдарский институт науки и технологий : i – через Массачусетский технологический институт.
^ «Три солнечных модуля первого в мире коммерческого проекта концентрированной солнечной энергии с направленной вниз башней будут подключены к сети» . Проверено 18 августа 2019 г.
^ Беллос, Евангелос (июль 2023 г.). «Прогресс в системах концентрации солнечных лучей вниз» . Прогресс в области энергетики и науки о горении . 97 : 101085. doi : 10.1016/j.pecs.2023.101085 . ISSN 0360-1285 .
^ Pit Power Tower - Alternative Energy News Feb 2009
^ Патент США Pit Power Tower
^ Энергетическая башня
^ «Атакама-1 | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 31 января 2020 г.
^ «CSP Redstone CSP ACWA Power погашает долг за 9-й месяц строительства» . 22 февраля 2022 г.
^ https://www.sh-ihw.es/dunhuang100 ^{[ мертвая ссылка ]}
^ «Шоухан Дуньхуан, 100 МВт, Фаза II | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.
^ «Козин Солнечные Технологии Лтд» .
^ «Козин Солнечные Технологии Лтд» .
^ «Башня из расплавленной соли Лунэн Хайси мощностью 50 МВт | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.
^ «Проект концентрированной солнечной энергии CPECC Hami Tower будет завершен в середине 2019 года» .
^ «Проект CSP Hami мощностью 50 МВт | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.
^ «Шоухан Дуньхуан, 10 МВт, Фаза I | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.
^ «Shouhang и EDF проверят цикл S-CO2 в концентрированной солнечной энергии» . 29 марта 2019 г.
^ «Проект Sundrop CSP | Концентрация проектов солнечной энергетики | NREL» .
^ «Электростанция Дахан | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.
^ «Козин Солнечные Технологии Лтд» .
^ «Солнечная башня ACME | Концентрация проектов солнечной энергетики | NREL» .
^ «Проект ESolar Sierra SunTower в автономном режиме — уточнено» . 16 июня 2010 г.
^ «Пилотная установка Джемалонг CSP – 1,1 МВт» . Огромная Солнечная . Проверено 24 апреля 2021 г.

[1] «Стоимость концентрированной солнечной энергии упала на 47% в период с 2010 по 2019 год | REVE Новости ветроэнергетического сектора в Испании и в мире» . 29 июля 2020 г. Проверено 16 апреля 2022 г.

[2] «Ежегодный базовый план по технологиям производства электроэнергии (ATB) NREL» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . 2021.

[3] Цель Google: возобновляемая энергия дешевле угля, 27 ноября 2007 г.

[4] Дейн, Джейсон (12 октября 2017 г.). «Претендент на производство концентрированной солнечной энергии ESolar уходит в самоволку» . ГринТех Медиа . Проверено 13 июня 2019 г.

[brightsourceenergy.com-5] Перейти обратно: ^а ^б «Часто задаваемые вопросы» . Brightsourceenergy.com . Проверено 28 сентября 2019 г.

[Freethink_20231112-6] Хаузер, Кристин (12 ноября 2023 г.). «Австралийские ученые достигли важной вехи в области концентрированной солнечной энергии. Они нагрели керамические частицы до 1450 градусов по Фаренгейту, пропустив их через луч концентрированного солнечного света» . Свободомыслие . Архивировано из оригинала 15 ноября 2023 года.

[Kraemer-7] Кремер, Сьюзен (16 апреля 2015 г.). «Один странный трюк предотвращает гибель птиц на солнечных башнях» . Чистая техника . Проверено 20 февраля 2017 г.

[8] Данельски, Дэвид (21 октября 2015 г.). «Нелегко быть зеленым: солнечная электростанция Иванпа недалеко от Невады сжигает много природного газа, что делает его источником выбросов парниковых газов в соответствии с законодательством штата» . Реестр округа Ориндж . Санта-Ана, Калифорния . Проверено 14 сентября 2016 г.

[9] Мохтар, Марван Басем (2011). «Солнечный тепловой концентратор с направленным вниз лучом: экспериментальная характеристика и моделирование» (PDF) . Масдарский институт науки и технологий : i – через Массачусетский технологический институт.

[10] «Три солнечных модуля первого в мире коммерческого проекта концентрированной солнечной энергии с направленной вниз башней будут подключены к сети» . Проверено 18 августа 2019 г.

[11] Беллос, Евангелос (июль 2023 г.). «Прогресс в системах концентрации солнечных лучей вниз» . Прогресс в области энергетики и науки о горении . 97 : 101085. doi : 10.1016/j.pecs.2023.101085 . ISSN 0360-1285 .

[12] Pit Power Tower - Alternative Energy News Feb 2009

[13] Патент США Pit Power Tower

[14] Энергетическая башня

[15] «Атакама-1 | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 31 января 2020 г.

[16] «CSP Redstone CSP ACWA Power погашает долг за 9-й месяц строительства» . 22 февраля 2022 г.

[17] ttps://www.sh-ihw.es/dunhuang100 ^{[ мертвая ссылка ]}

[18] «Шоухан Дуньхуан, 100 МВт, Фаза II | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.

[19] «Козин Солнечные Технологии Лтд» .

[20] «Козин Солнечные Технологии Лтд» .

[21] «Башня из расплавленной соли Лунэн Хайси мощностью 50 МВт | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.

[22] «Проект концентрированной солнечной энергии CPECC Hami Tower будет завершен в середине 2019 года» .

[23] «Проект CSP Hami мощностью 50 МВт | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.

[24] «Шоухан Дуньхуан, 10 МВт, Фаза I | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.

[25] «Shouhang и EDF проверят цикл S-CO2 в концентрированной солнечной энергии» . 29 марта 2019 г.

[26] «Проект Sundrop CSP | Концентрация проектов солнечной энергетики | NREL» .

[27] «Электростанция Дахан | Концентрация проектов солнечной энергетики» . Solarpaces.nrel.gov . Архивировано из оригинала 16 июня 2019 г.

[28] «Козин Солнечные Технологии Лтд» .

[29] «Солнечная башня ACME | Концентрация проектов солнечной энергетики | NREL» .

[30] «Проект ESolar Sierra SunTower в автономном режиме — уточнено» . 16 июня 2010 г.

[31] «Пилотная установка Джемалонг CSP – 1,1 МВт» . Огромная Солнечная . Проверено 24 апреля 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]