Назад в Статті

Сонячне тепло = сонячна електрика?!

Сучасні сонячні теплові технологія долають ключові труднощі, що стоять перед сонячною енергетикою – яким чином акумулювати теплову енергію сонця для використання в нічний час або в дощові дні. За заявою дослідників, сучасні сонячні електростанції запускаються по всьому світу. У пустелях південній Іспанії, поблизу від Гранади, сонячні промені відбиваються від вигнутих дзеркал, розташованих на величезній площі рівній 70 футбольним полям. Ці дзеркала завжди орієнтовані на Сонце і відбивають його промені на трубки заповнені синтетичним маслом, яке нагрівається до 400 градусів за Цельсієм. Це нагріте масло використовують для генерації пари і обертання турбін, а так само для акумуляції тепла шляхом нагрівання солі.

Сіль є звичайним добривом, з’єднанням натрію і калію азотнокислого, тим не менше, це суттєвий прогрес старої перевіреної технології виробництва сонячної теплової енергії, яка традиційно використовувало дзеркала, для нагріву води або масла. Тепер, інженери можуть використовувати розплавлену сіль для акумуляції тепла Сонця і подальшого його вивільнення за потребою. Це означає, що сонячна теплова енергія може використовуватися, щоб цілодобово виробляти електроенергію.

Перший блок цієї електростанції, Andasol 1, почав працювати в минулому листопаді, тепер він виробляє 50 мегават електрики - достатньо для цілорічного забезпечення 50 000 - 60 000 будинків. Наприкінці цього літа буде введено в експлуатацію блок Andasol 2, а третій блок Andasol 3 знаходиться поки в стадії будівництва. У 2011 році, коли буде завершено весь комплекс Andasol, він буде робити досить електрики, щоб забезпечувати 150 000 домашніх господарств — приблизно 600 000 чоловік.

Перед обличчям занепокоєння з приводу зміни клімату розвиток альтернатив спалювання кам’яного вугілля та природного газу просто необхідно. Спорудження сонячних теплових електростанцій промислового масштабу у пустелях та посушливих областях схоже на все більш і більш багатообіцяючою альтернативу. У США проекти сонячної теплової енергетики будуються поряд з такими центрами, як Лас-Вегас, Лос-Анджелес і Фінікс. Перша міська сонячна теплова електростанція, Nevada Solar One, у 2007 році забезпечила 64 мегават електроенергії Лас-Вегас. Щоправда у ній немає новітньої сольової технології. В даний час схожі проекти розробляються по всьому світу, наприклад, у Північній Африці, Іспанії та Австралії.

У цій геліоенергетичній установці баштового типу на 11 мегават біля Севільї, Іспанія, сонячне світло відбивається від 624 рухомих дзеркал і нагріває труби з водою в 40-поверхової вежі, створюючи пар що рушає турбіну. 

Нещодавні дослідження в області сонячної теплової енергетики приголомшують. Вчені з німецького космічного центру оцінили, що 16 000 квадратних кілометрів сонячних теплових електростанцій в Північній Африці, з’єднані з Європою новими високовольтними лініями електропередач, можуть виробляти достатньо електрики для забезпечення всієї Європи. Вчені оцінили, що, будівництво сонячних теплових електростанцій на 1 відсоток площі всіх пустель, область приблизно рівну за розміром Австрії, може задовольнити загальносвітові потреби в енергії.

Звичайно, сонячний тепловий бум траплявся й раніше, наприклад, наприкінці 70-х - початку 80-их. Тоді його просування було зупинено обваленням цін на викопне паливо, а також браком урядових субсидій. Сьогодні, деякі критики цих технології звинувачують її в тому, що вона займає надто багато місця.

Сонячна теплова енергетика сильно залежить від економіки. Вдень Сонце обдаровує Землю 6 кВт/г енергії на квадратний метр, а сонячні теплові електростанції є найдешевшим способом збору цієї енергії. За даними американської національної лабораторії поновлюваних джерел енергії, фотоелектрична енергетика - напівпровідникові панелі, перетворюють сонячне світло в електрику, та постачають енергію за ціною в 40 центів за кВт/г, у той час як звичайні сонячні теплові електростанції мають ціну в 13 центів за кВт/г . Це трохи дорожче середньої американської ціни за енергію вироблену спалюванням палива (у 2008 році було 11 центів за кВт/г). Передова технологія акумуляції виробленого Сонцем тепла за допомогою розплаву солей значно дорожче, однак експерти очікують, що ціна впаде, як тільки технологія покращиться і почнеться серійний випуск.

За даними енергетичної інформаційної адміністрації (EIA), в 2007 році було вироблено близько 612 000 МВт/год сонячної електрики, а теплові колектори зайняли близько 5 квадратних кілометрів, що в два рази більше площ 1998 року.

За даними енергетичної інформаційної адміністрації (EIA), в 2007 році було вироблено близько 612 000 МВт/г сонячної електрики, а теплові колектори зайняли близько 5 квадратних кілометрів, що в два рази більше площ 1998 року.

Традиційно, сонячні теплові електростанції будуються двома методами — використання параболоцилиндричних концентраторів, щоб зосередити високу температуру сонця на трубах з водою чи маслом або використанням дзеркал, щоб зосередити сонячне випромінювання на центральній точці, наприклад заповненої рідиною сонячної вежі.

У 1984 році, в Пустелі Мохаве, Каліфорнія, на електростанції Solar Energy Generating Systems (SEGS) величезні скупчення кривих дзеркал концентрували промені Сонця на рівних рядах труб, заповнених синтетичним маслом. Електростанція SEGS був частиною короткого буму альтернативних енергетичних проектів, коли ентузіазм з приводу нової технології зріс у зв’язку з першою енергетичною кризою. Однак уряд Рейгана поступово скоротив фінансування наукових досліджень з цієї теми, так само як і податкові пільги, які живили створення таких проектів. Через низькі ціні на викопне паливо в кінці 80-их – початку 90-их років, сонячна теплова енергія стала не конкурентноздатною — хоча з 1986 до 2000 року вона й зростала на 4 відсотки щороку.

З огляду на тривалий термін роботи електростанції, американські розробники відтепер просто копіюють SEGS з його параболоцилиндричними концентраторами. В одних тільки США, до 2011 року будуть закінчені майже 1 800 мегават таких електростанцій, головним чином в пустелі на південному-заході.

Наприклад, наступного року компанія Ausra використовує компактні лінійні дзеркала Френеля для нагрівання води на сонячній тепловій електростанції Carrizo Plains (177 мегават) у центральній Каліфорнії. У минулому жовтні ця компанія відкрила дослідну електростанцію на 5 мегават близько Бейкерсфілда, Каліфорнія.

Поширення цієї технології не обмежено південно-західною частиною США: компанія Florida Power & Light будують сонячну теплову електростанцію параболоцилиндричного типу, розраховану на 75 мегават, на північ від Маямі. Часті урагани не є проблемою; керівник дослідницьких робіт компанії Ausra відзначає, що їх дзеркала розраховані на вітер зі швидкістю близько 150 кілометрів на годину.

Найбільш багатообіцяюча технологія - використання розплаву солі, оскільки вона видаляє один з найголовніших недоліків цього покоління сонячної енергетики — залежність від Сонця. Електростанція Andasol використовує близько 28 000 тонн розплаву солі для акумуляції тепла Сонця з подальшим використанням вночі або в дощовий день. Сіль зберігається у величезних чанах, здатна за командою вбирати додаткове тепло або нагрівати масло.

“Кожен день турбіна працює дуже довго, адже у нас є можливість використовувати запаси, а також, планувати виробництво електрики”, - розповідає Свен Мурманн (Sven Moormann), представник Solar Millennium, німецької компанії, яка будує електростанцію Andasol.

Компанії Abengoa Solar і Arizona Public Services нещодавно почали використовувати технологію литої солі в США. Це відбулося на електростанції Solana, розташованої в 100 кілометрах на північний захід від Фінікса, США, на площі майже в 500 га. По завершенні будівництва ця електростанція, повинна виробляти достатньо електрики для живлення 70 000 будинків.

“Головне у використанні розплаву солей - те, що ви можете отримати більше енергії”, - розповідає Барбара Локвуд (Barbara Lockwood), керівник відділу поновлюваних джерел енергії компанії Arizona Public Services.

Розплав солей можна використовувати не тільки для накопичення тепла. Він також може безпосередньо використовуватися як теплоносій баштових сонячних теплових електростанцій, що працюють з набагато більш високою температурою.

Електростанції, що працюють з розплавом як теплоносій, мають робочу температуру більше 500 градусів Цельсія, що близько до температур вугільних електростанцій. Вночі, коли температури знижуються, охолоджений розплав, який вже передав свою енергію пару, опускається вниз вежі, де зберігається в резервуарах, готовий до денного нагрівання.

Крім того, часто будуються більш дешеві сонячні башти без розплаву солей – наприклад, геліоенергетичні установки баштового типу на 11 мегават, в яких теплоносієм є вода, яка безпосередньо перетворюється в пару, біля Севільї, Іспанія. Американська компанія Southern California Edison уклала контракт на будівництво подібної установки потужністю 1 300 МВт.

Промисловий масштаб деяких сонячних теплових проектів викликав протести через великий розмір займаної площі. Прихильники сонячної теплової енергії стверджують, що переваги цієї екологічно чистої технології легко переважують будь-який місцевий вплив.

“Ми не вирішимо проблему зміни клімату, не розмістивши великомасштабні сонячні установки на південному-заході США, - розповідає представник компанії SolarReserve. – Ці установки нададуть досить великий позитивний вплив на екологію”.

Крім того, є інший спосіб використовувати цю технологію — знизити викиди існуючих електростанцій на викопному паливі.

Кількість природного газу, нафти, або вугілля, яке повинне бути спалене, може бути зменшена використанням дзеркал сонячної теплової енергетики для попереднього підігріву пари. Наприклад, установка компанії Ausra підвищила ефективність вугільної електростанції в Австралії, забезпечивши 2000 мегаватний електростанції 9 мегават пара. Компанія також сподівається спрацюватися з деякими Каліфорнійським постачальниками нафти, які в даний час вводять пар, вироблений при згорянні природного газу, в старі нафтові басейни, щоб викачати більше нафти. Її керівники стверджує, що вони можуть зробити цю пару без викиду парникових газів, використовуючи сонячну теплову технологію.

Консорціум Electric Power Research Institute, вивчає потенціал нової технології, щоб зменшити споживання викопного палива на електростанціях Арізони, Нью-Мехіко, Невади, і Північної Кароліни.

“Люди повинні дивитися на сонячну енергетику як на обмежувач цін на викопне паливо. Сьогодні ми просто можемо почати розгортати новий тип електростанцій. Зазвичай ми палимо вугілля та природний газ — тепер ми можемо використовувати Сонце, щоб зробити пар”.

Коментарів поки що немає

Ваш коментар:

Пробачте, щоб відправити коментар, маєте увійти в систему.