Päikesetorn kogub peegelväljadelt kiiri. Hispaania päikesetornid

djuga: see on ilma maa maksumust arvesse võtmata. Päikeseenergia väga madala energiatiheduse tõttu hõivavad päikeseelektrijaamad tohutu ala. Ühele ruutmeetrile tuleb 1400W energiat. Ööd ja päevad arvesse võttes on see arv poole väiksem, kuna peeglite pöörlemise ja päikese ebaoptimaalse asendi tõttu õhtul ja hommikul langevad atmosfäärikaod siiski vähemalt 2 korda, kuid kasutegur on maksimaalselt 30%. Kokku saab arvestist eemaldada umbes 120 vatti elektrit. 120 MW jaoks oleks vaja 120 miljonit ruutmeetrit ehk 120 ruutKILOMEETRIT. On kuidagi kaheldav, et Iisrael nõustus sellise ala peeglitega hõivama.

djuga 14. jaanuar 2018 | 15:56

geokrilov: On kuidagi kaheldav, et Iisrael oli nõus sellise ala peeglitega hõivama.
=========================================================================================

Ja milles on kahtlust, kui torn juba seisab? Usun, et nad arvestasid kõigi oma võimalustega, kaalusid kõiki poolt- ja vastuargumente.

djuga 14. jaanuar 2018 | 22:48

geokrilov: tegelik keskmine võimsus ei ole 120 megavatti, vaid 3 korda väiksem.
============================================================================

Kas sa arvad, et see pole seda väärt?
Vabandust, aga ma ei tea, kuidas saate selliseid arvutusi oma põlve peal teha, ilma et teil oleks kõiki andmeid. Kuid isegi kui teil on õigus, kaalusid esimesed mobiiltelefonid kilogramme ja 100 aastat tagasi oli auruveduri kasutegur umbes 7%, kui mu mälu mind ei peta.

geocrilov 15. jaanuar 2018 | 04:23

djuga: Olen pensionil insener (kosmoselaeva _MVTU mehaanik), siis polnud kalkulaatoreid ja arvutusi tehti joonlaual. Ma võiksin selgitada päikesepaneelide kohta. Mobiiltelefonid on suhtlemiseks ja teabeks. Sellest ajast peale, kui ma tudengina midagi BESM6-s kaalusin, on mobiiltelefonidel rohkem puhastusvõimsust kui toonasel suurarvutil. Ja päikesepatarei kasutegur oli siis 12% ja praegu ei ületa see 20. Jada - 15 protsenti.
Ja jah, ärge lootke alternatiivsetele allikatele. Veelgi enam, Iisraelis näib, et nad leidsid Vahemerest gaasi- ja naftamaardlaid. Halvimal juhul võite ehitada tuumajaama.
Auruveduri kasutegurit saab tõsta topeltpaisutav masin ja väljalaskeava soojusvaheti, kuid selle teoreetiline kasutegur ei ole suurem kui carnot’ tsüklist saadav ning päikesepäikesejaama või päikesepatarei kasutegur. ei saa teha teatud väärtusest kõrgemaks.
Alternatiivsed allikad on põhjendatud seal, kus elektriliini vedada ei saa. Näiteks Kolõma ilmajaama või kusagil Krasnojarski territooriumi mobiilsidejaamade toiteks.

djuga 15. jaanuar 2018 | 07:49

geokrilov: Mobiiltelefonid on suhtlemise ja teabega.
===============================================================

Jah, jah, ja vedurid on seotud transpordiga.
Ma ei kahtle teie kvalifikatsioonis ja kogemuses. Aga me ei räägi täielikust üleminekust alternatiivenergiale, vaid ainult taastumatutel ressurssidel töötava osakaalu vähendamisest Ja sellest vaatenurgast on teostatav projekt üsna ratsionaalne isegi 20% efektiivsuse juures. Lisaks on see keskkonnasõbralik ja ohutu, erinevalt kõigist soojuselektrijaamadest ei vaja tohutut infrastruktuuri.

Loodud neljapäeval, 28. juulil 2011 12:13 Kõrb ja päike on lahutamatud mõisted. Seetõttu pole üllatav, et kõrbed üle maailma tõmbavad magnetina igale enam-vähem tõsisele päikeseenergiale spetsialiseerunud ettevõttele – kus mujal täidab taevakeha nii alati vastutustundlikult inimeste kapriise? Arizona osariigis (USA) asuv kõrb ei jäänud samuti "päikese" spetsialistide teravdatud tähelepanust. Just siin valmistub Austraalia ettevõte EnviroMission ellu viima oma esimest, äärmiselt ambitsioonikat projekti täismahus päikeseelektrijaama (nn "päikesetorni") loomiseks.

"Täismastaapne" on pehmelt öeldes. Nagu arendajad plaanisid, tuleb elektrijaam täpselt sama suur! 800-meetrisest "päikesetornist" saab valmimisel üks enim kõrged hooned kogu maailmas. Koguvõimsus, mis on hinnanguliselt 200 megavatti, võimaldab varustada taastuvenergiaga 150 000 ümbritsevat linna vähemalt 80 aasta jooksul.

EnviroMissioni tegevjuht Roger Davey selgitas ajakirjanikele, kuidas päikesetorn töötab, jagas üksikasju Arizona projekti ettevalmistuste kohta ja rääkis põhjustest, miks projekti ei saanud ellu viia arendaja kodumaal Austraalias.

Kuidas see töötab

EnviroMissioni päikesetorni idee on väga lihtne. Päike valgustab ja soojendab maapinda torni jalamil, mis on kaetud soojusisolatsioonimaterjaliga ja kujutab endast midagi väga suure kasvuhoone taolist. Kuumutatud õhk kaldub ülespoole, voolates alla ühte (keskmisse) auku kaanes. Just siin, torni jalamil, asuvad turbiinid, mis toodavad elektrit tänu loomulikule ülespoole suunatud õhuvoolule.

Sellist süsteemi on raske tõsiselt võtta, kuni pole arvutatud vajalik erinevus temperatuuridel ja te ei saa kogu konstruktsiooni ulatust mitu korda suurendada – seda tegid arendajad. Kui asetada torn kuumale kõrbealale, kus päevane pinnatemperatuur ulatub 40 kraadini Celsiuse järgi ja lisada sinna kunstlikult tekitatud "kasvuhooneefekti" mõju, siis on õhupaagis temperatuur juba 80-90 kraadi. Celsiuse järgi. Jääb üle torni ümber asuvat kasvuhoone-reservuaari suurendada nii, et selle raadius ulatuks mitmesaja meetrini, ja saate kindla koguse kuuma õhku.

Samuti oleks kasulik tõsta torni kõrgus mitmesaja meetrini (iga sada meetrit maapinnast eemal tähendab õhutemperatuuri langust ühe kraadi võrra). Mida suurem on temperatuuride erinevus, seda rohkem “tõmbab” torn põhjast kuuma õhku sisse ja seda rohkem energiat turbiinid toodavad.

Sellise energiaallika eelised on ilmsed:

• Kuna elektrijaam töötab temperatuuride erinevuse, mitte absoluutse temperatuuri järgi, jätkab see tööd iga ilmaga;
• Kuna muld läheb päeval väga kuumaks, on jääksoojust piisavalt, et öösel tööd jätkata;
• Kuna näidatud otstarbeks sobib kõige paremini kuiva kuuma pinnasega ala, on võimalik ehitada "päikesetorn" enam-vähem kasutule kohale keset kõrbe;
• Elektrijaam vajab vähe või üldse mitte hooldust – välja arvatud aeg-ajalt turbiinide ülevaatus ja/või remont – torn "lihtsalt töötab" alates ehituse algusest kuni selle moodustavate konstruktsioonide olemasoluni;
• "Päikesetorn" ei vaja toorainet – ei sütt, uraani, ei midagi peale õhu ja päikesevalguse;
• See on täiesti jäätmevaba ja ei eralda muid saasteaineid peale soe õhk; kasvuhoone teatud alasid saab taimede kasvatamiseks isegi sihtotstarbeliselt kasutada.

Projekt Arizona numbrites

See, mida EnviroMissioni arendajad plaanivad, pole sugugi esimene katse luua "päikesetorn". Hispaanias ehitatud eksperimentaalmudel töötas seitse aastat (1982-1989) ja tõestas tehnoloogia tõhusust.

Seekord tuleb see aga palju suurem. Nagu juba mainitud, on torni projekteerimiskõrgus 800 meetrit (ainult 30 meetrit allpool Dubai Burj Khalifa, kõrge hoone maailmas 2010. aastal), on tipu läbimõõt 130 meetrit.

peal Sel hetkel EnviroMissioni arendajad on hõivatud ostmisega maatükk ja projektdokumentatsiooni koostamine. Ehituse maksumus on nende sõnul 750 miljonit USA dollarit. Elektrijaama energiatõhusus on eeldatavalt 60%, mis teeb selle teistest taastuvatest energiaallikatest tunduvalt efektiivsemaks ja töökindlamaks.

Kuhu "päikesetorni" toodetud energia läheb, on ette teada - hiljuti sõlmis Lõuna-California osariigi energiaamet EnviroMissioniga koostöölepingu (elektri eelostmine) 30 aastaks. Finantsmodelleerimise tulemuste põhjal tasub torni ehitamine end ära vaid 11 aastaga, hoolimata sellest, et selle projekt on mõeldud enam kui 80-aastaseks kasutuseks.

Lepingu tingimuste kohaselt elekter sisse ameerika majad Arizona päikesetorn hakkab tarnima 2015. aasta alguses.

Fantastiline pilt, kas pole? Teie ees on keskvastuvõtjaga nn torni tüüpi päikeseelektrijaam. Need elektrijaamad kasutavad päikesevalguse elektrienergiaks muutmiseks heliostaadi helkurite pöörlevat välja. Nad suunavad päikesevalguse kesksele vastuvõtjale, mis on ehitatud torni peale, mis neelab soojusenergia ja juhib turbiini generaatorit. Iga peeglit juhib keskarvuti, mis suunab selle pöörlemise ja kalde nii, et peegeldunud päikesevalgus oleks alati suunatud vastuvõtjale. Vastuvõtjas ringlev vedelik kannab soojust auru kujul soojusakumulaatorisse. Aur juhib generaatori turbiini, mis toodab elektrit või mida kasutatakse otseselt tööstuslikud protsessid. Vastuvõtja temperatuurid ulatuvad 538–1482 ° C-ni.

Esimene tornjaam nimega "Solar One" Barstowi lähedal Lõuna-Californias ehitati juba 1980. aastal ja see demonstreeris edukalt selle tehnoloogia rakendamist elektritootmises. See jaam kasutab 10 MW vee-auru süsteemi.

Suurima torni kujul oleva päikeseelektrijaama käivitas Abengoa Solar. Selle võimsus on 20 MW. PS20 päikesetorn asub Hispaanias Sevilla lähedal ja ehitati varasema väiksema PS10 torni kõrvale.

PS20 päikeseelektrijaam koondab 1255 heliostaadilt peegelduvad kiired 161 meetri kõrgusele tornile. Iga 120 m 2 heliostaadi peegel suunab päikesekiired päikesekollektorisse, mis asub 165-meetrise torni tipus. Kollektor muudab vee auruks, mis käivitab turbiini. Jaam on ehitatud 2007. aastal. 2013. aastaks plaanib Hispaania saada umbes 300 MW elektrienergiat erineva konstruktsiooniga päikesepatareidelt, sealhulgas tornidest.

Iga päikesejaama miinuseks on selle väljundvõimsuse langus pilvede ilmumisel taevasse ja töö täielik katkemine öösel. Selle probleemi lahendamiseks tehakse ettepanek kasutada soojuskandjana mitte vett, vaid suurema soojusmahutavusega sooli. Päikese poolt sulatatud sool on kontsentreeritud suure termose moodi ehitatud hoidikusse ja seda saab kasutada vee auruks muutmiseks kaua pärast seda, kui päike on horisondi alla läinud.

1990. aastatel uuendati Solar One'i, et see töötaks sulasoolade ja termilise salvestussüsteemiga. Tänu soojussalvestamisele on tornielektrijaamadest saanud unikaalne päikesetehnoloogia, mis võimaldab elektrit dispetšerdada kuni 65% täitumusega. Selle konstruktsiooniga pumbatakse sulasool "külmast" paagist temperatuuril 288 C ja läbib vastuvõtja, kus see kuumutatakse 565 C-ni ja seejärel tagastatakse "kuuma" paaki. Nüüd saab kuuma soola kasutada elektri tootmiseks vastavalt vajadusele. AT kaasaegsed mudelid sellistes paigaldistes hoitakse soojust 3–13 tundi.

Kuuma soola hoidla on näidatud roosa, külma soola hoidla on näidatud sinisega. Punane – tähistatud turbiini ja aurukondensaatoriga ühendatud aurugeneraatoriga (illustratsioon võetud saidilt solarspaces.org).

Sellise jaama ehitamine maksab umbes 5 miljonit eurot.

Kummalisel kombel saab päikesetorni kasutada enamaks kui lihtsalt soojuse muundamiseks turbiinide abil elektriks. Iisraeli Weizmanni teadusinstituut töötas 2005. aastal tehnoloogiline protsess tsingi saamine tsinkoksiidist päikesetornis. (Tsinkoksiid tekib enamiku patareide tööea lõppedes – vt artiklit). Tsinkoksiidi kuumutatakse söe juuresolekul tornis päikesekiired temperatuurini 1200 °C. Protsessi käigus saadakse puhast tsinki. Seejärel saab tsinki kasutada patareide valmistamiseks. Teine võimalus selle kasutamiseks on panna tsink vette ja selle tulemusena keemiline reaktsioon saada vesinikku ja tsinkoksiidi. Tsinkoksiid saadetakse tagasi päikesetorni ja vesinikku saab puhta kütusena kasutada vesinikmootorite käitamiseks. Seda tehnoloogiat on katsetatud Kanada energia- ja rakendusuuringute instituudi päikesetornis.

Šveitsi ettevõte Clean Hydrogen Producers (CHP) on välja töötanud tehnoloogia vesiniku otseseks tootmiseks veest, kasutades paraboolseid päikesekontsentraatoreid. Selgub, et vesi hakkab eralduma vesinikuks ja hapnikuks temperatuuril üle 1700 ° C, mis saavutatakse päikeseseadmetes probleemideta.

Seega hakkab inimkond järk-järgult valdama suurimat käepärast energiaallikat – Päikest.

Sellest tõuseb lummav ja salapärane struktuur hiljuti põldude kohal Sanlucar la Mayori piirkonnas, Sevilla kesklinna lähedal. Kaasaegne veetorn, teadusrajatis, viljaait? Aga kust tulevad arvukad eredad nooled, mis otsekui läbi õhu lõikavad? Neid on näha kilomeetrite kaugusel.

PS10 – Euroopa esimene kaubanduslik soojusenergia jaam üsna haruldast tüüpi - "päikesetorn" (päikeseenergia torn) alustas ametlikult tööd 30. märtsil sellel aastal. Andaluusiasse ehitatud jaama võimsus on 11 megavatti.

Selle tööpõhimõte on lihtne: paljude heliostaatide väli – peeglid, mis jälgivad Päikese liikumist, koguvad valgust ja suunavad selle tippu. kõrge torn kus ere päikesekiir muudab vee auruks. Aur liigub läbi torude ja muudab lõpuks elektrigeneraatoritega ühendatud turbiinid.

PS10. Sadade suurte peeglite valgus on nii ere, et paneb õhus oleva tolmu ja niiskuse hõõguma, mistõttu on ilusat valget torni ründamas kiiri näha. Muide, need peeglid, mis on esiplaanil nähtavad, ei tööta torni jaoks. Need on lihtsalt fotogalvaanilised paneelid, mille kontsentraatorid seisavad kõrvuti. Päikesetornile suunatud peeglid selle nurga alt ei paista (foto Solúcar).

Seda skeemi on paljudes riikides korduvalt kasutatud, kuid tööstushiiglase Abengoa tütarettevõtte Solúcar Energía käitatav elektrijaam on ehk kõige muljetavaldavam.

Selle 624 peeglit, millest igaüks on 120 ruutmeetrit, heidavad valgust kaunile 115 meetri kõrgusele betoontornile. Seda torni võib nimetada kunstiteoseks – selles olev tohutu kujuline väljalõige annab hoonele visuaalse kerguse.

Ehitamisel päikesetorn. Maapiirkonna kohal kõrguv struktuur tundub kaugelt muljetavaldav. Lähedalt ka (fotod Solúcar).

Mitte vähem muljetavaldav on valgus ümber.

«Autost väljudes suutsin vaevu silmi avada – vaatepilt oli liiga hele. Järk-järgult, tumedate prillidega relvastatuna, tegin välja peegliread ja keskuse, kuhu nende kiired lähenesid – torude komplekt torni tipus ”- nii tegi hiljuti seda jaama külastanud BBC korrespondent David Shukman ja isegi julges selle tegutsemise ajal torni üles ronida.

Algul sõitis ta liftiga. Aga viimased neli korrust tuli kõndida. Katusele viivad astmed tundusid Davidile kõrvetavad. Üldiselt ta võrdles ülemised korrused tornid koos saunaga, hoolimata aurugeneraatori võimsa soojusisolatsiooni olemasolust.

Ja selline torni tipu kütmine pole asjata. Uus Hispaania elektrijaam suudab aastas toota kuni 24,3 gigavatt-tundi.

David Shukman võib-olla maailma kõrgeima "sauna" katusel (BBC fotod).

Uue jaamaga on Hispaania võtnud selles päikesevalguse kasutamise tehnoloogias juhtpositsiooni, kuid selliste tornide idee pole kaugeltki uus.

Seda tüüpi suurtest struktuuridest võib meenutada projekti Solar One - Solar Two. See päikeseelektrijaam töötas ja arenes aastatel 1981–1999 Mojave kõrbes (California). AT Uusim versioon(Solar Two) selle jaama päikesetorni ümbritses 1926 heliostaati, mille kogupindala on peaaegu 83 tuhat ruutmeetrit. Selle võimsus ületas 10 megavatti.

Huvitav on see, et päikesevalgus ei soojendanud vett, vaid vahepealne jahutusvedelik - sulasool. See oli naatriumnitraadi ja kaaliumnitraadi segu. Sellest kees juba vesi, andes turbiinidele auru (jaama esimeses versioonis - Solar One - oli jahutusvedelikuks õli).

See tehnika võimaldas Solar Twol soojust reservi koguda. Pilvistel päevadel või õhtuti töötasid turbiinid suurtes kuuma soola mahutites salvestatud energiaga.

Päikeseelektrijaam Solar Two (fotod saitidelt en.wikipedia.org ja parsnip.evansville.edu).

See torn ja peegliväli pole kuhugi kadunud ka praegu. Alles 1999. aastal muutsid teadlased Solar Two hiiglaslikuks Tšerenkovi kiirgusdetektoriks, et uurida kosmiliste kiirte mõju atmosfäärile.

Ameeriklaste kogemus pole aga kuhugi kadunud: nende abiga ja sarnase projekti raames Hispaaniasse tahetakse rajada 15-megavatine Solar Tresi jaam.

Projekt hõlmab kõrge päikesetorni ehitamist, mida ümbritsevad 2493 peeglit, igaüks 96 ruutmeetrit (vt ka seda projekti lehte). kogupindala peeglid on 240 tuhat ruutmeetrit.

Mahukas sulasoola hoidla (kuumutatud temperatuurini 565 kraadi Celsiuse järgi) suudab aurugeneraatoreid kasutada 16 tundi pärast päikeseloojangut. Nii et suvel ei seisa jaama generaatorid ei päeval ega öösel.

Väliselt on Solar Tres sarnane Solar Twoga. Vahepeal saab vaadata vaid jaama skeemi. Kuuma soola hoidla on näidatud roosa, külma soola hoidla sinisega. Punane – turbiini ja kondensaatoriga ühendatud aurugeneraator (illustratsioon saidilt solarspaces.org).

Euroopa Komisjon eraldas selle ime jaoks 5 miljonit eurot. Loob jaama rahvusvaheline organisatsioon SolarPACES, mis osales ka PS10 loomises. Samal ajal on Solar Tresi projekteerimise ja ehitamisega seotud ettevõtted Hispaaniast, Prantsusmaalt, Tšehhist ja USAst.

Huvitaval kombel pakub PS10 ka energiasalvestust. Ainult otse kuuma veeauru kujul, mida hoitakse suurtes mahutites. Selle tagavarast piisab turbiinide üheks töötunniks ilma Päikeseta, seega ei blokeeri see süsteem öist pausi, kuid annab jaamale siiski teatud paindlikkust ajutiste pilvede korral.

Tuleb märkida, et PS10 ei ole ainus päikeseelektrijaam Hispaanias. Siin töötab mitmeid teisi suuri päikeseenergiarajatisi. erinevat tüüpi. Kuid PS10 projekt pakub erilist huvi: samasse kohta kavatsevad insenerid ehitada teise kaksikinstallatsiooni nimega PS20. Ainult see toodab juba 20 megavatti võimsust, kogudes valgust rohkem peeglid.

Insenerid on välja töötanud kasvuhoone, mis soojendab õhku päikese all. Kasvuhoone kohale on “tõmmatud” toru, milles see õhk tekitaks veojõu. Torusse tuleb asetada turbiinid. Kõik tundub lihtne, kui te ei võta arvesse, et kasvuhoone läbimõõt peaks olema paar kilomeetrit ja toru kõrgus - 800 meetrit.

Austraalia ettevõte EnviroMission, kes üllatas maailma juba 2002. aastal "Paabeli päikesetorni" ideega, näib olevat lõpuks mõistmise leidnud, isegi kui mitte oma kodumaal, kuhu alustatud projekt ei viinud. kohas, aga vähemalt välismaal.

Austraallased kavatsesid Arizonasse ehitada elektrijaama banaalse nimega "päikesetorn" (Solar Tower). Ehituse juhtimiseks kaasati selle aasta juunis projekti konsultatsioonifirma Faithful+Gould. EnviroMission tegeleb praegu maade hankimisega ja objektil esimeste tööde planeerimisega.

Päikesetorni südames asub tohutu ümmargune kasvuhoone. Päevasel ajal soojeneb õhk ja tavatingimustes kõrbealal kuni 40 kraadi ning isegi hiiglasliku kasvuhoone läbipaistva kile või klaasi all võib temperatuur ulatuda kuni 80 ° C-ni.

Austraallaste ettekujutuse kohaselt voolab kuumutatud õhk konstruktsiooni keskele, kus tõuseb 800-meetrine toru. Selle baasi paigutatakse 32 turbiini pöörlevad generaatorid. Nende kogu tippvõimsus on 200 megavatti.

Päikesetorni toodetud energiast piisab umbes 100 000 tüüpilise Ameerika majapidamise või enam kui saja tuhande elanikuga linna toiteks. Samas hoiab maailma kõrgeima toruga kasvuhoone võrreldes tavapärase samaväärse võimsusega soojuselektrijaamaga kokku umbes 900 000 tonni süsihappegaasi emissiooni aastas.

Kavandatud tehnoloogia eelised on järgmised. Tornis olev süvis ei sõltu kasvuhoone temperatuuri absoluutväärtusest, vaid selles oleva õhu ja toru ümbritseva õhu temperatuuride erinevusest. suur kõrgus. Sest päikesetorn võib töötada peaaegu iga ilmaga.

Lisaks jätkab selline torn öösel elektrienergia tootmist, kuna päeval soojeneb kasvuhoone all olev pinnas väga oluliselt ja suudab pikka aega kile all olevat õhku soojendada.

See elektrijaam läheb maksma umbes 750 miljonit dollarit. Kust vahendid tulevad ja kas vajalik summa on juba olemas, arendajad ei täpsusta. Kuid kuigi kolossi ehitamine pole veel alanud, on EnviroMission juba sõlminud lepingu Lõuna-California avaliku võimu ametiga päikesetorni toodetava energia ostmiseks.

Gizmagi sõnul on see leping sõlmitud 30 aastaks.

Vahepeal, nagu EnviroMissioni enda hinnangutest järeldub, tasub päikeseenergiatorn oma ehituse kinni vaid 11 aastaga ja see hiiglane suudab seista vähemalt 80 aastat. See on ambitsioonikas eesmärk ja väljakutse rekordtoru projekteerivatele inseneridele.

Kas austraallased suudavad oma plaani täita? SCPPA-ga sõlmitud lepingu kohaselt hakkab Arizona torn võrku elektriga varustama 2015. aasta esimesel poolel.