Солнечная электростанция башня , также известная как электростанция с «центральной башней» или электростанция с « гелиостатом », представляет собой тип солнечной печи, использующей башню для получения сфокусированного солнечного света. Она использует массив плоских подвижных зеркал (называемых гелиостатами) для фокусировки солнечных лучей на башне-коллекторе (цели). Системы концентрации солнечной энергии (CSP) рассматриваются как одно из жизнеспособных решений для возобновляемой, экологически чистой энергии. [1]
Ранние разработки использовали эти сфокусированные лучи для нагрева воды и использовали полученный пар для питания турбины . Были продемонстрированы новые разработки с использованием жидкого натрия , и сейчас работают системы, использующие расплавленные соли (40% нитрата калия , 60% нитрата натрия ) в качестве рабочих жидкостей . Эти рабочие жидкости имеют высокую теплоемкость , что может использоваться для хранения энергии перед ее использованием для кипячения воды для привода турбин. Хранение тепловой энергии для последующего восстановления позволяет производить электроэнергию непрерывно, пока светит солнце, и в течение нескольких часов после того, как солнце зашло (или заволокло облаками).
В 2021 году Национальная лаборатория возобновляемой энергии США (NREL) оценила стоимость электроэнергии, вырабатываемой концентрированной солнечной энергией с 10 часами хранения, в 0,076 долл. США за кВт·ч в 2021 году, 0,056 долл. США за кВт·ч в 2030 году и 0,052 долл. США за кВт·ч 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 небольших зеркал (1,14 м² ) , чтобы снизить затраты на установку систем крепления, таких как бетон, сталь, бурение и краны. В октябре 2017 года статья в GreenTech Media предположила, что eSolar прекратила свою деятельность в конце 2016 года. [4]
Усовершенствования систем рабочей жидкости, такие как переход от существующих конструкций с двумя баками (горячий/холодный) к системам термоклина с одним баком, кварцитовыми термическими наполнителями и кислородными подушками, позволят повысить эффективность использования материалов и дополнительно сократить затраты.
Как правило, установки занимают площадь от 150 гектаров (1 500 000 м 2 ) до 320 гектаров (3 200 000 м 2 ).
В 2023 году австралийское национальное научное агентство CSIRO провело испытания конструкции CSP, в которой крошечные керамические частицы падают через луч концентрированной солнечной энергии; керамические частицы способны сохранять большее количество тепла, чем расплавленная соль, при этом не требуя контейнера, который мог бы уменьшить теплопередачу. [6]
Есть доказательства того, что такие большие площади солнечных концентрирующих установок могут сжигать птиц, которые пролетают над ними. Вблизи центра массива температура может достигать 550 °C, что вместе с самим солнечным потоком достаточно, чтобы испепелить птиц. Перья более удаленных птиц могут быть опалены, что приводит к их возможной смерти. Ivanpah сообщил об одной ожоговой птице каждые две минуты. Рабочие солнечной электростанции Ivanpah называют этих птиц «стримерами», поскольку они воспламеняются в воздухе и падают на землю, оставляя за собой дым. Во время тестирования начального резервного положения для гелиостатов погибло 115 птиц, когда они вошли в концентрированный солнечный поток. За первые 6 месяцев работы погибло в общей сложности 321 птица. После изменения процедуры резервного положения, чтобы сосредоточить не более четырех гелиостатов на одной точке, больше не было случаев гибели птиц. [7]
Солнечная электростанция Ivanpah 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]
Несколько компаний занимались планированием, проектированием и строительством электростанций коммунального размера. Существует множество примеров практических примеров применения инновационных решений в области солнечной энергетики. Применение башни Beam-down (вариация установок с центральным приемником с оптикой Кассегрена [9] ) [ необходимо разъяснение ] также возможно с гелиостатами для нагрева рабочей жидкости. [10]
Pit Power Tower [11] [12] объединяет солнечную электростанцию и аэроэлектрическую электростанцию [13] в выведенном из эксплуатации карьере. Традиционные солнечные электростанции ограничены по размеру высотой башни и более близкими гелиостатами, блокирующими линию видимости внешних гелиостатов к приемнику. Использование «стадионных сидений» карьера помогает преодолеть блокирующее ограничение.
Поскольку солнечные электростанции обычно используют пар для приведения в действие 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. Башня Pit Power Tower использует пар с низким содержанием тепла для приведения в действие пневматических труб в системе когенерации. Третьим преимуществом перепрофилирования карьера для такого рода проектов является возможность повторного использования инфраструктуры карьера, такой как дороги, здания и электричество.
