stringtranslate.com

Концентрированная солнечная энергия

Ареал обзора большого круга из тысяч голубоватых зеркал в коричневой пустыне.
Солнечная электростанция в рамках проекта по солнечной энергии Crescent Dunes, концентрирующая свет с помощью 10 000 зеркальных гелиостатов, охватывающих площадь в тринадцать миллионов квадратных футов (1,21 км2 ) .
Три башни солнечной электростанции Ivanpah
Часть солнечного комплекса SEGS мощностью 354 МВт в северной части округа Сан-Бернардино, Калифорния.
Вид с высоты птичьего полета на Khi Solar One , Южная Африка

Системы концентрированной солнечной энергии ( CSP , также известные как концентрирующая солнечная энергия , концентрированная солнечная тепловая ) генерируют солнечную энергию , используя зеркала или линзы для концентрации большой площади солнечного света в приемнике. [1] Электричество вырабатывается, когда концентрированный свет преобразуется в тепло ( солнечную тепловую энергию ), которое приводит в действие тепловой двигатель (обычно паровую турбину ), подключенный к электрогенератору [ 2] [3] [4] или приводит в действие термохимическую реакцию. [5] [6] [7]

По состоянию на 2021 год мировая установленная мощность концентрированной солнечной энергии составляла 6,8 ГВт. [8] По состоянию на 2023 год общая мощность составляла 8,1 ГВт, включая три новых проекта CSP, находящихся в стадии строительства в Китае [9] и в Дубае в ОАЭ. [9] Базирующаяся в США Национальная лаборатория возобновляемой энергии (NREL), которая ведет глобальную базу данных установок CSP, насчитывает 6,6 ГВт рабочей мощности и еще 1,5 ГВт в стадии строительства. [10]

Сравнение CSP и других источников электроэнергии

Как тепловая электростанция, генерирующая энергию, CSP имеет больше общего с тепловыми электростанциями, такими как угольные, газовые или геотермальные. Установка CSP может включать в себя накопитель тепловой энергии , который хранит энергию либо в форме явного тепла , либо в виде скрытого тепла (например, с использованием расплавленной соли ), что позволяет этим установкам продолжать поставлять электроэнергию, когда это необходимо, днем ​​или ночью. [11] Это делает CSP управляемой формой солнечной энергии. Управляемая возобновляемая энергия особенно ценна в местах, где уже наблюдается высокое проникновение фотоэлектрических элементов (PV), таких как Калифорния , [12], поскольку спрос на электроэнергию достигает пика вблизи заката, как раз тогда, когда мощность PV снижается (явление, называемое « утиной кривой »). [13]

CSP часто сравнивают с фотоэлектрическими солнечными установками (PV), поскольку они оба используют солнечную энергию. В то время как солнечные PV испытали огромный рост в 2010-х годах из-за падения цен, [14] [15] рост солнечных CSP был медленным из-за технических трудностей и высоких цен. В 2017 году CSP представляли менее 2% от мировой установленной мощности солнечных электростанций. [16] Однако CSP может легче хранить энергию в ночное время, что делает ее более конкурентоспособной по сравнению с диспетчерскими генераторами и базовыми электростанциями. [17] [18] [19] [20]

Проект DEWA в Дубае, строительство которого началось в 2019 году, установил мировой рекорд по самой низкой цене CSP в 2017 году в размере 73 долл. США за МВт·ч [21] для его 700 МВт комбинированного проекта желоба и башни: 600 МВт желоба, 100 МВт башни с 15 часами хранения тепловой энергии в день. Базовый тариф CSP в чрезвычайно засушливом регионе Атакама в Чили достигал ниже 50 долл. США/МВт·ч на аукционах 2017 года. [22] [23]

История

Солнечный паровой двигатель для перекачивания воды, около Лос-Анджелеса, около 1901 г.

Легенда гласит, что Архимед использовал «зажигательное стекло», чтобы сконцентрировать солнечный свет на вторгшемся римском флоте и отразить его от Сиракуз . В 1973 году греческий ученый, доктор Иоаннис Саккас, задаваясь вопросом, действительно ли Архимед мог уничтожить римский флот в 212 году до нашей эры, выстроил в ряд около 60 греческих моряков, каждый из которых держал продолговатое зеркало, наклоненное так, чтобы ловить солнечные лучи и направлять их на покрытый смолой фанерный силуэт в 49 м (160 футов) от него. Корабль загорелся через несколько минут; однако историки продолжают сомневаться в истории Архимеда. [24]

В 1866 году Огюст Мушу использовал параболический желоб для производства пара для первого солнечного парового двигателя. Первый патент на солнечный коллектор был получен итальянцем Алессандро Батталья в Генуе, Италия, в 1886 году. В последующие годы такие изобретатели, как Джон Эрикссон и Фрэнк Шуман, разработали концентрирующие солнечные устройства для орошения, охлаждения и передвижения. В 1913 году Шуман закончил параболическую солнечную тепловую электростанцию ​​мощностью 55 лошадиных сил (41 кВт) в Маади, Египет, для орошения. [25] [26] [27] [28] Первая солнечная энергетическая система с использованием зеркальной тарелки была построена доктором Р. Х. Годдардом , который уже был хорошо известен своими исследованиями жидкотопливных ракет и написал статью в 1929 году, в которой он утверждал, что все предыдущие препятствия были устранены. [29]

Профессор Джованни Франча (1911–1980) спроектировал и построил первую концентрированную солнечную электростанцию, которая была введена в эксплуатацию в Сант-Иларио, недалеко от Генуи, Италия, в 1968 году. Эта станция имела архитектуру современных электростанций башенного типа с солнечным приемником в центре поля солнечных коллекторов. Установка могла производить 1 МВт с перегретым паром при 100 бар и 500 °C. [30] 10-мегаваттная электростанция Solar One была разработана в Южной Калифорнии в 1981 году. Solar One была преобразована в Solar Two в 1995 году, реализовав новую конструкцию со смесью расплавленной соли (60% нитрата натрия, 40% нитрата калия) в качестве рабочей жидкости приемника и в качестве среды хранения. Подход с расплавленной солью оказался эффективным, и Solar Two успешно работала до тех пор, пока не была выведена из эксплуатации в 1999 году. [31] Технология параболоцилиндрических желобов близлежащих систем генерации солнечной энергии (SEGS), начатая в 1984 году, была более работоспособной. SEGS мощностью 354 МВт была крупнейшей солнечной электростанцией в мире до 2014 года.

Ни одна коммерческая концентрированная солнечная установка не строилась с 1990 года, когда была завершена SEGS, до 2006 года, когда была построена компактная линейная система отражателей Френеля на электростанции Лидделл в Австралии. Несколько других установок были построены с использованием этой конструкции, хотя солнечная тепловая электростанция Кимберлина мощностью 5 МВт открылась в 2009 году.

В 2007 году была построена 75 МВт Nevada Solar One, конструкция желоба и первая крупная установка со времен SEGS. В период с 2010 по 2013 год Испания построила более 40 параболических желобчатых систем, размер которых был ограничен схемой поддержки не более 50 МВт. Там, где это не было ограничено в других странах, производители приняли размер до 200 МВт для одного блока, [32] с мягкой точкой стоимости около 125 МВт для одного блока.

Благодаря успеху Solar Two в 2011 году в Испании была построена коммерческая электростанция Solar Tres Power Tower , позже переименованная в Gemasolar Thermosolar Plant. Результаты Gemasolar проложили путь для дальнейших установок такого типа. В то же время была построена Ivanpah Solar Power Facility , но без теплового аккумулятора, с использованием природного газа для предварительного нагрева воды каждое утро.

Большинство концентрированных солнечных электростанций используют конструкцию параболического желоба вместо силовой башни или систем Френеля. Также существуют вариации систем параболического желоба, такие как интегрированный солнечный комбинированный цикл (ISCC), который сочетает желоба и традиционные системы отопления на ископаемом топливе.

CSP изначально рассматривалась как конкурент фотоэлектрическим системам, и Ivanpah была построена без хранения энергии, хотя Solar Two включала несколько часов теплового хранения. К 2015 году цены на фотоэлектрические установки упали, и коммерческая PV-энергия продавалась за 1 ⁄ 3 современных контрактов CSP. [33] [34] Однако все чаще CSP предлагалась с 3–12 часами хранения тепловой энергии, что делало CSP управляемой формой солнечной энергии. [35] Таким образом, ее все чаще рассматривают как конкурирующую с природным газом и PV с батареями за гибкую, управляемую мощность.

Современные технологии

CSP используется для производства электроэнергии (иногда называемой солнечным термоэлектричеством, обычно вырабатываемым через пар ). Концентрированные солнечные технологические системы используют зеркала или линзы с системами слежения для фокусировки большой площади солнечного света на небольшой площади. Концентрированный свет затем используется в качестве тепла или источника тепла для обычной электростанции (солнечное термоэлектричество). Солнечные концентраторы, используемые в системах CSP, часто могут также использоваться для обеспечения промышленного технологического нагрева или охлаждения, например, в солнечном кондиционировании воздуха .

Концентрирующие технологии существуют в четырех оптических типах, а именно параболический желоб , тарелка , концентрирующий линейный отражатель Френеля и солнечная башня . [36] Параболический желоб и концентрирующий линейный отражатель Френеля классифицируются как типы линейных фокусных коллекторов, в то время как тарелка и солнечная башня являются типами точечных фокусов. Линейные фокусные коллекторы достигают средних коэффициентов концентрации (50 солнц и более), а точечные фокусные коллекторы достигают высоких коэффициентов концентрации (более 500 солнц). Несмотря на простоту, эти солнечные концентраторы довольно далеки от теоретической максимальной концентрации. [37] [38] Например, концентрация параболического желоба дает около 1 ⁄ теоретического максимума для угла приема конструкции , то есть для тех же общих допусков для системы. Приближение к теоретическому максимуму может быть достигнуто с помощью более сложных концентраторов, основанных на невизуальной оптике . [37] [38] [39]

Различные типы концентраторов производят разные пиковые температуры и соответственно разную термодинамическую эффективность из-за различий в способе, которым они отслеживают солнце и фокусируют свет. Новые инновации в технологии CSP ведут к тому, что системы становятся все более и более экономически эффективными. [40] [41]

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. [42]

Параболический желоб

Параболический желоб на заводе недалеко от озера Харпер, Калифорния
Схема линейного параболического отражателя, концентрирующего солнечные лучи для нагрева рабочей жидкости

Параболический желоб состоит из линейного параболического отражателя, который концентрирует свет на приемнике, расположенном вдоль фокальной линии отражателя. Приемник представляет собой трубку, расположенную на продольной фокальной линии параболического зеркала и заполненную рабочей жидкостью. Отражатель следует за солнцем в течение светового дня, отслеживая его вдоль одной оси. Рабочая жидкость (например, расплавленная соль [43] ) нагревается до 150–350 °C (302–662 °F), протекая через приемник, а затем используется в качестве источника тепла для системы выработки электроэнергии. [44] Системы желобов являются наиболее развитой технологией CSP. Заводы Solar Energy Generating Systems (SEGS) в Калифорнии, одни из самых долго работающих в мире до их закрытия в 2021 году; [45] Acciona's Nevada Solar One около Боулдер-Сити, Невада ; [45] и Andasol , первая в Европе коммерческая параболоцилиндрическая установка, являются показательными примерами [46], а также испытательные установки SSPS-DCS компании Plataforma Solar de Almería в Испании . [47]

Закрытый желоб

Конструкция инкапсулирует солнечную тепловую систему в теплице, похожей на теплицу. Теплица создает защищенную среду, чтобы противостоять элементам, которые могут негативно повлиять на надежность и эффективность солнечной тепловой системы. [48] Легкие изогнутые зеркала, отражающие солнечный свет, подвешены к потолку теплицы с помощью проводов. Одноосная система слежения позиционирует зеркала для получения оптимального количества солнечного света. Зеркала концентрируют солнечный свет и фокусируют его на сети стационарных стальных труб, также подвешенных к конструкции теплицы. [49] По всей длине трубы протекает вода, которая кипятится для образования пара при применении интенсивного солнечного излучения. Защита зеркал от ветра позволяет им достигать более высоких температурных показателей и предотвращает накопление пыли на зеркалах. [48]

GlassPoint Solar , компания, создавшая конструкцию закрытого желоба, утверждает, что ее технология может производить тепло для повышения нефтеотдачи (ПНП) ​​примерно за 5 долларов за 290 кВт·ч (1 000 000 БТЕ) в солнечных регионах, по сравнению с 10–12 долларами за другие традиционные солнечные тепловые технологии. [50]

Солнечная электростанция

Электростанция Ашалим , Израиль, на стадии завершения строительства — самая высокая солнечная башня в мире. Она концентрирует свет от более чем 50 000 гелиостатов.
Солнечная электростанция PS10 в Андалусии , Испания, концентрирует солнечный свет с поля гелиостатов на центральной солнечной электростанции.

Солнечная электростанция состоит из массива двухосных отражателей слежения ( гелиостатов ), которые концентрируют солнечный свет на центральном приемнике на вершине башни; приемник содержит теплопередающую жидкость, которая может состоять из водяного пара или расплавленной соли . Оптически солнечная электростанция башня такая же, как и круговой отражатель Френеля. Рабочая жидкость в приемнике нагревается до 500–1000 °C (773–1273 K или 932–1832 °F), а затем используется в качестве источника тепла для выработки электроэнергии или системы хранения энергии. [44] Преимущество солнечной башни заключается в том, что можно регулировать отражатели вместо всей башни. Разработка силовой башни менее продвинута, чем системы желобов, но они предлагают более высокую эффективность и лучшую способность к хранению энергии. Применение башни с лучом вниз также возможно с гелиостатами для нагрева рабочей жидкости. [51] CSP с двумя башнями также используются для повышения эффективности преобразования почти на 24%. [52]

Solar Two в Даггетте , Калифорния, и CESA-1 в Plataforma Solar de Almeria в Альмерии, Испания, являются наиболее представительными демонстрационными установками. Planta Solar 10 (PS10) в Санлукар-ла-Майор , Испания, является первой в мире коммерческой башенной солнечной электростанцией коммунального масштаба. 377-мегаваттная солнечная электростанция Ivanpah , расположенная в пустыне Мохаве , была крупнейшей в мире установкой CSP и использует три башни электростанций. [53] Ivanpah вырабатывала только 0,652 ТВт·ч (63%) своей энергии с помощью солнечных батарей, а остальные 0,388 ТВт·ч (37%) были получены путем сжигания природного газа . [54] [55] [56]

Сверхкритический диоксид углерода может использоваться вместо пара в качестве теплоносителя для повышения эффективности производства электроэнергии . Однако из-за высоких температур в засушливых районах, где обычно располагаются солнечные электростанции, невозможно охладить диоксид углерода ниже его критической температуры на входе в компрессор . Поэтому в настоящее время разрабатываются смеси сверхкритического диоксида углерода с более высокой критической температурой.

Френелевские отражатели

Френелевские отражатели сделаны из множества тонких плоских зеркальных полосок для концентрации солнечного света на трубках, через которые прокачивается рабочая жидкость. Плоские зеркала обеспечивают большую отражающую поверхность в том же объеме пространства, что и параболический отражатель, таким образом захватывая больше доступного солнечного света, и они намного дешевле параболических отражателей. [57] Френелевские отражатели могут использоваться в CSP различных размеров. [58] [59]

Френелевские отражатели иногда рассматриваются как технология с худшим выходом, чем другие методы. Экономическая эффективность этой модели заставляет некоторых использовать ее вместо других с более высокими выходными характеристиками. Некоторые новые модели френелевских отражателей с возможностями трассировки лучей начали тестироваться и изначально показали более высокий выход, чем стандартная версия. [60]

Блюдо Стерлинг

Блюдо Стерлинг

Система тарелочного двигателя Стирлинга или тарелочного двигателя состоит из автономного параболического отражателя , который концентрирует свет на приемнике, расположенном в фокусе отражателя. Отражатель отслеживает Солнце по двум осям. Рабочая жидкость в приемнике нагревается до 250–700 °C (482–1292 °F), а затем используется двигателем Стирлинга для выработки электроэнергии. [44] Системы параболических тарелок обеспечивают высокую эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую (от 31% до 32%), а их модульная природа обеспечивает масштабируемость. Тарелки Stirling Energy Systems (SES), United Sun Systems (USS) и Science Applications International Corporation (SAIC) в UNLV , а также Big Dish Австралийского национального университета в Канберре , Австралия, являются представителями этой технологии. Мировой рекорд эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую составил 31,25% по данным SES-тарелок на Национальном испытательном стенде для солнечных тепловых установок (NSTTF) в Нью-Мексико 31 января 2008 года, в холодный и ясный день. [61] По словам разработчика, шведской фирмы Ripasso Energy, в 2015 году ее система тарелки Стирлинга, испытанная в пустыне Калахари в Южной Африке, показала эффективность 34%. [62] Установка SES в Марикопе, Феникс, была крупнейшей энергетической установкой с тарелкой Стирлинга в мире, пока не была продана United Sun Systems . Впоследствии большая часть установки была перемещена в Китай, чтобы удовлетворить часть большого спроса на энергию.

CSP с накоплением тепловой энергии

В установке CSP, которая включает хранилище, солнечная энергия сначала используется для нагрева расплавленной соли или синтетического масла, которое хранится, обеспечивая тепловую/тепловую энергию при высокой температуре в изолированных резервуарах. [63] [64] Позже горячая расплавленная соль (или масло) используется в парогенераторе для производства пара для выработки электроэнергии паровым турбогенератором по мере необходимости. [65] Таким образом, солнечная энергия, которая доступна только в дневное время, используется для круглосуточной выработки электроэнергии по требованию в качестве электростанции, следующей за нагрузкой, или солнечной пиковой электростанции. [66] [67] Тепловая емкость хранения указывается в часах выработки электроэнергии при паспортной мощности . В отличие от солнечных фотоэлектрических установок или CSP без хранилища, выработка электроэнергии на солнечных тепловых аккумуляторных установках является диспетчерской и самодостаточной , аналогично угольным/ газовым электростанциям , но без загрязнения. [68] CSP с установками хранения тепловой энергии также могут использоваться в качестве когенерационных установок для круглосуточной поставки как электроэнергии, так и технологического пара. По состоянию на декабрь 2018 года себестоимость генерации CSP с тепловыми установками хранения энергии варьировалась от 5 до 7 центов €/кВтч в зависимости от хорошего или среднего уровня солнечного излучения, получаемого в месте. [69] В отличие от солнечных фотоэлектрических установок, CSP с тепловыми установками хранения энергии также можно экономично использовать круглосуточно для производства технологического пара, заменяя загрязняющее ископаемое топливо . Установки CSP также можно интегрировать с солнечными фотоэлектрическими установками для лучшей синергии. [70] [71] [72]

CSP с системами хранения тепла также доступны с использованием генераторов цикла Брайтона с воздухом вместо пара для круглосуточной выработки электроэнергии и/или пара. Эти установки CSP оснащены газовыми турбинами для выработки электроэнергии. [73] Они также имеют небольшую мощность (<0,4 МВт) и могут быть установлены на площади в несколько акров. [73] Отходящее тепло от электростанции также может использоваться для выработки технологического пара и нужд HVAC . [74] В случае, если доступность земли не является ограничением, может быть установлено любое количество этих модулей, до 1000 МВт с RAMS и ценовыми преимуществами, поскольку затраты на МВт этих установок ниже, чем у более крупных солнечных тепловых станций. [75]

Круглосуточное централизованное районное отопление также возможно с использованием концентрированных солнечных теплоаккумулирующих установок. [76]

Развертывание по всему миру

1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1984
1990
1995
2000
2005
2010
2015
Мощность CSP во всем мире с 1984 г. в МВт

Одна из первых установок работала на Сицилии в Адрано . Развертывание установок CSP в США началось в 1984 году с установок SEGS . Последняя установка SEGS была завершена в 1990 году. С 1991 по 2005 год нигде в мире не было построено ни одной установки CSP. Глобальная установленная мощность CSP увеличилась почти в десять раз в период с 2004 по 2013 год и росла в среднем на 50 процентов в год в течение последних пяти лет, поскольку число стран с установленными CSP росло. [81] : 51  В 2013 году мировая установленная мощность увеличилась на 36% или почти на 0,9 гигаватт (ГВт) до более чем 3,4 ГВт. Рекорд установленной мощности был достигнут в 2014 году и составил 925 МВт; однако за этим последовал спад, вызванный изменениями в политике, мировым финансовым кризисом и быстрым снижением цен на фотоэлектрические элементы. Тем не менее, в 2021 году общая мощность достигла 6800 МВт. [8]

На Испанию приходится почти треть мировой мощности, 2300 МВт, несмотря на то, что с 2013 года в стране не вводилось в коммерческую эксплуатацию новых мощностей. [80] Далее следуют Соединенные Штаты с 1740 МВт. Интерес также заметен в Северной Африке и на Ближнем Востоке, а также в Китае и Индии. Наблюдается заметная тенденция в сторону развивающихся стран и регионов с высоким уровнем солнечной радиации, где в 2017 году было построено несколько крупных электростанций.

Первоначально на мировом рынке доминировали установки с параболоцилиндрическими цилиндрами, на долю которых в определенный момент приходилось 90% установок CSP. [85]

Начиная примерно с 2010 года центральная башенная система CSP стала предпочтительнее на новых электростанциях из-за ее более высокой рабочей температуры — до 565 °C (1049 °F) по сравнению с максимальным значением 400 °C (752 °F) у башенной установки, что обещает большую эффективность.

Среди крупных проектов CSP можно отметить солнечную электростанцию ​​Ivanpah (392 МВт) в США, которая использует технологию солнечных электростанций башенного типа без накопления тепловой энергии, и солнечную электростанцию ​​Ouarzazate в Марокко [86] , которая сочетает в себе технологии лотковых и башенных электростанций для общей мощности 510 МВт с несколькими часами накопления энергии.

Расходы

По чистой стоимости генерации, объемная энергия от CSP сегодня намного дороже, чем солнечная фотоэлектрическая или ветровая энергия, однако, фотоэлектрическая и ветровая энергия являются непостоянными источниками . Сравнение стоимости в электросети дает другой вывод. Разработчики надеются, что CSP с накоплением энергии может стать более дешевой альтернативой PV с BESS . Исследования показали, что PV с BESS конкурентоспособны для коротких сроков хранения, в то время как CSP с TES получает экономические преимущества для длительных периодов хранения. Переломный момент лежит на 2–10 часах в зависимости от стоимости составляющих блоков: CSP, PV, TES и BESS. [87] Еще в 2011 году быстрое снижение цен на фотоэлектрические системы привело к прогнозам, что CSP (без TES) больше не будет экономически жизнеспособным. [88] По состоянию на 2020 год наименее дорогие концентрированные солнечные электростанции коммунального масштаба в Соединенных Штатах и ​​во всем мире были в пять раз дороже, чем фотоэлектрические электростанции коммунального масштаба , с прогнозируемой минимальной ценой в 7 центов за киловатт-час для самых передовых станций CSP (с TES) против рекордно низких цен в 1,32 цента за кВт·ч [89] для PV коммунального масштаба (без BESS). [90] Эта пятикратная разница в цене сохраняется с 2018 года. [91] Некоторые электростанции PV-CSP в Китае стремились работать прибыльно по региональному тарифу на уголь в размере 5 центов США за кВт·ч в 2021 году. [92]

Несмотря на то, что общее развертывание CSP остается ограниченным в начале 2020-х годов, нормированная стоимость электроэнергии от промышленных установок значительно снизилась с 2010-х годов. С учетом скорости обучения, оцениваемой примерно в 20% снижения затрат при каждом удвоении мощности, [93] затраты приближались к верхней границе диапазона затрат на ископаемое топливо в начале 2020-х годов, что обусловлено схемами поддержки в нескольких странах, включая Испанию, США, Марокко, Южную Африку, Китай и ОАЭ:

LCOE концентрированной солнечной энергии с 2006 по 2019 гг.
LCOE концентрированной солнечной энергии с 2006 по 2019 гг.

Внедрение CSP значительно замедлилось в странах ОЭСР , поскольку большинство вышеупомянутых рынков отменили свою поддержку, но CSP является одной из немногих технологий возобновляемой электроэнергии, которая может генерировать полностью диспетчерскую или даже полностью базовую мощность в очень больших масштабах. Поэтому она может сыграть важную роль в декарбонизации электросетей как диспетчерский источник электроэнергии для балансировки прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и фотоэлектрические системы. [94] Некоторые ожидают , что CSP в сочетании с тепловым хранилищем энергии (TES) станет дешевле, чем фотоэлектрические системы с литиевыми батареями для длительности хранения более 4 часов в день, [95] в то время как NREL ожидает, что к 2030 году фотоэлектрические системы с 10-часовым хранением литиевых батарей будут стоить столько же, сколько фотоэлектрические системы с 4-часовым хранением в 2020 году. [96] Страны, не имеющие возможности производства фотоэлектрических элементов и имеющие низкую стоимость рабочей силы, могут существенно сократить локальный разрыв в стоимости CSP/фотоэлектрических систем.

Эффективность

Эффективность концентрирующей солнечной энергосистемы зависит от технологии, используемой для преобразования солнечной энергии в электрическую, рабочей температуры приемника и отвода тепла, тепловых потерь в системе, а также наличия или отсутствия других потерь в системе; помимо эффективности преобразования, оптическая система, концентрирующая солнечный свет, также вносит дополнительные потери.

Реальные системы заявляют о максимальной эффективности преобразования 23-35% для систем типа «силовая башня», работающих при температурах от 250 до 565 °C, с более высоким показателем эффективности, предполагающим турбину комбинированного цикла. Системы тарелочного Стирлинга, работающие при температурах 550-750 °C, заявляют об эффективности около 30%. [97] Из-за колебаний падения солнца в течение дня средняя достигнутая эффективность преобразования не равна этим максимальным значениям эффективности, а чистая годовая эффективность преобразования солнечной энергии в электричество составляет 7-20% для пилотных систем силовой башни и 12-25% для демонстрационных систем тарелочного Стирлинга. [97]

Эффективность преобразования имеет значение только в тех случаях, когда стоимость земли под недвижимостью не низкая.

Теория

Максимальная эффективность преобразования любой системы тепловой энергии в электрическую определяется КПД Карно , который представляет собой теоретический предел эффективности, который может быть достигнут любой системой, установленный законами термодинамики . Реальные системы не достигают КПД Карно.

Эффективность преобразования падающего солнечного излучения в механическую работу зависит от тепловых радиационных свойств солнечного приемника и теплового двигателя ( например, паровой турбины). Солнечное излучение сначала преобразуется в тепло солнечным приемником с эффективностью , а затем тепло преобразуется в механическую энергию тепловым двигателем с эффективностью , используя принцип Карно . [98] [99] Затем механическая энергия преобразуется в электрическую энергию генератором. Для солнечного приемника с механическим преобразователем ( например , турбиной) общая эффективность преобразования может быть определена следующим образом:

где представляет собой долю падающего света, сконцентрированную на приемнике, долю падающего на приемник света, преобразованную в тепловую энергию, эффективность преобразования тепловой энергии в механическую энергию и эффективность преобразования механической энергии в электрическую энергию.

является:

где , , соответственно входящий солнечный поток и потоки, поглощаемые и теряемые системным солнечным приемником.

Эффективность преобразования не превышает эффективности Карно, которая определяется температурой приемника и температурой отвода тепла («температурой теплоотвода») .

Реальный КПД типичных двигателей достигает 50% или максимум 70% от КПД Карно из-за потерь, таких как потери тепла и сопротивление воздуха в движущихся частях.

Идеальный случай

Для солнечного потока (например , ) сконцентрированного раз с эффективностью на системном солнечном приемнике с собирающей площадью и поглощающей способностью :

,
,

Для простоты можно предположить, что потери являются только радиационными (справедливое предположение для высоких температур), таким образом, для переизлучающей области A и излучательной способности применение закона Стефана-Больцмана дает:

Упрощая эти уравнения, рассматривая идеальную оптику ( = 1) и не принимая во внимание конечный этап преобразования в электричество генератором, собирая и переизлучая области, равные и имеющие максимальную поглощающую и излучательную способность ( = 1, = 1), затем подставляя в первое уравнение, получаем

График показывает, что общая эффективность не увеличивается равномерно с температурой приемника. Хотя эффективность теплового двигателя (Карно) увеличивается с более высокой температурой, эффективность приемника не увеличивается. Напротив, эффективность приемника уменьшается, поскольку количество энергии, которое он не может поглотить (Q lost ), растет в четвертой степени как функция температуры. Следовательно, существует максимально достижимая температура. Когда эффективность приемника равна нулю (синяя кривая на рисунке ниже), T max равна:

Существует температура T opt , при которой эффективность максимальна, т.е. когда производная эффективности относительно температуры приемника равна нулю:

Следовательно, это приводит нас к следующему уравнению:

Численное решение этого уравнения позволяет получить оптимальную температуру процесса в зависимости от коэффициента концентрации солнечной энергии (красная кривая на рисунке ниже).

Оставив в стороне теоретические показатели эффективности, реальный опыт применения CSP показывает дефицит прогнозируемой производительности на 25–60%, значительная часть которого обусловлена ​​практическими потерями цикла Карно, не включенными в приведенный выше анализ.

Стимулы и рынки

Испания

Солнечная электростанция Andasol в Испании

В 2008 году Испания запустила первый в Европе рынок CSP коммерческого масштаба. До 2012 года производство солнечной тепловой электроэнергии изначально имело право на оплату тарифа на подачу электроэнергии (ст. 2 RD 661/2007), что привело к созданию крупнейшего в мире парка CSP, который при установленной мощности 2,3 ГВт ежегодно поставляет в испанскую сеть около 5 ТВт·ч электроэнергии. [100] Первоначальными требованиями к установкам в FiT были:

Пределы мощности для различных типов систем были переопределены в ходе ежеквартального обзора условий подачи заявок (ст. 5 RD 1578/2008, Приложение III RD 1578/2008). До окончания периода подачи заявок рыночные ограничения, указанные для каждого типа системы, публикуются на веб-сайте Министерства промышленности, туризма и торговли (ст. 5 RD 1578/2008). [101] Из-за проблем со стоимостью Испания приостановила прием новых проектов для фиксированного тарифа 27 января 2012 года [102] [103] Уже принятые проекты были затронуты 6% «солнечным налогом» на фиксированные тарифы, что фактически снизило фиксированный тариф. [104]

В этом контексте правительство Испании приняло в 2013 году Королевский указ-закон 9/2013 [105] , направленный на принятие срочных мер по обеспечению экономической и финансовой стабильности электроэнергетической системы, заложив основы нового Закона 24/2013 об электроэнергетическом секторе Испании. [106] Эта новая ретроактивная правовая и экономическая структура, применяемая ко всем системам возобновляемой энергии, была разработана в 2014 году RD 413/2014, [107] который отменил прежние нормативные рамки, установленные RD 661/2007 и RD 1578/2008, и определил новую схему вознаграждения за эти активы.

После десятилетия, потерянного для CSP в Европе, Испания объявила в своем Национальном плане по энергетике и климату о намерении добавить 5 ГВт мощности CSP в период с 2021 по 2030 год. [108] С этой целью ожидаются двухгодичные аукционы на 200 МВт мощности CSP, которые начнутся в октябре 2022 года, но подробности пока неизвестны. [109]

Австралия

Несколько антенн CSP были установлены в отдаленных поселениях аборигенов на Северной территории : Херманнсбург , Юэндуму и Ладжаману .

До сих пор ни один проект CSP коммерческого масштаба не был введен в эксплуатацию в Австралии, но было предложено несколько проектов. В 2017 году ныне обанкротившийся американский разработчик CSP SolarReserve получил PPA на реализацию проекта солнечной тепловой электростанции Aurora мощностью 150 МВт в Южной Австралии по рекордно низкой ставке всего 0,08 австралийских долларов за кВт·ч или около 0,06 долларов США за кВт·ч. [110] К сожалению, компания не смогла обеспечить финансирование, и проект был отменен. Еще одним перспективным применением CSP в Австралии являются шахты, которым требуется круглосуточное электричество, но которые часто не имеют подключения к сети. Vast Solar, стартап-компания, нацеленная на коммерциализацию новой модульной конструкции CSP третьего поколения, [111] [112] планирует начать строительство комбинированной установки CSP и PV мощностью 50 МВт в г. Маунт-Айза на северо-западе Квинсленда в 2021 году. [113]

На федеральном уровне в рамках Целевого показателя по крупномасштабной возобновляемой энергии (LRET), действующего в соответствии с Законом о возобновляемой энергии и электроэнергии 2000 года, крупномасштабная генерация солнечной тепловой электроэнергии аккредитованными электростанциями RET может иметь право на создание сертификатов крупномасштабной генерации (LGC). Эти сертификаты затем могут быть проданы и переданы ответственным субъектам (обычно розничным торговцам электроэнергией) для выполнения их обязательств по этой схеме торгуемых сертификатов. Однако, поскольку это законодательство является технологически нейтральным в своем действии, оно имеет тенденцию отдавать предпочтение более устоявшимся технологиям ВИЭ с более низкой приведенной стоимостью генерации, таким как крупномасштабная наземная ветровая энергетика, а не солнечная тепловая и CSP. [114] На уровне штата законы о подаче возобновляемой энергии обычно ограничиваются максимальной мощностью генерации в кВтп и открыты только для микро- или средней генерации и в ряде случаев открыты только для солнечной фотоэлектрической (PV) генерации. Это означает, что более масштабные проекты CSP не будут иметь права на оплату льготных льгот во многих юрисдикциях штатов и территорий.

Китай

Башня электростанции Hami мощностью 50 МВт компании China Energy Engineering Corporation имеет 8-часовой запас расплавленной соли

В 2024 году Китай предлагает технологию CSP второго поколения, чтобы конкурировать с другими методами производства электроэнергии по требованию на основе возобновляемых или невозобновляемых ископаемых видов топлива без каких-либо прямых или косвенных субсидий. [11] В текущем 14-м пятилетнем плане проекты CSP разрабатываются в нескольких провинциях наряду с крупными проектами по установке солнечных фотоэлектрических установок и ветряных электростанций мощностью в ГВт. [92] [8]

В 2016 году Китай объявил о своем намерении построить партию из 20 технологически разнообразных демонстрационных проектов КСЭ в контексте 13-го пятилетнего плана с целью создания конкурентоспособной на международном уровне отрасли КСЭ. [115] С тех пор как первые станции были завершены в 2018 году, вырабатываемая электроэнергия на станциях с тепловым аккумулятором поддерживается административно установленным тарифом FiT в размере 1,5 юаня за кВт·ч. [116] По состоянию на конец 2020 года Китай эксплуатировал в общей сложности 545 МВт на 12 станциях КСЭ: [117] [118] семь станций (320 МВт) представляют собой башни с расплавленной солью, еще две станции (150 МВт) используют проверенную конструкцию параболического желоба Eurotrough 150, [119] и три станции (75 МВт) используют линейные коллекторы Френеля. Планы по созданию второй партии демонстрационных проектов так и не были приняты, а дальнейшая технологическая поддержка CSP в предстоящем 14-м пятилетнем плане неизвестна. Федеральная поддержка проектов из демонстрационной партии закончилась в конце 2021 года. [120]

Индия

В марте 2024 года SECI объявила, что запрос на подачу заявок на 500 МВт будет объявлен в 2024 году. [121]

Солнечные тепловые реакторы

CSP имеет и другие применения, помимо электричества. Исследователи изучают солнечные тепловые реакторы для производства солнечного топлива, что сделает солнечную энергию полностью транспортируемой формой энергии в будущем. Эти исследователи используют солнечное тепло CSP в качестве катализатора для термохимии для расщепления молекул H 2 O для создания водорода (H 2 ) из солнечной энергии без выбросов углерода. [122] Разделяя как H 2 O, так и CO 2 , другие широко используемые углеводороды — например, реактивное топливо, используемое для полетов коммерческих самолетов — также могут быть созданы с использованием солнечной энергии, а не из ископаемого топлива. [123]

Тепло от солнца может быть использовано для получения пара, который делает тяжелую нефть менее вязкой и более легкой для перекачки. Этот процесс называется солнечной тепловой улучшенной добычей нефти . Солнечные энергетические башни и параболические желоба могут быть использованы для получения пара, который используется напрямую, поэтому не требуются генераторы и не производится электричество. Солнечная улучшенная добыча нефти может продлить срок службы нефтяных месторождений с очень густой нефтью, которую в противном случае было бы неэкономично перекачивать. [1]

Производство углеродно-нейтрального синтетического топлива с использованием концентрированной солнечной тепловой энергии при температуре около 1500 °C технически осуществимо и станет коммерчески выгодным в будущем, если стоимость установок CSP снизится. [124] Кроме того, углеродно-нейтральный водород может быть получен с использованием солнечной тепловой энергии (CSP) с использованием цикла серы и йода , гибридного цикла серы , цикла оксида железа , цикла меди и хлора , цикла цинка и оксида цинка , цикла оксида церия (IV) – оксида церия (III) или альтернативного варианта.

Солнечные электростанции гигаваттного масштаба

На рубеже тысячелетий и примерно до 2010 года было несколько предложений по гигаваттным, очень крупным солнечным электростанциям, использующим CSP. [125] Они включают предложение Euro-Mediterranean Desertec и проект Helios в Греции (10 ГВт), оба в настоящее время отменены. Исследование 2003 года пришло к выводу, что мир мог бы генерировать 2 357 840 ТВт-ч каждый год с помощью очень крупных солнечных электростанций, используя 1% каждой из пустынь мира. Общее потребление во всем мире составило 15 223 ТВт-ч/год [126] (в 2003 году). Проекты гигаваттного размера представляли бы собой массивы стандартных по размеру отдельных установок. В 2012 году BLM выделило 97 921 069 акров (39 627 251 гектар) земли на юго-западе США для солнечных проектов, что достаточно для 10 000–20 000 ГВт. [127] Крупнейшей отдельной действующей станцией является солнечная электростанция Noor мощностью 510 МВт . В 2022 году 4-я фаза CSP мощностью 700 МВт солнечного парка Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park мощностью 5 ГВт в Дубае станет крупнейшим солнечным комплексом с CSP.

Подходящие сайты

Места с самым высоким прямым излучением сухие, на большой высоте и расположены в тропиках . Эти места имеют более высокий потенциал для CSP, чем области с меньшим количеством солнца.

Заброшенные карьеры , умеренные склоны холмов и кратерные впадины могут быть выгодны в случае башенной электростанции CSP, поскольку башенная электростанция может быть расположена на земле в едином комплексе с резервуаром для хранения расплавленной соли. [128] [129]

Воздействие на окружающую среду

CSP имеет ряд экологических последствий, в частности, за счет использования воды и земли. [130] Вода обычно используется для охлаждения и очистки зеркал. Некоторые проекты рассматривают различные подходы к сокращению использования воды и чистящих средств, включая использование барьеров, антипригарных покрытий на зеркалах, систем распыления воды и других. [131]

Использование воды

Концентрационные солнечные электростанции с мокрыми системами охлаждения имеют самую высокую интенсивность потребления воды среди всех обычных типов электростанций; только электростанции на ископаемом топливе с улавливанием и хранением углерода могут иметь более высокую интенсивность потребления воды. [132] Исследование 2013 года, сравнивающее различные источники электроэнергии, показало, что медианное потребление воды во время работы концентрирующих солнечных электростанций с мокрым охлаждением составляло 3,1 кубических метра на мегаватт-час (810 галлонов США/МВт·ч) для электростанций башенного типа и 3,4 м 3 /МВт·ч (890 галлонов США/МВт·ч) для установок лоткового типа. Это выше, чем эксплуатационное потребление воды (с градирнями) для ядерной энергетики — 2,7 м 3 /МВт·ч (720 галлонов США/МВт·ч), угля — 2,0 м 3 /МВт·ч (530 галлонов США/МВт·ч) или природного газа — 0,79 м 3 /МВт·ч (210 галлонов США/МВт·ч). [133] Исследование, проведенное в 2011 году Национальной лабораторией возобновляемой энергии, пришло к аналогичным выводам: для электростанций с градирнями потребление воды во время работы составило 3,27 м 3 /МВт·ч (865 галлонов США / МВт·ч) для CSP-башни, 2,98 м 3 /МВт·ч (786 галлонов США / МВт·ч) для CSP-башни, 2,60 м 3 /МВт·ч (687 галлонов США / МВт·ч) для угля, 2,54 м 3 /МВт·ч (672 галлона США / МВт·ч) для ядерной энергетики и 0,75 м 3 /МВт·ч (198 галлонов США / МВт·ч) для природного газа. [134] Ассоциация солнечной энергетики отметила, что установка CSP Nevada Solar One trough потребляет 3,2 м 3 /МВт·ч (850 галлонов США / МВт·ч). [135] Проблема потребления воды обостряется, поскольку заводы КСЭ часто располагаются в засушливых районах, где ощущается нехватка воды.

В 2007 году Конгресс США поручил Министерству энергетики отчитаться о способах сокращения потребления воды CSP. В последующем отчете отмечалось, что доступна технология сухого охлаждения, которая, хотя и более затратна в строительстве и эксплуатации, может сократить потребление воды CSP на 91–95 процентов. Гибридная система мокрого/сухого охлаждения может сократить потребление воды на 32–58 процентов. [136] В отчете NREL за 2015 год отмечалось, что из 24 действующих электростанций CSP в США 4 использовали системы сухого охлаждения. Четыре системы сухого охлаждения были тремя электростанциями на солнечной электростанции Ivanpah около Барстоу, Калифорния , и проектом Genesis Solar Energy в округе Риверсайд, Калифорния . Из 15 проектов CSP, находящихся в стадии строительства или разработки в США по состоянию на март 2015 года, 6 были мокрыми системами, 7 были сухими системами, 1 гибридная и 1 неуказанная.

Хотя многие старые термоэлектростанции с однократным охлаждением или прудами-охладителями используют больше воды, чем CSP, что означает, что больше воды проходит через их системы, большая часть охлаждающей воды возвращается в водоем, доступный для других целей, и они потребляют меньше воды за счет испарения. Например, средняя угольная электростанция в США с однократным охлаждением использует 138 м 3 /МВт·ч (36 350 галлонов США/МВт·ч), но только 0,95 м 3 /МВт·ч (250 галлонов США/МВт·ч) (менее одного процента) теряется из-за испарения. [137]

Воздействие на дикую природу

Мертвая пеночка сгорела в воздухе из-за солнечной тепловой электростанции

Насекомые могут быть привлечены ярким светом, создаваемым концентрированной солнечной технологией, и в результате птицы, которые охотятся на них, могут быть убиты ожогами, если они пролетят вблизи точки, где фокусируется свет. Это также может повлиять на хищных птиц , которые охотятся на птиц. [138] [139] [140] [141] Оппоненты цитируют федеральных чиновников по дикой природе, которые называют башни электростанции Айвенпа «мегаловушками» для диких животных. [142] [143] [144]

Некоторые источники в СМИ сообщили, что концентрированные солнечные электростанции травмировали или убили большое количество птиц из-за сильного тепла от концентрированных солнечных лучей. [145] [146] Некоторые из заявлений могли быть преувеличены или раздуты. [147]

Согласно строгим отчетам, за более чем шесть месяцев в Айвенпе было подсчитано 133 певчих птицы. [148] Благодаря фокусировке не более четырех зеркал на одном месте в воздухе во время ожидания, в проекте по солнечной энергии Crescent Dunes , за три месяца уровень смертности снизился до нуля. [149] Чтобы представить это в перспективе, только в Германии каждый год до 2 миллионов птиц погибают, взаимодействуя с воздушными линиями электропередач . [150]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Kimi, Imad. "Фотоэлектрическая и концентрированная солнечная энергия: ключевые различия". Voltagea . Dr. imad . Получено 29 декабря 2022 г. .
  2. ^ Boerema, Nicholas; Morrison, Graham; Taylor, Robert; Rosengarten, Gary (1 ноября 2013 г.). «Проект центрального приемника высокотемпературной солнечной энергии». Solar Energy . 97 : 356–368. Bibcode : 2013SoEn...97..356B. doi : 10.1016/j.solener.2013.09.008.
  3. ^ Law, Edward W.; Prasad, Abhnil A.; Kay, Merlinde; Taylor, Robert A. (1 октября 2014 г.). «Прогнозирование прямого нормального излучения и его применение для прогнозирования концентрированного солнечного теплового выхода – обзор». Solar Energy . 108 : 287–307. Bibcode : 2014SoEn..108..287L. doi : 10.1016/j.solener.2014.07.008.
  4. ^ Law, Edward W.; Kay, Merlinde; Taylor, Robert A. (1 февраля 2016 г.). «Расчет финансовой стоимости концентрированной солнечной тепловой установки, работающей с использованием прогнозов прямого нормального излучения». Solar Energy . 125 : 267–281. Bibcode : 2016SoEn..125..267L. doi : 10.1016/j.solener.2015.12.031.
  5. ^ "Sunshine to Petrol" (PDF) . Sandia National Laboratories. Архивировано из оригинала (PDF) 19 февраля 2013 года . Получено 11 апреля 2013 года .
  6. ^ "Интегрированная система термохимической реакции солнечной энергии". Министерство энергетики США . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Получено 11 апреля 2013 года .
  7. ^ Уолд, Мэтью Л. (10 апреля 2013 г.). «Новый солнечный процесс извлекает больше пользы из природного газа». The New York Times . Получено 11 апреля 2013 г.
  8. ^ abc "Синяя книга китайской концентрирующей солнечной энергетики, 2021" (PDF) . Получено 16 июня 2022 г.
  9. ^ ab "China". SolarPACES . Получено 12 августа 2023 г. .
  10. ^ "Проекты CSP по всему миру". SolarPACES . Получено 15 мая 2023 г.
  11. ^ ab "Синяя книга китайской концентрирующей солнечной энергетики 2023" (PDF) . Получено 6 марта 2024 г.
  12. ^ "Новый шанс для CSP в США? Калифорния запрещает газовые пиковые электростанции". 13 октября 2017 г. Получено 23 февраля 2018 г.
  13. ^ Deign, Jason (24 июня 2019 г.). «Концентрированная солнечная энергия тихо возвращается». GreenTechMedia.com .
  14. ^ "Поскольку предложения концентрированной солнечной энергии упали до рекордно низкого уровня, цены различаются между разными регионами" . Получено 23 февраля 2018 г.
  15. ^ Крис Кларк (25 сентября 2015 г.). «Обречены ли башни солнечных электростанций в Калифорнии?». KCET .
  16. ^ «После шумихи вокруг Desertec: жива ли еще концентрированная солнечная энергия?». 24 сентября 2017 г. Получено 24 сентября 2017 г.
  17. ^ «CSP не конкурирует с PV – она конкурирует с Gas». 11 октября 2017 г. Получено 4 марта 2018 г.
  18. ^ "Стоимость концентрированной солнечной энергии снизилась на 46% с 2010 по 2018 год" . Получено 3 июня 2019 г.
  19. ^ "Продвижение ОАЭ к концентрированной солнечной энергии должно открыть глаза всему миру" . Получено 29 октября 2017 г.
  20. ^ "Концентрированная солнечная энергия упала на 50% за шесть месяцев" . Получено 31 октября 2017 г.
  21. ^ "ACWA Power масштабирует конструкцию башни-желоба, чтобы установить рекордно низкую цену CSP". New Energy Update / CSP Today . 20 сентября 2017 г. Получено 29 ноября 2019 г.
  22. ^ "SolarReserve предлагает CSP ниже 5 центов на чилийском аукционе". 29 октября 2017 г. Получено 29 октября 2017 г.
  23. ^ "SolarReserve предлагает круглосуточную солнечную электростанцию ​​за 6,3 цента в Чили". CleanTechnica. 13 марта 2017 г. Получено 14 марта 2017 г.
  24. ^ Томас В. Африка (1975). «Архимед в Зазеркалье». Классический мир . 68 (5): 305–308. doi :10.2307/4348211. JSTOR  4348211.
  25. ^ Кен Бутти, Джон Перлин (1980) Золотая нить: 2500 лет солнечной архитектуры и технологий , Cheshire Books, стр. 66–100, ISBN 0442240058 . 
  26. ^ Мейер, CM. «От провалов к триумфу: SEGS и газ». EEPublishers.co.za . Архивировано из оригинала 7 августа 2011 г. Получено 22 апреля 2013 г.
  27. ↑ Катлер Дж. Кливленд (23 августа 2008 г.). Шуман, Фрэнк. Энциклопедия Земли.
  28. ↑ Пол Коллинз (весна 2002 г.) Прекрасная возможность. Cabinet Magazine, выпуск 6.
  29. ^ «Новое изобретение для использования Солнца» Popular Science , ноябрь 1929 г.
  30. ^ Кен Бутти, Джон Перлин (1980) Золотая нить: 2500 лет солнечной архитектуры и технологий , Cheshire Books, стр. 68, ISBN 0442240058 . 
  31. ^ "Хранилище расплавленной соли". large.stanford.edu . Получено 31 марта 2019 г. .
  32. ^ "Power China начала строительство единственной в мире башни CSP мощностью 200 МВт". www.solarpaces.org . 22 марта 2024 г. Архивировано из оригинала 22 марта 2024 г. Получено 27 октября 2024 г.
  33. ^ "Проект Ivanpah Solar сталкивается с риском дефолта по контрактам PG&E". Новости KQED . Архивировано из оригинала 25 марта 2016 г.
  34. ^ "eSolar Sierra SunTower: история концентрации неэффективной солнечной энергии | Gunther Portfolio". guntherportfolio.com . 5 апреля 2013 г.
  35. ^ "Почему концентрированная солнечная энергия нуждается в хранении, чтобы выжить" . Получено 21 ноября 2017 г.
  36. ^ Типы солнечных тепловых установок CSP. Tomkonrad.wordpress.com. Получено 22 апреля 2013 г.
  37. ^ ab Chaves, Julio (2015). Введение в неизображающую оптику, второе издание. CRC Press . ISBN 978-1482206739.
  38. ^ ab Роланд Уинстон, Хуан С. Миньяно, Пабло Г. Бенитес (2004) Nonimaging Optics , Academic Press, ISBN 978-0127597515 . 
  39. ^ Нортон, Брайан (2013). Использование солнечного тепла . Springer. ISBN 978-94-007-7275-5.
  40. ^ Новые инновации в солнечной тепловой энергии Архивировано 21 апреля 2009 г. на Wayback Machine . Popularmechanics.com (1 ноября 2008 г.). Получено 22 апреля 2013 г.
  41. ^ Чандра, Йогендер Пал (17 апреля 2017 г.). «Численная оптимизация и анализ конвективных тепловых потерь улучшенной солнечной параболической коллекторной приемной системы с односторонней теплоизоляцией». Солнечная энергия . 148 : 36–48. Bibcode : 2017SoEn..148...36C. doi : 10.1016/j.solener.2017.02.051.
  42. ^ Хаузер, Кристин (12 ноября 2023 г.). «Австралийские ученые достигли важной вехи в концентрированной солнечной энергии. Они нагрели керамические частицы до 1450 F, пропустив их через луч концентрированного солнечного света». Freethink . Архивировано из оригинала 15 ноября 2023 г.
  43. ^ Виньяробан, К.; Синхай, Сюй (2015). «Теплопередающие жидкости для систем концентрирования солнечной энергии – обзор». Applied Energy . 146 : 383–396. Bibcode : 2015ApEn..146..383V. doi : 10.1016/j.apenergy.2015.01.125.
  44. ^ abc Кристофер Л. Мартин; Д. Йоги Госвами (2005). Карманный справочник по солнечной энергии. Earthscan. стр. 45. ISBN 978-1-84407-306-1.
  45. ^ ab "Солнечные тепловые электростанции - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 22 октября 2024 г. .
  46. ^ "Earthprints: солнечная электростанция Andasol". Reuters . Получено 22 октября 2024 г.
  47. ^ "Linear-focusing Concentrator Facilities: DCS, DISS, EUROTROUGH and LS3". Plataforma Solar de Almería. Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 г. Получено 29 сентября 2007 г.
  48. ^ ab Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, «Прогнозы по энергетике и ресурсам 2012» Архивировано 6 января 2013 г. в Wayback Machine , 2 ноября 2011 г.
  49. ↑ Хелман, «Масло от солнца», «Forbes», 25 апреля 2011 г.
  50. ^ Гуссенс, Эрен, «Chevron использует солнечно-тепловой пар для добычи нефти в Калифорнии», «Bloomberg», 3 октября 2011 г.
  51. ^ "Три солнечных модуля первой в мире коммерческой башни с направленным вниз источником энергии солнечной энергии будут подключены к сети" . Получено 18 августа 2019 г. .
  52. ^ "Первая в мире двухбашенная концентрированная солнечная электростанция повышает эффективность на 24%" . Получено 22 июля 2022 г. .
  53. ^ "Ivanpah — крупнейшая в мире солнечная электростанция в пустыне Калифорнии". BrightSourceEnergy.com .
  54. ^ "Браузер данных об электроэнергии". EIA.gov .
  55. ^ "Браузер данных об электроэнергии". EIA.gov .
  56. ^ "Браузер данных об электроэнергии". EIA.gov .
  57. ^ Марзук, Усама А. (сентябрь 2022 г.). «Конкурентоспособность землепользования фотоэлектрических и концентрированных солнечных энергетических технологий вблизи тропика Рака». Солнечная энергия . 243 : 103–119. Bibcode : 2022SoEn..243..103M. doi : 10.1016/j.solener.2022.07.051 . S2CID  251357374.
  58. ^ Compact CLFR. Physics.usyd.edu.au (12 июня 2002 г.). Получено 22 апреля 2013 г.
  59. ^ Компактный линейный отражатель Френеля (CLFR) компании Ausra и подход к более низким температурам. ese.iitb.ac.in
  60. ^ Аббас, Р.; Муньос-Антон, Ж.; Вальдес, М.; Мартинес-Валь, Ж.М. (август 2013 г.). «Линейные отражатели Френеля высокой концентрации». Преобразование энергии и управление . 72 : 60–68. Бибкод : 2013ECM....72...60A. doi :10.1016/j.enconman.2013.01.039.
  61. ^ Sandia, Stirling Energy Systems установила новый мировой рекорд по эффективности преобразования солнечной энергии в сетевую, Sandia, 12 февраля 2008 г. Получено 21 октября 2021 г. Архивировано 19 февраля 2013 г. на Wayback Machine .
  62. ^ Барби, Джеффри (13 мая 2015 г.). «Может ли это быть самой эффективной в мире системой солнечной электроэнергии?». The Guardian . Получено 21 апреля 2017 г. 34 % солнечной энергии, попадающей на зеркала, преобразуется непосредственно в доступную для сети электроэнергию.
  63. ^ "Как работает система хранения тепловой энергии CSP - SolarPACES". SolarPACES . 10 сентября 2017 г. . Получено 21 ноября 2017 г. .
  64. ^ "Расплавленное солевое хранилище энергии". Архивировано из оригинала 29 августа 2017 года . Получено 22 августа 2017 года .
  65. ^ "Последние новости в области хранения тепловой энергии". Июль 2017 г. Получено 22 августа 2017 г.
  66. ^ «Концентрация солнечной энергии нецелесообразна без хранения, говорят эксперты» . Получено 29 августа 2017 г.
  67. ^ «Как солнечные пиковые электростанции могли бы заменить газовые пиковые электростанции». 19 октября 2017 г. Получено 2 апреля 2018 г.
  68. ^ "Aurora: Что вам следует знать о солнечной электростанции Порт-Огаста". 21 августа 2017 г. Получено 22 августа 2017 г.
  69. ^ "2018 год, год, когда концентрированная солнечная энергия вернулась к свету" . Получено 18 декабря 2018 г.
  70. ^ "Управляемая солнечная энергия — впервые по конкурентоспособной цене в Северной Африке" . Получено 7 июня 2019 г.
  71. ^ "Марокко побило новый рекорд с 800 МВт Midelt 1 CSP-PV по 7 центов" . Получено 7 июня 2019 г. .
  72. ^ "Morocco Pioneers PV с тепловым накопителем на 800 МВт Midelt CSP Project" . Получено 25 апреля 2020 г.
  73. ^ ab "247Solar и Masen подписали соглашение о первой действующей концентрированной солнечной электростанции следующего поколения" . Получено 31 августа 2019 г. .
  74. ^ "247 солнечных модульных и масштабируемых концентрированных солнечных энергетических технологий для продажи в горнодобывающей промышленности компанией Rost". Архивировано из оригинала 28 октября 2019 г. Получено 31 октября 2019 г.
  75. ^ "Капитальные затраты на модульные концентрированные солнечные электростанции могут сократиться вдвое при развертывании 1 ГВт" . Получено 31 октября 2019 г.
  76. ^ "Первая солнечная теплоэлектростанция в Тибете" . Получено 20 декабря 2019 г. .
  77. ^ ab "Статистика мощностей возобновляемой энергии 2024, Irena" (PDF) . Получено 30 марта 2024 г. .
  78. ^ ab Отчет о состоянии возобновляемых источников энергии в мире, REN21, 2017 г.
  79. ^ ab Возобновляемые источники энергии 2017: Глобальный отчет о состоянии, REN21, 2018
  80. ^ abc "Концентрированная солнечная энергия увеличивает совокупную глобальную мощность более чем на 11% до чуть менее 5,5 ГВт в 2018 году" . Получено 18 июня 2019 г.
  81. ^ ab REN21 (2014). Возобновляемые источники энергии 2014: Глобальный отчет о состоянии (PDF) . ISBN 978-3-9815934-2-6. Архивировано из оригинала (PDF) 15 сентября 2014 г. . Получено 14 сентября 2014 г. .{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  82. ^ REN21 (2016). Возобновляемые источники энергии 2016: Глобальный отчет о состоянии (PDF) . Секретариат REN21, ЮНЕП. ISBN 978-3-9818107-0-7.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  83. ^ "CSP Facts & Figures". csp-world.com. Июнь 2012. Архивировано из оригинала 29 апреля 2013 года . Получено 22 апреля 2013 года .
  84. ^ "Концентрация солнечной энергии" (PDF) . Международное агентство по возобновляемым источникам энергии. Июнь 2012 г. стр. 11. Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2012 г. Получено 9 сентября 2012 г.
  85. ^ Sawin, Janet L. & Martinot, Eric (29 сентября 2011 г.). "Возобновляемые источники энергии вернулись в 2010 г., согласно отчету REN21 Global Report". Renewable Energy World . Архивировано из оригинала 2 ноября 2011 г.
  86. ^ Луи Буажибо, Фахад Аль Каббани (2020): Энергетический переход в мегаполисах, сельских районах и пустынях. Вили - ИСТЭ. (Серия «Энергия») ISBN 9781786304995 . 
  87. ^ «Заставить солнце светить ночью: сравнение стоимости управляемой концентрированной солнечной энергии и фотоэлектрических систем с хранением». Центр исследований окружающей среды имени Гельмгольца . 2021. Архивировано из оригинала 16 июня 2024 года . Получено 28 октября 2024 года .
  88. ^ Google может реализовать проект концентрированной солнечной энергии. Архивировано 15 июня 2012 г. на Wayback Machine Reve , 24 ноября 2011 г. Дата обращения: 25 ноября 2011 г.
  89. ^ Шахан, Закари (30 августа 2020 г.). «Новая рекордно низкая цена на солнечную энергию — 1,3¢/кВт·ч». CleanTechnica . Получено 8 января 2021 г. .
  90. ^ "Concentrating Solar Power", NERL Annual Technology Baseline , 2020, архивировано из оригинала 21 апреля 2021 г. , извлечено 23 апреля 2021 г.
  91. ^ "Concentrating Solar Power", NERL Annual Technology Baseline , 2018, архивировано из оригинала 23 апреля 2021 г. , извлечено 23 апреля 2021 г.
  92. ^ ab "Three Gorges Seeks EPC Bids for 200 MW of Concentrated Solar Power Under 5 cents/kWh" . Получено 15 июня 2022 г. .
  93. ^ Йохан Лиллиестам и др. (2017). «Эмпирически наблюдаемые скорости обучения для концентрации солнечной энергии и их реакции на изменение режима». Nature Energy . 2 (17094): 17094. Bibcode :2017NatEn...217094L. doi :10.1038/nenergy.2017.94. S2CID  256727261.
  94. ^ Йохан Лиллиестам и др. (2020). «Краткосрочные и среднесрочные перспективы концентрации солнечной энергии: в основном облачно, вероятность солнца». Источники энергии, часть B. 16 : 23–41. doi : 10.1080 /15567249.2020.1773580 .
  95. ^ Шёнигер, Франциска и др. (2021). «Заставить солнце светить ночью: сравнение стоимости диспетчерской концентрации солнечной энергии и фотоэлектрических систем с хранением». Источники энергии, часть B. 16 ( 1): 55–74. Bibcode : 2021EneSB..16...55S. doi : 10.1080/15567249.2020.1843565 . hdl : 20.500.12708/18282 .
  96. ^ Энди Колторп (14 июля 2021 г.), Национальная лаборатория возобновляемой энергии США прогнозирует быстрое снижение стоимости аккумуляторных батарей к 2030 году, Solar Media Limited
  97. ^ ab Международное агентство по возобновляемым источникам энергии, «Таблица 2.1: Сравнение различных технологий CSP», в Concentrating Solar Power, Том 1: Power Sector Архивировано 23 мая 2019 г. в Wayback Machine , Renewable energy technologies: Cost analysis series, июнь 2012 г., стр. 10. Получено 23 мая 2019 г.
  98. ^ EA Fletcher (2001). «Солнечная тепловая обработка: обзор». Журнал солнечной энергетики . 123 (2): 63. doi :10.1115/1.1349552.
  99. ^ Альдо Штайнфельд и Роберт Палумбо (2001). "Solar Thermochemical Process Technology" (PDF) . Энциклопедия физической науки и технологии, RA Meyers Ed . 15. Academic Press: 237–256. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2014 г.
  100. ^ [1] Генерация существующей в Испании 2,3 ГВт КСЭ демонстрирует устойчивый ежегодный рост.
  101. ^ Зелёный тариф (Régimen Especial). res-legal.de (12 декабря 2011 г.).
  102. ^ Правительство Испании приостанавливает введение тарифов на электроэнергию для солнечных батарей и КСЭ Архивировано 5 августа 2012 г. на Wayback Machine . Solarserver.com (30 января 2012 г.). Получено 22 апреля 2013 г.
  103. ^ Испания останавливает введение льготных тарифов на возобновляемую энергию. Instituteforenergyresearch.org (9 апреля 2012 г.). Получено 22 апреля 2013 г.
  104. ^ Испания вводит 6% налог на энергию. Evwind.es (14 сентября 2012 г.). Получено 22 апреля 2013 г.
  105. ↑ Королевский указ-закон 9/2013 от 12 июля, BOE № 167, 13 июля; 2013. https://www.boe.es/eli/es/rdl/2013/07/12/9
  106. ^ Закон 24/2013 от 26 декабря, BOE № 310, 27 декабря; 2013. https://www.boe.es/eli/es/l/2013/12/26/24/con
  107. ↑ Королевский указ 413/2014 от 6 июня, BOE № 140, 10 июня; 2014. https://www.boe.es/eli/es/rd/2014/06/06/413
  108. ^ https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/ec_courtesy_translation_es_necp.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  109. ^ "El Miteco aprueba la orden para iniciar el Calendario de Subastas" . Miteco.gob.es .
  110. ^ Крамер, С. (2017). SolarReserve побила ценовой рекорд CSP с контрактом на 6 центов, Solarpaces [2]
  111. ^ Крамер, С. (2019). Натриевая Vast Solar сочетает в себе лучшее из CSP-систем Trough и Tower, чтобы выиграть нашу премию за инновации, Solarpaces [3]
  112. ^ New Energy Update (2019). Разработчик мини-башни CSP прогнозирует затраты ниже 50 долларов за МВт-ч [4]
  113. ^ Журнал PV (2020). Vast Solar планирует построить гибридную солнечную электростанцию ​​стоимостью 600 миллионов долларов для Маунт-Айза [5]
  114. ^ Опасная одержимость наименьшими затратами? Изменение климата, закон о возобновляемых источниках энергии и торговля выбросами Prest, J. (2009). в Законе об изменении климата: сравнительные, договорные и нормативные соображения , W. Gumley & T. Daya-Winterbottom (ред.) Lawbook Company, ISBN 0455226342 
  115. ^ Пробуждение дракона: спасет или победит Китай, концентрируя солнечную энергию? https://doi.org/10.1063/1.5117648
  116. ^ "Обзор 2018 года: развитие пилотных проектов концентрированной солнечной энергетики в Китае" . Получено 15 января 2019 г.
  117. ^ Йохан Лиллиестам, Ричард Тониг, Алина Гилманова и Чунченг Занг. (2020). CSP.guru (версия 2020-07-01) [Набор данных]. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.4297966
  118. ^ Тониг, Ричард; Гильманова, Алина; Чжань, Цзин; Лиллиестам, Йохан (май 2022 г.). «Китайская CSP для мира?». Материалы конференции AIP . Solarpaces 2020: 26-я международная конференция по системам концентрации солнечной энергии и химической энергии. 2445 (1): 050007. Bibcode : 2022AIPC.2445e0007T. doi : 10.1063/5.0085752. S2CID  248768163.
  119. ^ Solarpaces (2021), EuroTrough помог сократить время наращивания мощности китайской CSP Urat мощностью 100 МВт https://www.solarpaces.org/eurotrough-cut-ramp-up-in-china-100-mw-urat-csp%E2%80%A8
  120. ^ HeliosCSP (2020) Китай рассматривает возможность отмены субсидий на концентрированную солнечную энергию (CSP) и офшорную ветровую энергию в 2021 году http://helioscsp.com/china-mulls-withdrawal-of-subsidies-for-concentrated-solar-power-csp-and-offshore-wind-energy-in-2021/
  121. ^ "SECI объявит тендер на проект концентрированной солнечной тепловой энергии мощностью 500 МВт". 4 марта 2024 г. Получено 7 марта 2024 г.
  122. ^ Kraemer, Susan (21 декабря 2017 г.). «CSP — самый эффективный возобновляемый источник энергии для расщепления воды на водород». SolarPACES.org . Получено 3 августа 2018 г.
  123. ^ EurekAlert! (15 ноября 2017 г.). «Солнечная энергия в пустыне будет обеспечивать столетия авиаперевозок». EurekAlert! . Получено 3 августа 2018 г.
  124. ^ "Солнечная башенная топливная установка для термохимического производства керосина из H2O и CO2". Июль 2022 г. Получено 7 марта 2024 г.
  125. ^ «Сахара: солнечная батарея для Европы?». 20 декабря 2017 г. Получено 21 апреля 2018 г.
  126. ^ Исследование очень больших систем солнечных пустынь с требованиями и преимуществами для стран, имеющих высокий потенциал солнечного излучения. geni.org.
  127. ^ Данные и карты ресурсов солнечной энергии. Solareis.anl.gov. Получено 22 апреля 2013 г. [ сомнительно – обсудить ]
  128. ^ "Солнечная энергия уходит в горы, поскольку технология башен переворачивается с ног на голову". 30 января 2012 г. Получено 21 августа 2017 г.
  129. ^ "Beam-Down демонстрирует первое прямое хранение солнечной энергии в масштабе 1/2 МВт·ч" . Получено 10 июля 2021 г.
  130. ^ «Воздействие солнечной энергии на окружающую среду | Союз обеспокоенных ученых». UCSUSA.org .
  131. ^ Болито, Андреа (20 мая 2019 г.). «Умное охлаждение и очистка для концентрированных солнечных электростанций». euronews .
  132. ^ Натан Брэкен и др., Концентрация солнечной энергии и водных проблем на юго-западе США, Национальная лаборатория возобновляемой энергии, Технический отчет NREL/TP-6A50-61376, март 2015 г., стр. 10.
  133. ^ Meldrum, J.; Nettles-Anderson, S.; Heath, G.; MacKnick, J. (март 2013 г.). "Использование воды в течение жизненного цикла для производства электроэнергии: обзор и гармонизация литературных оценок". Environmental Research Letters . 8 (1): 015031. Bibcode : 2013ERL.....8a5031M. doi : 10.1088/1748-9326/8/1/015031 .
  134. ^ Джон Макник и др., Обзор эксплуатационного водопотребления и коэффициентов водозабора для технологий генерации электроэнергии. Архивировано 6 апреля 2015 г. в Wayback Machine , Национальная лаборатория возобновляемой энергии, Технический отчет NREL/TP-6A20-50900.
  135. ^ Солнечная энергетика коммунального масштаба: ответственное управление водными ресурсами, Ассоциация солнечной энергетики, 18 марта 2010 г.
  136. ^ Исследование коммерческого применения концентрированной солнечной энергии. Архивировано 26 декабря 2017 г. в Wayback Machine , Министерство энергетики США, 20 февраля 2008 г.
  137. ^ Джон Макник и др., Обзор эксплуатационного водопотребления и коэффициентов водозабора для технологий генерации электроэнергии. Архивировано 9 августа 2017 г. в Wayback Machine , NREL, Технический отчет NREL/TP-6A20-50900.
  138. ^ Роач, Джон (20 августа 2014 г.). «Сгоревшие птицы становятся новыми экологическими жертвами энергетических поисков». NBC News .
  139. ↑ Ховард, Майкл (20 августа 2014 г.). «У солнечных тепловых электростанций есть проблема с общественностью, и эта проблема с общественностью — возгорание мертвых птиц». Esquire .
  140. ^ "Появляющиеся солнечные электростанции сжигают птиц в воздухе". Fox News . 24 марта 2015 г.
  141. ^ "Associated Press News". bigstory.ap.org . Архивировано из оригинала 8 сентября 2014 года . Получено 8 сентября 2014 года .
  142. ^ «Как солнечная ферма пожгла сотни птиц». Nature World News .
  143. ^ "Полная перезагрузка страницы". IEEE Spectrum: Новости технологий, инженерии и науки . 20 августа 2014 г.
  144. ^ "Архивная копия" (PDF) . www.kcet.org . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2015 г. . Получено 17 января 2022 г. .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  145. ^ "Недостатки солнечной электростанции? Птицы воспламеняются в воздухе". CBS News. 18 августа 2014 г. Архивировано из оригинала 19 августа 2014 г.
  146. ^ «Новая солнечная электростанция в Калифорнии на самом деле является смертельным лучом, сжигающим птиц в полете». ExtremeTech.com. 20 августа 2014 г. Архивировано из оригинала 19 октября 2014 г.
  147. ↑ Джейк Ричардсон (22 августа 2014 г.). «Смерть птиц из-за солнечной электростанции преувеличена некоторыми СМИ». Cleantechnica.com.
  148. ^ "Для птиц: как домыслы превзошли факты в Айвенпе". RenewableEnergyWorld.com . Получено 4 мая 2015 г.
  149. ^ "Один странный трюк предотвращает гибель птиц на солнечных башнях". CleanTechnica.com . 16 апреля 2015 г. Получено 4 мая 2015 г.
  150. ^ "Линии электропередач: фатальные для перелетных птиц". Фонд EuroNatur. 19 августа 2019 г. Получено 27 октября 2024 г.

Внешние ссылки