211service.com
Aby energia słoneczna naprawdę działała, zwiększ ogrzewanie
Randy Montoya
200-metrowa wieża stoi pośrodku pola obracających się luster na południowym krańcu Albuquerque w Nowym Meksyku.
Jest to National Solar Thermal Test Facility, zarządzany przez Sandia National Laboratories, gdzie naukowcy pracują nad opracowaniem gorętszych, tańszych i bardziej wydajnych technologii koncentracji energii słonecznej.
Setki luster skupiają światło słoneczne na odbiorniku na szczycie wieży słonecznej. W konwencjonalnych systemach podgrzałoby to wodę lub inne płyny w celu wytworzenia pary napędzającej turbinę elektryczną. Ale tutaj zamiast tego przez skoncentrowany promień słońca nieustannie opada kurtyna drobnych cząstek ceramicznych. Cząsteczki przypominające czarny piasek mogą z łatwością osiągnąć temperaturę o 100 ˚C wyższą niż standardowe płyny. To obiecuje zwiększyć dostępną energię, obniżając koszty produkcji i magazynowania.
To podejście jest jednym z trzech, które zdaniem badaczy federalnych mogą pomóc w uzyskaniu przystępnej i zrównoważonej koncentracji energii słonecznej. W styczniu br. Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej opublikowany demonstracyjna mapa drogowa nowej generacji, w której podkreślono spadające cząstki, układy stopionej soli o wyższej temperaturze oraz gazowy płyn przenoszący ciepło jako obiecujące ścieżki do wytwarzania słonecznej energii cieplnej w tempie sześciu centów na kilowatogodzinę do 2020 r., cel wyznaczony przez Inicjatywa SunShot Departamentu Energii w 2011 roku.
Departament Energii ogłosił we wrześniu, że zainwestuje 62 miliony dolarów w około tuzin obiecujących projektów na tych ścieżkach, wywołując nowe podekscytowanie w dziedzinie, która w dużej mierze zniknęła z opinii publicznej (patrz Zrozumieć zaskakujące inwestycje Trumpa w energię słoneczną).
Naukowcy z Sandia, National Renewable Energy Laboratory, Savannah River National Laboratory i Brayton Energy potwierdzili, że Przegląd technologii MIT że złożyli wniosek o fundusze, indywidualnie lub jako zespoły. Dokumenty koncepcyjne były należne na początku tego miesiąca, a termin składania pełnych aplikacji upływa w połowie stycznia 2018 r.
Wszyscy w CSP postrzegają to jako świetną okazję do badań, mówi Cliff Ho, inżynier z Sandii i główny badacz projektu spadających cząstek.
Dużą zaletą skoncentrowania energii słonecznej nad fotowoltaiką jest to, że energię cieplną można magazynować łatwiej i taniej niż energię elektryczną. Oznacza to, że elektrownie mogą zwiększać lub zmniejszać produkcję, aby sprostać wymaganiom sieci w czasie rzeczywistym, nawet w nocy, elastyczność, której panele słoneczne nie są w stanie sprostać bez dużych, drogich baterii lub innych ograniczonych form przechowywania.
Powiązana historia
Powiązana historia 62 miliony dolarów DOE przeznaczone na skoncentrowane projekty słoneczne mogą popchnąć do przodu technologię, która rozwiązuje krytyczną wadę fotowoltaiki.Problem w tym, że budowa i eksploatacja skoncentrowanej elektrowni słonecznej jest droga. Zakład Ivanpah o wartości 2,2 miliarda dolarów i 170 000 lustra na kalifornijskiej pustyni Mojave, należący do BrightSource, NRG i Google, to tylko ostatnie czarne oko dla sektora. Odkąd nadchodzi online w 2014 roku projekt był obciążony wysokimi kosztami, niska produkcja , ogień i prowizja za media zagrożenia zamknąć go. W latach 80. firma Luz International wzniosła dziewięć skoncentrowanych elektrowni słonecznych wcześniejszej generacji na tej samej pustyni, tylko po to, by zobaczyć, jak te kosztowne operacje upadają, gdy wygasła polityka wspierająca rząd. Luz i BrightSource zostały założone przez Arnolda Goldmana, który: zmarł w czerwcu (patrz W pogoni za słońcem ).
Wyrównany koszt energii Lazarda Analiza odkryli w grudniu ubiegłego roku, że produkcja energii z wieży słonecznej z magazynowaniem wynosi od 119 do 182 USD za megawatogodzinę, w porównaniu z 48 do 78 USD w przypadku gazu ziemnego w cyklu łączonym. Ten ostatni kosztował również około jednej ósmej tego, co wybudowano na podstawie kilowata, według Liczby 2015 z NREL.
Naukowcy z DOE ustalili wcześniej, że pierwszym krokiem w kierunku poprawy wydajności i ekonomiki koncentracji energii słonecznej jest przejście z tradycyjnych cykli energii parowej na tak zwany cykl Braytona z dwutlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym. Poddając dwutlenek węgla działaniu wysokiej temperatury i ciśnienia, nabiera właściwości zarówno cieczy, jak i gazu oraz znacznie zwiększa efektywność konwersji energii.
DO Nauka papier w maju zawarta że cykl Braytona z dwutlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym może być nawet o 30 procent bardziej wydajny niż konwencjonalne turbiny parowe. Problem polega jednak na tym, że uruchomienie tego cyklu energetycznego wymaga źródła ciepła o temperaturze co najmniej 700 C, aby w pełni wykorzystać swój potencjał, a także systemu wymiany ciepła, który może działać w tak wysokich temperaturach.
Wszystkie trzy wyróżnione ścieżki NREL to wysiłki mające na celu podniesienie temperatury, chociaż każdy ma swój własny zestaw obietnic i wyzwań. Na przykład stopiona sól została już zrealizowana, ale przejście na alternatywne sole zdolne do pracy w wyższych temperaturach będzie wymagało bardziej wytrzymałych materiałów zabezpieczających, rur i pomp. Podejście gazowe może być realizowane ze stosunkowo łatwymi w zarządzaniu gazami, takimi jak dwutlenek węgla lub hel, ale potrzebne będą dodatkowe badania, aby zminimalizować pobór mocy z krążących gazów.
Powiązana historia
Powiązana historia Rząd federalny zamierza wydać miliardy dolarów na energię odnawialną. W drugiej części naszej serii poświęconej federalnemu projektowi stymulacyjnemu przyjrzymy się wpływowi wydatków na energię słoneczną w przyszłości.Odbiornik spadających cząstek w Sandii jest najbliższy działającemu prototypowi na którejkolwiek z tych ścieżek. Inżynierowie po raz pierwszy umieścili go na wieży w National Solar Thermal Testing Facility w lipcu 2015 roku.
Cząsteczki składają się głównie z tlenku glinu i tlenku żelaza. Po przejściu przez wiązkę słoneczną wracają na górę windą, zataczając pętlę. Zespół osiągnął temperaturę nawet 900 ˚C, mówi inżynier z Sandii Ho.
Na tym etapie do odbiornika nie są dołączane żadne dodatkowe elementy. Jednak zespół współpracował z prywatnymi wykonawcami, aby opracować wymiennik ciepła, który ostatecznie przeniesie ciepło z cząstek do sprężonego dwutlenku węgla przepływającego przez połączoną pętlę.
Oddzielna grupa w Sandii już została rozwój oraz ocena nadkrytycznych cykli dwutlenku węgla. Zespół Ho rozpoczął pracę nad własnym systemem przeznaczonym specjalnie dla obiektu koncentrującej energię słoneczną. Zamierzają podłączyć wymiennik ciepła po jego przybyciu w marcu, a wkrótce potem pętlę dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym. Ho mówi, że ma nadzieję włączyć zintegrowany system latem przyszłego roku.