211service.com
Mieszanie energii słonecznej z węglem w celu obniżenia kosztów
Projekt, który doda energię słoneczną do elektrowni węglowej, może zmniejszyć ilość węgla potrzebną do wytworzenia energii elektrycznej i radykalnie obniżyć koszty energii słonecznej.
Wizja słoneczna: Rendering proponowanego panelu słonecznego na terenie elektrowni węglowej w pobliżu Grand Junction w stanie Kolorado.
Podejście, ogłoszone przez Abengoa Solar , z siedzibą w Lakewood, Kolorado, i Xcel Energia , największego zakładu energetycznego w Kolorado, ułatwiłoby zakładom energetycznym w słonecznych stanach, takich jak Kalifornia, spełnienie zbliżających się stanowych wymagań dotyczących energii odnawialnej.
Projekt będzie polegał na zbudowaniu szeregu parabolicznych luster zaprojektowanych do skupiania ciepła słonecznego i wykorzystania tego ciepła do wytwarzania pary napędzającej turbiny i generatory elektrowni węglowej, wytwarzając energię elektryczną. Takie lustra są używane od dziesięcioleci do wytwarzania energii elektrycznej w wolnostojących elektrowniach wykorzystujących skoncentrowaną energię słoneczną, zwanych również elektrowniami słoneczno-cieplnymi, które są obecnie najtańszym źródłem energii słonecznej. Ale połączenie luster koncentracyjnych z elektrownią węglową oferuje sposób na jeszcze tańsze tego rodzaju energię słoneczną, ponieważ duża część kosztów elektrowni słonecznej to sprzęt do konwersji ciepła na energię elektryczną. Projekt Abengoa Solar będzie wykorzystywał istniejące kotły, turbiny, generatory itd., zmniejszając ten koszt.
To, co jest w tym atrakcyjne, polega na tym, że musisz kupić tylko część elektrowni z polami słonecznymi, co stanowi 50 do 60 procent kosztów elektrowni, mówi Hank Price, dyrektor ds. Technologii w Abengoa Solar. Według różnych szacunków może to skutecznie obniżyć koszty energii słonecznej o około 30 do 50 procent. Odpowiadałoby to zakresowi od około sześciu do 12 centów za kilowatogodzinę, co jest konkurencyjne w stosunku do wielu konwencjonalnych źródeł energii elektrycznej. To potencjalnie najbardziej opłacalny sposób na uzyskanie znacznej energii słonecznej w sieci, mówi.
W nowym projekcie, ponieważ rynny paraboliczne nie wytwarzają wystarczająco wysokich temperatur, wytwarzane przez nie ciepło nie będzie oddawane bezpośrednio do turbin. Zamiast tego będzie służył do wstępnego podgrzewania wody, która będzie podawana do kotłów elektrowni węglowej, gdzie spalany jest węgiel, aby zamienić wodę w parę. Zwykle to wstępne podgrzewanie odbywa się poprzez odprowadzenie części pary wytworzonej w węglu. Zgodnie z nowym projektem, więcej tej pary może być kierowane do turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej. Efektem netto jest to, że do wytworzenia określonej ilości energii elektrycznej zużywa się mniej węgla, a system rozszerzony zmniejsza emisje dwutlenku węgla tak samo, jak samodzielna elektrownia słoneczno-termiczna o tej samej wielkości, ale przy znacznie niższych kosztach, mówi Craig Turchi, starszy inżynier w programie skoncentrowanej energii słonecznej w National Renewable Energy Lab w Golden, Kolorado.
Nie będzie to pierwsze połączenie energii słonecznej i paliw kopalnych. Zbudowano kilka elektrowni słonecznych wykorzystujących gaz ziemny jako zapasowe źródło energii, aby m.in. utrzymać wydajność w pochmurne dni. Jednak integracja energii słonecznej z istniejącymi elektrowniami ma kilka zalet. Pierwszym z nich są oszczędności wynikające z wykorzystania istniejących turbin i generatorów. Drugą zaletą jest możliwość pracy z wyższą wydajnością. Turbiny i generatory w elektrowniach słonecznych są zoptymalizowane do pracy w temperaturach generowanych przez lustra paraboliczne (przynajmniej w obecnych projektach), które są niższe niż te generowane w elektrowniach zasilanych paliwami kopalnymi – około 400 ° C w porównaniu do 500 ° C lub wyższy. Zastosowanie turbin o wyższej temperaturze w elektrowniach węglowych skutkuje wyższą wydajnością – około 45 procent energii z ciepła generowanego przez koncentratory węglowe i słoneczne jest przekształcane w energię elektryczną, w przeciwieństwie do zaledwie 38 procent ciepła w typowym systemie słonecznym. zakład cieplny.
Inne podejście do integracji energii słonecznej z elektrowniami na paliwa kopalne jest stosowane w projektach w Afryce Północnej, z których dwa są budowane przez spółkę-matkę Abengoa Solar, Abengoa, z siedzibą w Hiszpanii. W tych projektach ciepło słoneczne jest dostarczane do elektrowni zasilanych gazem ziemnym w cyklu skojarzonym, zaprojektowanych z myślą o wykorzystaniu energii słonecznej. Jedna turbina jest obracana przez gazy, które rozszerzają się podczas spalania gazu ziemnego, a ciepło generowane przez spalanie gazu ziemnego jest wykorzystywane do wytwarzania pary napędzającej drugą turbinę. Ciepło słoneczne jest wykorzystywane do wytwarzania tej pary, poprawiając ogólną wydajność zakładu.
Chociaż te podejścia oferują sposób na obniżenie kosztów energii słonecznej, ich zakres będzie ograniczony. Co najwyżej udział energii słonecznej w istniejących elektrowniach nie będzie prawdopodobnie większy niż 10 do 15 procent wyprodukowanej energii elektrycznej, mówi Turchi. W przypadku projektu Colorado, który jest stosunkowo niewielkim projektem demonstracyjnym, udział ten wyniesie około 3 procent, chociaż można go zwiększyć, instalując większą liczbę luster. Co więcej, jedyne elektrownie węglowe, które mogą być wspomagane przez energię słoneczną, to te w słonecznych obszarach z wystarczającą ilością pobliskiego terenu, aby pomieścić matryce lustrzane.