Tania energia słoneczna — w nocy

Kiedy na początku tego roku otwarto największą na świecie elektrownię słoneczną – w Ivanpah w Kalifornii – przyjęto ją ze sceptycyzmem. Elektrownia jest niezaprzeczalnie imponująca. Kolekcja 300 000 luster, każde wielkości bramy garażowej, skupia światło słoneczne na trzech 140-metrowych wieżach, generując wysokie temperatury. Ciepło to wytwarza parę, która napędza turbiny tego samego rodzaju, co w elektrowniach na paliwa kopalne. To ciepło może być magazynowane (na przykład przez podgrzewanie stopionych soli) i wykorzystywane, gdy słońce zachodzi znacznie taniej niż to kosztuje do przechowywania energii elektrycznej w bateriach (patrz Największa na świecie energia cieplna dostarczająca energię słoneczną po raz pierwszy).

Piekące słońce : Tysiące luster skupiają światło słoneczne na wieży, aby wytworzyć wysokie temperatury w elektrowni w Ivanpah w Kalifornii.

Ale wielu ekspertów – nawet tych, którzy zainwestowali w tę fabrykę – twierdzi, że może to być ostatnia tego typu roślina. Dawid Żuraw , dyrektor generalny NRG Energy, jednej z trzech firm, w tym BrightSource Energy i Google, które sfinansowały fabrykę, mówi, że ekonomia wyglądała dobrze, gdy elektrownia została po raz pierwszy zaproponowana sześć lat temu. Od tego czasu cena konwencjonalnych fotowoltaicznych paneli słonecznych gwałtownie spadła. Teraz stawiamy na fotowoltaikę słoneczną, powiedział tłumowi badaczy i przedsiębiorców na konferencji na początku tego roku.

Urok technologii solarnej jest prosty. W przeciwieństwie do konwencjonalnych paneli słonecznych może generować energię nawet wtedy, gdy słońce nie świeci. Ale w praktyce jest znacznie droższy niż energia z paliw kopalnych i energia elektryczna z paneli słonecznych. A ta rzeczywistość skłoniła naukowców do szukania sposobów na zwiększenie konkurencyjności technologii.

Jedno wielkie wyzwanie, mówi Philip Gleckman, dyrektor ds. technologii w Areva Solar , jest to, że macierze lusterek, a także silniki i skrzynie biegów używane do kierowania ich na słońce są drogie. Jedna potencjalna poprawka, jak mówi, pochodzi od startupu z San Francisco, Inne laboratorium , który zastępuje silniki pneumatyką i siłownikami, które można tanio wytwarzać przy użyciu sprzętu produkcyjnego, który jest obecnie używany do produkcji plastikowych butelek na wodę.

Szef wysiłków słonecznych Otherlab, Leila Madrone , mówi, że technologia może obniżyć koszty pól lustrzanych do koncentracji światła słonecznego o 70 procent. Ale nawet ta redukcja kosztów, jak mówi, nie wystarczy, aby technologia była konkurencyjna w stosunku do paneli słonecznych – mimo że lustra stanowią jedną trzecią do połowy całkowitego kosztu elektrowni słonecznej.

Zmniejszenie całkowitych kosztów będzie wymagało zwiększenia ilości energii, jaką może wytworzyć elektrownia słoneczna, aby mogła sprzedawać więcej energii za tę samą kwotę inwestycji. Jednym ze sposobów zwiększania mocy wyjściowej jest podwyższenie temperatur, w których mogą pracować słoneczne elektrownie cieplne, co zwiększyłoby ich wydajność. Obecnie działają w temperaturze 650 °C lub niższej, ale niektórzy badacze opracowują sposoby na zwiększenie tej temperatury do dowolnego miejsca z 800 °C do 1200 °C. Takie podejście realizuje kolejny startup, Halotechnika , który wykorzystuje wysokowydajne procesy przesiewowe do opracowywania nowych materiałów — w tym nowych rodzajów soli i szkła — które mogą magazynować ciepło w tak wysokich temperaturach (patrz Tania energia słoneczna w nocy ).

Inną opcją, finansowaną przez nowy program Agencji Energii USA ds. Zaawansowanych Projektów Badawczych, jest budowa elektrowni, które dodają panele słoneczne do słonecznych elektrowni cieplnych. Podstawową ideą jest to, że panele słoneczne mogą skutecznie przekształcać tylko określone długości fal światła w energię elektryczną. Na przykład duża część energii w świetle podczerwonym i ultrafioletowym nie jest przekształcana, a zamiast tego jest emitowana w postaci ciepła. Nowe projekty szukają sposobów na wykorzystanie tego ciepła.

Systemy słoneczne, które łączą ciepło i panele słoneczne, nie są nowe. Od wielu lat firmy oferują systemy solarne, które prowadzą rury wodne za panelami słonecznymi — ciepło odpadowe z paneli sprawia, że ​​woda jest wystarczająco gorąca do prysznica.

Nowe podejście polega jednak na szukaniu sposobów na osiągnięcie znacznie wyższych temperatur — wystarczająco wysokich, aby można je było wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej. Takie metody zazwyczaj obejmują koncentrację światła słonecznego w celu wytworzenia wysokich temperatur, a następnie skierowanie części tego skoncentrowanego światła słonecznego na panele słoneczne.

W jednym przypadku nanocząsteczki zawieszone w płynie pochłaniają fale słoneczne, których panele słoneczne nie przetwarzają efektywnie. Te nanocząsteczki podgrzewają płyn. Światło, z którego mogą korzystać panele słoneczne, przechodzi przez płyn do panelu słonecznego. Inni badacze używają luster, które przepuszczają przez nie tylko określone długości fal.

Howard Branz , kierownik programu odpowiedzialny za te projekty w ARPA-E, mówi, że istnieje nadzieja, że ​​dodatkowy koszt tych systemów hybrydowych zostanie zrekompensowany przez dwie rzeczy. Po pierwsze, systemy będą bardziej wydajne, potencjalnie przekształcając ponad połowę energii słonecznej w energię elektryczną, w porównaniu z 15-40% w przypadku istniejących konwencjonalnych paneli słonecznych.

Po drugie, możliwość przechowywania ciepła do wykorzystania, gdy jest ono potrzebne, stanie się bardziej wartościowa wraz z instalacją większej ilości energii słonecznej. Niemcy, które mają znacznie więcej energii słonecznej niż jakikolwiek inny kraj, czasami muszą płacić sąsiadom za odbiór nadmiaru energii słonecznej wytwarzanej w niektóre słoneczne dni. Ten program patrzy w przyszłość, która może być jutro w Niemczech, trzy lata w Kalifornii, pięć lat w Arizonie, mówi Branz. Ale w końcu ta przyszłość nadejdzie wszędzie tam, gdzie ludzie będą chcieli generować dużo elektryczności za pomocą energii słonecznej.

ukryć