Wieża słoneczna pożera promienie słoneczne. Jak działa wieża solarna?

Zdjęcie: © Markel Redondo/Greenpeace

Przedstawiamy Państwu wybór fotografii ilustrujących rozwój energetyki słonecznej w Hiszpanii. Na zdjęciu - nie tradycyjne panele fotowoltaiczne, ale stacje koncentrujące energia słoneczna(w języku angielskim CSP - koncentrując energia słoneczna).
Stacje te wytwarzają energię cieplną i elektryczną. Setki luster skupiają promienie słoneczne, podgrzewając płyn chłodzący. Powstałe ciepło jest następnie wykorzystywane do konwencjonalnego wytwarzania energii, na przykład za pomocą turbiny parowej lub gazowej lub silnika Stirlinga.
Lustra mogą mieć różne kształty i mogą być używane różne metodyśledzenie położenia słońca, użyj różne sposoby produkcja użyteczna energia, ale zasada ich działania jest taka sama. Dziś moc poszczególnych takich stacji wynosi z reguły 50 – 280 MW (w zależności od wielkości), ale może być większa. Instalacje koncentryczne są zazwyczaj znacznie większe niż elektrownie fotowoltaiczne (przy użyciu światło słoneczne bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej).
Ale stacje CSP mają jedną dużą zaletę. Technologia umożliwia magazynowanie energii. Ciepło słoneczne zebrane w ciągu dnia można magazynować w mediach płynnych lub stałych (stopiona sól, ceramika, beton). Na noc można go zdjąć i wspomóc pracę turbiny.
Według prognoz CSP będzie w stanie zaspokoić 7% światowego zapotrzebowania na energię do 2030 r. i aż do jednej czwartej do 2050 r. Obecnie zainstalowana moc CSP na świecie wynosi około 1 GW. Koszt energii uzyskanej w takich stacjach wynosi 14-18 centów za kWh.

Raport Greenpeace na temat stacji CSP i perspektyw ich rozwoju: http://www.greenpeace.org/raw/content/international/press/reports/concentrating-solar-power-2009.pdf

Artykuł o wieżach fotowoltaicznych w Hiszpanii na Membranie: http://www.membrana.ru/particle/3189

La Dehesa, elektrownia paraboliczna o mocy 50 MW z systemem magazynowania energii w postaci stopionej soli. Roczna produkcja energii elektrycznej wynosi 160 milionów kWh. Stacja posiada 225 792 luster i 672 kolektory słoneczne, których łączna długość wynosi ponad 100 km.

Pomieszczenie kontrolne stacji.

Stacja o mocy 11 MW. Powierzchnia każdego lustra wynosi 120 metrów kwadratowych. metrów. Promienie słoneczne skupiają się na szczycie 115-metrowej wieży, gdzie znajduje się turbina obracająca generator wytwarzający prąd.

Produkcja elementów stacji.

Szklane rurki zawierające chłodziwo.

Stacja o mocy 15 MW. Używają również stopionej soli do magazynowania energii. System pozwala uwolnić zmagazynowaną energię na 16 godzin! Stacja z powodzeniem pracuje 6570 godzin w roku (na 8769 możliwych).

Wieża słoneczna.

Wszystkie zdjęcia: &kopiuj Markel Redondo / Greenpeace

Utworzono 28.07.2011 12:13 Pustynia i słońce to pojęcia nierozłączne. Nic więc dziwnego, że pustynie na całym świecie są magnesem dla mniej lub bardziej poważnych firm, w których się specjalizują energia słoneczna– gdzie indziej ciało niebieskie będzie tak konsekwentnie i odpowiedzialnie spełniać ludzkie zachcianki? Uwagę specjalistów od energii słonecznej nie umknęła także pustynia w Arizonie (USA). To właśnie tutaj australijska firma EnviroMission przygotowuje się do realizacji swojego pierwszego, niezwykle ambitnego projektu budowy pełnowymiarowej elektrowni słonecznej (tzw. „wieży słonecznej”).

„Na pełną skalę” – delikatnie mówiąc. Według twórców elektrownia będzie absolutnie ogromna! Po ukończeniu 800-metrowa „wieża słoneczna” stanie się jednym z najwyższych budynków na świecie. Całkowita moc, szacowana na 200 megawatów, pozwoli na zaopatrywanie w energię odnawialną 150 000 okolicznych miast przez co najmniej 80 lat.

Dyrektor generalny EnviroMission Roger Davey wyjaśnił reporterom zasadę działania „wieży słonecznej”, podzielił się szczegółami dotyczącymi przygotowań do „Projektu Arizona” oraz opowiedział o powodach, dla których projekt nie mógł zostać zrealizowany w rodzimej Australii dewelopera.

Jak to działa

Idea wieży słonecznej EnviroMission jest bardzo prosta. Słońce oświetla i ogrzewa zadaszony obszar lądu u podnóża wieży materiał termoizolacyjny i reprezentuje coś w rodzaju bardzo dużej szklarni. Ogrzane powietrze kieruje się ku górze i przepływa w kierunku jedynego (centralnego) otworu w powłoce. To właśnie tutaj, u podstawy wieży, znajdują się turbiny, które wytwarzają energię elektryczną dzięki naturalnemu przepływowi powietrza ku górze.

Trudno poważnie traktować taki system, dopóki nie obliczy się wymaganej różnicy temperatur i nie powiększy wielokrotnie skali całej konstrukcji – co zrobili twórcy. Jeśli umieścisz wieżę na gorącym terenie pustynnym, gdzie temperatura powierzchni w ciągu dnia osiąga 40 stopni Celsjusza, i dodasz do tego wpływ sztucznie stworzonych „ efekt cieplarniany", wtedy temperatura w zbiorniku powietrza będzie już wynosić 80-90 stopni Celsjusza. Pozostaje tylko powiększyć zbiornik szklarniowy wokół wieży, tak aby jego promień sięgał kilkuset metrów - a uzyskasz znaczną ilość gorącego powietrza.

Przydałoby się także zwiększyć wysokość wieży do kilkuset metrów (każde sto metrów od powierzchni ziemi oznacza spadek temperatury powietrza o jeden stopień). Im większa różnica temperatur, tym mocniej „wciąga” wieża puste słowa od dołu i tym więcej energii wytwarzają turbiny.

Zalety takiego źródła energii są oczywiste:

• Ponieważ elektrownia działa w oparciu o różnice temperatur, a nie temperaturę bezwzględną, będzie kontynuować pracę przy każdej pogodzie;
• Ponieważ gleba bardzo się nagrzewa w ciągu dnia, ciepło resztkowe wystarczy, aby kontynuować pracę w nocy;
• Ponieważ najlepiej do tego celu nadaje się działka z suchą, gorącą ziemią, można zbudować „wieżę słoneczną” na mniej lub bardziej bezużytecznym miejscu pośrodku pustyni;
• Elektrownia nie wymaga praktycznie żadnej konserwacji – z wyjątkiem rzadkich przeglądów i/lub napraw turbin, wieża „po prostu działa” – od początku budowy i tak długo, jak istnieją jej elementy składowe;
• „Wieża słoneczna” nie wymaga surowców - żadnego węgla, żadnego uranu, niczego poza powietrzem i światłem słonecznym;
• Jest całkowicie bezodpadowy i nie emituje żadnych zanieczyszczeń z wyjątkiem ciepłe powietrze; niektóre obszary szklarni można nawet wykorzystać zgodnie z ich przeznaczeniem do uprawy roślin.

Projekt Arizona w liczbach

To, co planują deweloperzy z EnviroMission, nie jest bynajmniej pierwszą próbą stworzenia „wieży słonecznej”. Prototypowy model, zbudowany w Hiszpanii, działał przez siedem lat (od 1982 do 1989) i udowodnił, że technologia działa.

Jednak tym razem wszystko będzie znacznie większe. Jak już wspomniano, projektowa wysokość wieży wynosi 800 metrów (tylko 30 metrów niżej niż Burj Khalifa w Dubaju, sam wysoki budynek na świecie w 2010 r.), średnica na szczycie wynosi 130 metrów.

NA w tej chwili programiści z EnviroMission są zajęci zakupami działka i kompilacja dokumentacja projektowa. Koszt budowy, według ich szacunków, wyniesie 750 milionów dolarów. Oczekuje się, że efektywność energetyczna elektrowni wyniesie 60%, co oznacza, że ​​będzie ona znacznie bardziej wydajna i niezawodna niż inne odnawialne źródła energii.

Z góry wiadomo, dokąd trafi energia wytwarzana przez „wieżę fotowoltaiczną” – Administracja Energii Stanu Południowej Kalifornii podpisała niedawno umowę o współpracy (przedsprzedaż energii elektrycznej) z EnviroMission na okres 30 lat. Z wyników modelowania finansowego wynika, że ​​budowa wieży zwróci się już za 11 lat, mimo że jej projekt został zaprojektowany na ponad 80 lat użytkowania.

Zgodnie z warunkami umowy prąd w amerykańskie domy Dostawy „wieży słonecznej” w Arizonie rozpoczną się na początku 2015 roku.

PS10 – pierwsza w Europie komercyjna termiczna elektrownia słoneczna dość rzadkiego typu – wieża fotowoltaiczna – oficjalnie została oddana do użytku 30 marca br. Moc stacji zbudowanej w Andaluzji wynosi 11 megawatów.

Zasada jego działania jest prosta: pole ogromnej liczby heliostatów – luster śledzących ruch Słońca, zbierających światło i kierujących je na szczyt najwyższej wieży, gdzie olśniewający słoneczny królik zamienia wodę w parę.

Para przepływa rurami i ostatecznie wprawia turbiny podłączone do generatorów elektronicznych.

PS10. Światło z setek ogromnych luster jest tak jasne, że sprawia, że ​​w powietrzu błyszczy kurz i woda, dlatego widoczne są promienie atakujące piękną śnieżnobiałą wieżę. Nawiasem mówiąc, te lustra, które są widoczne w rzucie frontalnym, na wieży nie działają. To po prostu panele fotowoltaiczne z koncentratorami stojącymi obok siebie. Pod tym kątem nie widać luster skierowanych na wieżę fotowoltaiczną (fot. Solúcar).

Tego typu instalacje zastosowano niemal we wszystkich krajach, ale chyba najbardziej imponująca ze wszystkich jest elektrownia obsługiwana przez Solúcar Energía, spółkę zależną przemysłowego giganta Abengoa.

Znajdują się w nim 624 lustra, każde o powierzchni 120 metrów kwadratowych każdy kieruje światło na piękną betonową wieżę o wysokości 115 metrów. Wieżę tę można nazwać dziełem sztuki - duże figurowe wycięcie w niej nadaje konstrukcji wizualną lekkość.

Wieża słoneczna w trakcie budowy. górujący nad wieś Budynek z daleka wygląda przekonująco. W pobliżu też (fot. Solúcar).

Światło wokół jest nie mniej imponujące.

„Kiedy wysiadłem z samochodu, ledwo mogłem otworzyć oczy – scena była bardzo jasna. Stopniowo, uzbrojony w ciemne okulary, badałem rzędy luster i środek, w którym zbiegają się ich promienie – zespół rur na szczycie wieży” – tak David Shukman, korespondent BBC, który niedawno odwiedził tę stację, przekazuje swoje wspomnienia ze spotkania z PS10, a nawet odważył się wspiąć na szczyt wieży podczas jej działania.

Na początku jechał windą. Ale ostatnie cztery piętra trzeba było przejść. David znalazł stopnie prowadzące na poparzenie dachu. W ogóle porównywał górne piętra wieży do sauny, pomimo obecności mocnej izolacji termicznej wytwornicy pary.

A takie ogrzewanie szczytu wieży nie jest zmarnowane. Zupełnie nowa hiszpańska elektrownia może generować do 24,3 gigawatogodzin rocznie.

David Schucman na dachu prawdopodobnie najwyższej „sauny” na świecie (fot. BBC).

Dzięki najnowszej stacji Hiszpania objęła wiodącą rolę w tej technologii recyklingu światła słonecznego, ale pomysł takich wież nie jest nowy.

Z dużych konstrukcji tego typu możemy przypomnieć projekt Solar One - Solar Two. Ta demonstracyjna elektrownia słoneczna działała i rozwijała się w latach 1981–1999 na pustyni Mojave (Kalifornia). W najnowsza wersja(Solar Two) wieżę solarną tej stacji otoczyły heliostaty z 1926 roku, o łącznej powierzchni prawie 83 tys. metrów kwadratowych. Jego moc przekroczyła 10 megawatów.

Ciekawe, że światło słoneczne nie podgrzewało wody, ale pośredni czynnik chłodzący - stopioną sól. Była to mieszanina azotanu sodu i azotanu potasu. Gotowała się już w nim woda, dostarczając parę do turbin (w pierwszej wersji stacji – Solar One – czynnikiem chłodzącym był olej).

Technika ta umożliwiła Solar Two magazynowanie ciepła w rezerwie. W pochmurną pogodę lub wieczorem turbiny pracowały na energii zgromadzonej w ogromnych zbiornikach gorącej soli.

Elektrownia słoneczna Solar Two (zdjęcie ze stron en.wikipedia.org i parsnip.evansville.edu).

Ta wieża i pole luster nigdzie w tej chwili nie zniknęły. Dopiero w 1999 roku naukowcy przekształcili Solar Two w ogromny czujnik promieniowania Czerenkowa, aby badać wpływ promieni kosmicznych na atmosferę.

Doświadczenie Yankees nie zostało jednak utracone: z ich pomocą i według podobnego projektu w Hiszpanii ma powstać 15-megawatowa stacja Solar Tres.

Projekt zakłada budowę najwyższej wieży solarnej, otoczonej 2493 lustrami o powierzchni 96 metrów kwadratowych każde (zobacz także tę stronę projektu). Całkowita powierzchnia luster wyniesie 240 tysięcy metrów kwadratowych.

Pojemny magazyn roztopionej soli (podgrzanej do temperatury 565 stopni Celsjusza) będzie w stanie zapewnić pracę wytwornic pary przez 16 godzin po zachodzie słońca. Dlatego latem generatory na stacji nie będą się zatrzymywać, ani w dzień, ani w nocy.

Z zewnątrz Solar Tres będzie podobny do Solar Two. W międzyczasie można jedynie popatrzeć na schemat stacji. Różowy pokazuje przechowywanie gorącej soli, niebieski pokazuje chłodną sól. Czerwonawy to generator pary podłączony do turbiny i skraplacza (ilustracja ze strony solarpaces.org).

Komisja Europejska przeznaczyła na tę magię 5 milionów euro. Stację tworzy międzynarodowa organizacja SolarPACES, która również brała udział w rozwoju PS10. Dzięki temu w projektowanie i budowę Solar Tres zaangażowane są firmy z Hiszpanii, Francji, Czech i USA.

Co ciekawe, PS10 zapewnia także magazynowanie energii. Tylko konkretnie w postaci gorącej pary wodnej magazynowanej w zestawie ogromnych zbiorników. Jego zasilanie wystarcza na godzinę pracy turbin bez słońca, więc system ten nie pokrywa przerwy nocnej, ale nadal zapewnia stacji pewną elastyczność w przypadku chwilowych zachmurzeń.

Warto zaznaczyć, że PS10 nie jest jedyną elektrownią słoneczną w Hiszpanii. Działa tu najwięcej innych dużych konstrukcji słonecznych różne typy. Ale projekt PS10 jest szczególnie ekscytujący: w tym samym miejscu inżynierowie planują zbudować kolejną bliźniaczą instalację o nazwie PS20. Tylko ona będzie już generować moc 20 megawatów, zbierając światło więcej lustra

Widok z lotu ptaka na PS10. W tle widać stronę przygotowywaną na PS20 (fot. Solúcar).

W sumie do 2013 roku instalacje fotowoltaiczne o różnych zasadach działania, które zostaną zainstalowane (i są już wdrażane) na terenie Sanlucar la Mayor, powinny wytwarzać 300 megawatów energii elektronicznej, co odpowiada potrzebom miasta jak Sewilla.

Instalacje te będą bardzo różne: swój wkład wniosą wieże fotowoltaiczne i szereg innych systemów opartych na podgrzewaniu chłodziwa i wytwornic pary, a także zwykłe zestawy baterii fotowoltaicznych.

Najczęściej kontrolowana jest elektrownia słoneczna Solúcar w Sanlúcar la Mayor różne technologie. Na przykład, koncentratory paraboliczne z silnikami Stirlinga (wieża w tle) i długimi parabolicznymi (w przekrój) lusterka z rurkami do podgrzewania płynu chłodzącego (fot. Solúcar).

Koszt budowy takich stacji jest wysoki, w związku z czym wytwarzanej przez nie darmowej energii elektrycznej nie można nazwać tanią. Jednak w miarę rozwoju tych technologii, a mianowicie rozbudowy samej „obiektu fotowoltaicznego” w Sanlúcar la Mayor, koszt metra kwadratowego „z nieba” będzie spadać.

Ponadto instalacje te zapobiegną emisji 600 tys. ton dwutlenku węgla rocznie. Co można nazwać przyjemną nagrodą.

14 stycznia 2018 r | 13:44

djuga: nie uwzględnia to kosztu gruntu. Elektrownie słoneczne zajmują ogromną powierzchnię obszar od bardzo niska gęstość energii słonecznej. Na metr kwadratowy przypada 1400 W energii. Uwzględniając noce i dni, ilość ta zmniejsza się o połowę, ze względu na rotację zwierciadeł i nieoptymalne położenie słońca wieczorem i rano, straty atmosferyczne – nadal spada co najmniej 2-krotnie, ale wydajność jest również maksymalnie 30%. Łącznie z licznika można pobrać około 120 W prądu. Na 120 MW potrzeba 120 milionów metrów kwadratowych lub 120 KILOMETRÓW kwadratowych. W pewnym sensie wątpliwe jest, czy Izrael zgodził się zająć taki obszar lustrami.

dżuga 14 stycznia 2018 r | 15:56

Geokrilov: W pewnym sensie wątpliwe jest, aby Izrael zgodził się zająć taki obszar lustrami.
=========================================================================================

Jakie są wątpliwości, gdy wieża już stoi? Wierzę, że wzięli pod uwagę wszystkie swoje możliwości, rozważyli wszystkie za i przeciw.

dżuga 14 stycznia 2018 r | 22:48

geokrilov: rzeczywista średnia moc nie będzie wynosić 120 megawatów, ale 3 razy mniej.
============================================================================

Uważasz, że nie warto było tego robić?
Przepraszam, ale nie wiem, jak można dokonać takich obliczeń na kolanach, nie mając wszystkich danych. Ale nawet jeśli masz rację, pierwsze telefony komórkowe ważyły ​​kilogramy, a 100 lat temu sprawność lokomotywy parowej wynosiła około 7%, jeśli mnie pamięć nie myli.

geokryłow 15 stycznia 2018 r | 04:23

djuga: Jestem emerytowanym inżynierem (mechanikiem statku kosmicznego _MVTU), nie było wtedy kalkulatorów i obliczenia wykonywano na linijce. Mógłbym wyjaśnić kwestię paneli słonecznych. Telefony komórkowe służą do komunikacji i informacji. Odkąd jako student zastanawiałem się nad rozwiązaniem BESM6, telefony komórkowe miały na pokładzie większą moc czyszczącą niż ówczesne komputery mainframe. A sprawność baterii słonecznej wynosiła wtedy 12%, a teraz nie przekracza 20. W przypadku baterii seryjnych jest to 15%.
I tak, nie powinieneś mieć nadziei źródła alternatywne. Co więcej, wydaje się, że w Izraelu odkryto pola gazowe i złoża ropy naftowej na Morzu Śródziemnym. W najgorszym przypadku można zbudować elektrownię jądrową.
Sprawność lokomotywy parowej można zwiększyć za pomocą maszyny podwójnego rozprężania i wyjściowego wymiennika ciepła, ale jej teoretyczna sprawność nie jest wyższa od uzyskanej z cyklu Carnota, a także sprawności stacji słonecznej lub bateria słoneczna nie może przekroczyć określonej wartości.
Źródła alternatywne są uzasadnione tam, gdzie nie można dotrzeć do linii energetycznych. Na przykład do zasilania stacji pogodowej w Kołymie lub stacji komórkowych gdzieś na terytorium Krasnojarska.

dżuga 15 stycznia 2018 r | 07:49

geokrilov: Telefony komórkowe służą do komunikacji i informacji.
===============================================================

Tak, tak, a lokomotywy parowe służą do transportu.
Nie mam wątpliwości co do Twoich kwalifikacji i doświadczenia. Ale nie mówimy tu o całkowitym przejściu na energetykę alternatywną, a jedynie o zmniejszeniu udziału energii zasilanej źródłami nieodnawialnymi. I z tego punktu widzenia realizowany projekt jest w miarę racjonalny nawet przy efektywności na poziomie 20%. Ponadto jest przyjazna dla środowiska i bezpieczna, a także nie wymaga ogromnej infrastruktury, jak każda elektrownia cieplna.

Generator ten został wynaleziony przez szkockiego księdza Roberta Stirlinga w 1816 roku. Pod względem wydajności przewyższa zarówno silniki wysokoprężne, jak i silniki spalinowe z zapłonem iskrowym, ale nadal pozostaje egzotyczny. Amerykanie uważają jednak, że stirling może stać się alternatywą dla alternatywnych źródeł energii.

Zanim zaczniemy mówić o projekcie amerykańskich energetyków, trzeba powiedzieć kilka słów o silniku Stirlinga. W przeciwieństwie do silników wysokoprężnych i benzynowych, jest to silnik spalinowy zewnętrzny. Jego zamknięty cykl termiczny radykalnie różni się od cykli Otto lub Diesela.

Zatem nagrzewanie gazu roboczego w cylindrze Stirlinga (ciepłem dostarczanym z zewnątrz) następuje przy prawie stałej objętości, następnie następuje rozprężanie w prawie stałej temperaturze, po czym gaz jest przemieszczany przez oddzielny wypornik tłokowy do strefy zimnej, gdzie chłodzenie następuje przy prawie stałej objętości.

W takim przypadku w kanale pomiędzy strefą gorącą i zimną często umieszcza się porowaty regenerator ciepła, co przyspiesza chłodzenie i nagrzewanie gazu podczas jego przemieszczania się w tym lub innym kierunku.

Oczywiście samochód zbudowany bezpośrednio przez pana Stirlinga różni się od współczesnych Stirlingów tak samo, jak pierwsze silniki Diesla stworzone przez samego Rudolfa Diesela różnią się od silników Diesla XXI wieku. Ale zasada pozostaje ta sama.

Teoretycznie sprawność Stirlinga może pokrywać się z fizyczną granicą wyznaczoną przez różnicę temperatur pomiędzy „piecem” a „lodówką”, a w praktyce można uzyskać sprawność Stirlinga na poziomie około 70%, czyli dwukrotnie wyższą dobrego silnika diesla.

Dlaczego Stirling nie zadziałał? Niestety, aby wydobyć z niego jakąkolwiek akceptowalną moc właściwą (w stosunku do jego wielkości i wagi), a także wycisnąć cały potencjał cyklu pod względem wydajności, trzeba uciekać się do szeregu chwytów technologicznych, które znacznie zwiększają koszt projektu.

Stirling ma mocne atuty. To nie tylko wydajność, ale także niemal całkowity brak hałasu (brak eksplozji) i możliwość pracy na dowolnym paliwie - od benzyny i oleju napędowego, po węgiel, energię słoneczną czy nuklearną.

Właściwie wystarczy podgrzać jakiś element tego silnika czymś - górna część zamknięty cylinder. Dlatego Stirlingi znalazły ograniczone zastosowanie (na niektórych łodziach podwodnych lub jako generatory pomocnicze).
Oczywiście zalety tych silników stają się szczególnie korzystne w użytkowaniu stacjonarnym, gdy masa własna silnika nie jest istotna. Na przykład podczas wytwarzania energii z promieniowania słonecznego.

Inżynierowie zastanawiali się nad tym od dawna i powstało już kilka instalacji tego typu. Wygląda jednak na to, że nikt jeszcze nie odważył się zbudować farm fotowoltaicznych wykorzystujących silniki Stirlinga do produkcji energii elektrycznej na jakąkolwiek skalę przemysłową.

I teraz amerykańskie laboratorium narodowe Sandia (Sandia National Laboratories), jeden z największych ośrodków naukowych specjalizujących się w energetyce, ogłosiło, że połączyło siły z Amerykańska firma Stirling Energy Systems zbuduje pierwsze „farmy słoneczne” oparte na silnikach Stirlinga.

W 2007 roku zbudowano PS10 – pierwszą w Europie komercyjną elektrownię słoneczną termiczną dość rzadkiego typu – „wieża energii słonecznej” oficjalnie została oddana do użytku 30 marca br. Moc stacji zbudowanej w Andaluzji wynosi 11 megawatów. Zasada jego działania jest prosta: pole wielu heliostatów – luster śledzących ruch Słońca, zbierających światło i kierujących je na szczyt wysokiej wieży, gdzie jasny promień słońca zamienia wodę w parę. Para przepływa rurami i ostatecznie obraca turbiny podłączone do generatorów elektrycznych.

Ten sposób wytwarzania energii elektrycznej jest wciąż trzykrotnie droższy od źródeł tradycyjnych. Ale technologia się rozwija. A potem na ustach wszystkich jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych... Ale do cholery z obliczeniami - jest po prostu pięknie (fot. BBC).

Projekt ten zastosowano w wielu krajach, ale elektrownia obsługiwana przez Solúcar Energía, spółkę zależną przemysłowego giganta Abengoa, robi chyba największe wrażenie ze wszystkich.

Jego 624 lustra, każde o powierzchni 120 metrów kwadratowych, kierują światło na piękną betonową wieżę o wysokości 115 metrów. Wieżę tę można nazwać dziełem sztuki - ogromne figurowe wycięcie w niej nadaje budowli wizualną lekkość.

Wieża słoneczna w trakcie budowy. Wznosząca się nad okolicą konstrukcja już z daleka wygląda imponująco. Z bliska też (zdjęcia: Solúcar).

Światło wokół jest nie mniej imponujące.

„Kiedy wysiadłem z samochodu, ledwo mogłem otworzyć oczy – scena była zbyt jasna, stopniowo, uzbrojony w ciemne okulary, zobaczyłem rzędy lusterek i środek, w którym zbiegały się ich promienie – zestaw rur na górze. wieży” – tak przekazuje swoje wrażenia ze spotkaniaPS10 David Shukman, korespondent BBC, odwiedził niedawno stację i nawet wszedł na szczyt działającej wieży.

Najpierw pojechał windą. Ale ostatnie cztery piętra trzeba było przejść. Schody prowadzące na dach wydały się Davidowi parzące. Ogólnie porównywał górne piętra wieży do sauny, pomimo obecności mocnej izolacji termicznej wytwornicy pary.

A takie ogrzewanie szczytu wieży nie jest zmarnowane. Nowa hiszpańska elektrownia może generować do 24,3 gigawatogodzin rocznie.

David Schucman na dachu prawdopodobnie najwyższej „sauny” na świecie (zdjęcia z BBC).

Dzięki nowej stacji Hiszpania objęła wiodącą rolę w technologii recyklingu światła słonecznego, ale pomysł takich wież nie jest nowy.

Z dużych konstrukcji tego typu możemy przypomnieć projekt Solar One - Solar Two. Ta demonstracyjna elektrownia słoneczna działała i rozwijała się w latach 1981–1999 na pustyni Mojave (Kalifornia). W najnowszej wersji (Solar Two) wieża solarna tej stacji została otoczona heliostatami z 1926 roku, o łącznej powierzchni prawie 83 tysięcy metrów kwadratowych. Jego moc przekroczyła 10 megawatów.

Co ciekawe, światło słoneczne nie podgrzewało wody, ale pośredni czynnik chłodzący – stopioną sól. Była to mieszanina azotanu sodu i azotanu potasu. Gotowała się już w nim woda, dostarczając parę do turbin (w pierwszej wersji stacji – Solar One – czynnikiem chłodzącym był olej).

Technika ta umożliwiła Solar Two magazynowanie ciepła w rezerwie. W pochmurną pogodę lub wieczorem turbiny pracowały na energii zgromadzonej w dużych zbiornikach gorącej soli.

Elektrownia słoneczna Solar Two (zdjęcia z serwisów en.wikipedia.org i parsnip.evansville.edu).

Ta wieża i pole luster nie zniknęły nawet teraz. Dopiero w 1999 roku naukowcy przekształcili Solar Two w gigantyczny detektor promieniowania Czerenkowa, aby badać wpływ promieni kosmicznych na atmosferę.

Doświadczenie Amerykanów nie zostało jednak utracone: z ich pomocą i według podobnego projektu w Hiszpanii ma powstać 15-megawatowa stacja Solar Tres.

Projekt zakłada budowę wysokiej wieży słonecznej otoczonej 2493 lustrami o powierzchni 96 metrów kwadratowych każde. Całkowita powierzchnia luster wyniesie 240 tysięcy metrów kwadratowych.

Pojemny magazyn roztopionej soli (podgrzanej do temperatury 565 stopni Celsjusza) pozwoli na pracę wytwornic pary przez 16 godzin po zachodzie słońca. Zatem latem generatory stacji nie będą zatrzymywać się ani w dzień, ani w nocy.

Zewnętrznie Solar Tres będzie podobny do Solar Two. Na razie można jedynie popatrzeć na schemat stacji. Magazyn gorącej soli jest pokazany na różowo, zimna sól jest pokazana na niebiesko. Na czerwono generator pary podłączony do turbiny i skraplacza (ilustracja z solarpaces.org).

Komisja Europejska przeznaczyła na ten cud 5 milionów euro. Tworzy stację organizacja międzynarodowa SolarPACES, który również brał udział w tworzeniu PS10. Jednocześnie w projektowanie i budowę Solar Tres zaangażowane są firmy z Hiszpanii, Francji, Czech i USA.

Co ciekawe, PS10 zapewnia także magazynowanie energii. Tylko bezpośrednio w postaci gorącej pary wodnej, magazynowanej w zestawie dużych zbiorników. Jego rezerwa wystarcza na godzinę pracy turbiny bez słońca, więc system ten nie pokrywa przerwy nocnej, ale nadal zapewnia stacji pewną elastyczność w przypadku chwilowych zachmurzeń.

Należy zaznaczyć, że PS10 nie jest jedyną elektrownią słoneczną w Hiszpanii. Działa tu najwięcej innych dużych konstrukcji słonecznych różne typy. Ale projekt PS10 cieszy się szczególnym zainteresowaniem: w tym samym miejscu inżynierowie planują zbudować kolejną bliźniaczą instalację o nazwie PS20. Tylko że będzie już generował moc 20 megawatów, zbierając światło z większej liczby luster.

Widok z lotu ptaka na PS10. W tle widać stronę przygotowywaną na PS20 (fot. Solúcar).

A w sumie do 2013 roku instalacje fotowoltaiczne o różnej zasadzie działania, które zostaną zainstalowane (i są już wdrażane) na terenie Sanlucar la Mayor, powinny wytwarzać 300 megawatów energii elektrycznej, co odpowiada potrzebom miasta jak Sewilla. Instalacje te będą bardzo różne: swój wkład wniosą wieże fotowoltaiczne i szereg innych systemów opartych na podgrzewaniu chłodziwa i wytwornice pary, a także konwencjonalne zestawy baterii fotowoltaicznych.

Elektrownia słoneczna Solúcar w Sanlúcar la Mayor stawia najwięcej różne technologie. Np. koncentratory paraboliczne z silnikami Stirlinga (w tle ta sama wieża) i długie paraboliczne (w przekroju) zwierciadła z rurkami do podgrzewania płynu chłodzącego (fot. Solúcar).

Koszt budowy takich stacji jest wysoki, w związku z czym wytwarzanej przez nie darmowej energii elektrycznej nie można nazwać tanią. Jednak w miarę rozwoju tych technologii, a zwłaszcza rozbudowy „obiektu fotowoltaicznego” w Sanlúcar la Mayor, koszt kilowata „z nieba spadnie”.

Ponadto instalacje te zapobiegną emisji 600 tys. ton dwutlenku węgla rocznie. Co można nazwać przyjemnym bonusem.