Güneş kulesi güneş ışınını yiyen bir yapıdır. Güneş kulesi nasıl çalışır?

Fotoğraf: &kopya Markel Redondo/Greenpeace

İspanya'da güneş enerjisinin gelişimini gösteren fotoğraflardan bir seçkiyi dikkatinize sunuyoruz. Fotoğrafta - geleneksel fotovoltaik paneller değil, konsantre istasyonlar güneş enerjisi(İngilizce, CSP - konsantre güneş enerjisi).
Bu istasyonlarda termal ve elektrik enerjisi üretilmektedir. Yüzlerce ayna güneş ışınlarını yoğunlaştırarak soğutucuyu ısıtır. Ortaya çıkan ısı daha sonra örneğin bir buhar veya gaz türbini veya bir Stirling motoru yoluyla geleneksel enerji üretimi için kullanılır.
Aynalar çeşitli şekillerde olabilir ve kullanılabilir çeşitli yöntemler güneşin konumunu takip etmek, farklı yollarüretme faydalı enerji ancak çalışma prensibi aynıdır. Günümüzde bu tür istasyonların gücü kural olarak 50 - 280 MW'tır (boyuta bağlı olarak), ancak daha yüksek de olabilir. Eşmerkezli bitkiler tipik olarak fotovoltaik bitkilerden önemli ölçüde daha büyüktür (kullanılarak güneş ışığı doğrudan elektrik üretimi için).
Ancak CSP istasyonlarının büyük bir avantajı var. Teknoloji enerji depolamaya izin veriyor. Gün içinde toplanan güneş ısısı sıvı veya katı ortamlarda (erimiş tuz, seramik, beton) depolanabilir. Geceleri çıkarılıp türbinin çalışmasına destek olabilir.
Tahminlere göre CSP, 2030 yılına kadar dünya enerji ihtiyacının %7'sini, 2050 yılına kadar ise dörtte birini karşılayabilecek. Bugüne kadar dünyadaki kurulu CSP kapasitesi yaklaşık 1 GW'tır. Bu tür istasyonlarda elde edilen enerjinin maliyeti kWsaat başına 14-18 senttir.

Greenpeace'in CSP istasyonları ve bunların geliştirilmesine yönelik beklentiler hakkındaki raporu: http://www.greenpeace.org/raw/content/international/press/reports/concentrating-solar-power-2009.pdf

Membrana'da İspanya'daki güneş kuleleri hakkında makale: http://www.membrana.ru/particle/3189

La Dehesa, erimiş tuz enerji depolama sistemine sahip 50 MW parabolik tesis. Yıllık elektrik üretimi 160 milyon kWh'dir. İstasyonda 225.792 adet ayna ve 672 adet güneş kolektörü bulunmaktadır ve bunların toplam uzunluğu 100 km'den fazladır.

İstasyon kontrol odası.

11 MW'lık istasyon. Her aynanın alanı 120 metrekaredir. metre. Güneş ışınları, elektrik üreten jeneratörü döndüren bir türbinin yer aldığı 115 metrelik kulenin tepesinde yoğunlaşıyor.

İstasyon için bileşenlerin üretimi.

Soğutucu içeren cam tüpler.

15 MW'lık istasyon. Ayrıca enerji depolamak için erimiş tuz kullanıyorlar. Sistem, depolanan enerjiyi 16 saat boyunca serbest bırakmanıza olanak tanır! İstasyon yılda 6570 saat (mümkün olan 8769 saatten) başarıyla çalışmaktadır.

Güneş kulesi.

Tüm fotoğraflar: &kopya Markel Redondo / Greenpeace

Oluşturuldu 28.07.2011 12:13 Çöl ve güneş birbirinden ayrılamaz kavramlardır. Bu nedenle, dünyanın dört bir yanındaki çöllerin, bu konuda uzmanlaşmış az ya da çok ciddi şirketler için bir mıknatıs olması şaşırtıcı değil. güneş enerjisi– göksel beden başka nerede insanın kaprislerini bu kadar tutarlı ve sorumlu bir şekilde yerine getirecek? Arizona'daki (ABD) çöl de güneş uzmanlarının yakından ilgisinden kaçmadı. Avustralyalı şirket EnviroMission, tam ölçekli bir güneş enerjisi santrali ("güneş kulesi" olarak adlandırılan) oluşturmaya yönelik ilk ve son derece iddialı projesini burada uygulamaya hazırlanıyor.

"Tam ölçekli" bunu hafif bir ifadeyle ifade ediyor. Geliştiricilere göre santral kesinlikle çok büyük olacak! Tamamlandığında 800 metrelik “güneş kulesi” dünyanın en yüksek binalarından biri olacak. 200 megavat olarak tahmin edilen toplam kapasite, en az 80 yıl boyunca çevredeki 150.000 şehre yenilenebilir enerji tedarik etmesine olanak tanıyacak.

EnviroMission CEO'su Roger Davey, gazetecilere "güneş kulesi"nin çalışma prensibini anlattı, "Arizona Projesi" hazırlıklarına ilişkin ayrıntıları paylaştı ve projenin geliştirme şirketinin ana vatanı Avustralya'da uygulanamamasının nedenlerini anlattı.

Bu nasıl çalışır

EnviroMission'ın güneş kulesinin arkasındaki fikir çok basit. Güneş, kulenin eteğindeki kapalı alanı aydınlatır ve ısıtır. ısı yalıtım malzemesi ve çok büyük bir seraya benzer bir şeyi temsil ediyor. Isıtılan hava yukarıya doğru yönelerek kaplamadaki tek (merkezi) deliğe doğru akar. Burada, kulenin tabanında, yukarıya doğru doğal hava akışı nedeniyle elektrik üreten türbinler bulunmaktadır.

Gerekli sıcaklık farkını hesaplayana ve tüm yapının ölçeğini defalarca artırana kadar böyle bir sistemi ciddiye almak zordur - geliştiricilerin yaptığı da budur. Kuleyi gün boyunca yüzey sıcaklığının 40 santigrat dereceye ulaştığı sıcak bir çöl alanına yerleştirirseniz ve buna yapay olarak yaratılan etkiyi de eklerseniz " sera etkisi", o zaman hava deposundaki sıcaklık zaten 80-90 santigrat derece olacaktır. Geriye kalan tek şey, kulenin etrafındaki sera rezervuarını, yarıçapı birkaç yüz metreye ulaşacak şekilde genişletmektir - ve önemli miktarda sıcak hava elde edersiniz.

Kulenin yüksekliğini birkaç yüz metreye çıkarmak da yararlı olacaktır (yeryüzünden her yüz metre uzakta hava sıcaklığında bir derece azalma demektir). Sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa kule o kadar güçlü “içe çekilir” sıcak hava alttan ve türbinler daha fazla enerji üretir.

Böyle bir enerji kaynağının avantajları açıktır:

• Santral mutlak sıcaklıktan değil, sıcaklık farklılıklarından dolayı çalıştığı için her türlü hava koşulunda çalışmaya devam edecek;
• Gün içerisinde toprak çok ısındığından, kalan ısı geceleri çalışmaya devam etmek için yeterlidir;
• Kuru ve sıcak topraktan oluşan bir alan bu amaç için en uygunu olduğundan, çölün ortasında az çok işe yaramaz bir alana bir “güneş kulesi” inşa etmek mümkündür;
• Enerji santrali, inşaatın başlangıcından itibaren ve onu oluşturan yapılar mevcut olduğu sürece, türbinlerin nadiren incelenmesi ve/veya onarımı dışında, kule "sadece çalışır" - neredeyse hiç bakım gerektirmez;
• “Güneş kulesi” ham maddeye ihtiyaç duymaz; kömüre, uranyuma, hava ve güneş ışığından başka hiçbir şeye ihtiyaç duymaz;
• Tamamen atıksızdır ve herhangi bir kirletici madde yaymaz. sıcak hava; Seranın belirli alanları, bitki yetiştirmek için amacına uygun olarak bile kullanılabilir.

Rakamlarla Arizona Projesi

EnviroMission geliştiricilerinin planladığı şey kesinlikle bir “güneş kulesi” yaratmaya yönelik ilk girişim değil. İspanya'da üretilen prototip model yedi yıl boyunca (1982'den 1989'a kadar) çalıştı ve teknolojinin işe yaradığını kanıtladı.

Ancak bu sefer her şey çok daha büyük olacak. Daha önce de belirtildiği gibi, kulenin tasarım yüksekliği 800 metredir (Dubai'deki Burç Halife'den yalnızca 30 metre daha alçaktır). yüksek bina 2010 yılında dünyada) tepe çapı 130 metredir.

Açık şu anda EnviroMission geliştiricileri satın almakla meşgul arsa ve derleme proje dokümantasyonu. Tahminlerine göre inşaat maliyeti 750 milyon ABD doları olacak. Santralin enerji verimliliğinin %60 olması bekleniyor, bu da onu diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre çok daha verimli ve güvenilir kılıyor.

“Güneş kulesinin” ürettiği enerjinin nereye gideceği önceden biliniyor; Güney Kaliforniya Eyalet Enerji İdaresi yakın zamanda EnviroMission ile 30 yıllık bir işbirliği anlaşması (elektrik ön alımı) imzaladı. Finansal modelleme sonuçlarına göre, tasarımı 80 yıldan fazla hizmet verecek şekilde tasarlanmış olmasına rağmen kulenin inşaatı, kendisini sadece 11 yılda amorti edecek.

Anlaşma şartlarına göre elektrik amerikan evleri Arizona “güneş kulesi” 2015 yılı başında teslim edilmeye başlanacak.

Avrupa'nın oldukça nadir türdeki ilk ticari termal güneş enerjisi istasyonu olan PS10 - güneş enerjisi kulesi - bu yılın 30 Mart'ında resmen faaliyete geçti. Endülüs'te inşa edilen istasyonun gücü 11 megawatt.

Çalışma prensibi basittir: Çok sayıda heliostattan oluşan bir alan - Güneş'in hareketini izleyen, ışığı toplayan ve onu gösterişli bir güneş tavşanının suyu buhara dönüştürdüğü en yüksek kulenin tepesine yönlendiren aynalar.

Buhar borulardan geçer ve sonunda elektronik jeneratörlere bağlı türbinleri döndürür.

PS10. Yüzlerce devasa aynadan gelen ışık o kadar parlak ki havadaki tozu ve suyu parlatıyor, bu yüzden güzel kar beyazı kuleye saldıran ışınlar görülebiliyor. Bu arada ön planda görünen aynalar kulede çalışmıyor. Bunlar, yoğunlaştırıcıların yan yana durduğu basit fotovoltaik panellerdir. Güneş kulesine yönelik aynalar bu açıdan görünmüyor (fotoğraf: Solúcar).

Bu tür kurulum neredeyse tüm ülkelerde kullanılıyor ancak sanayi devi Abengoa'nın bir yan kuruluşu olan Solúcar Energía tarafından işletilen enerji santrali belki de hepsinden en etkileyici olanı.

Her biri 120 alana sahip 624 aynası metrekare her biri ışığı 115 metre yüksekliğindeki güzel bir beton kuleye yönlendiriyor. Bu kuleye bir sanat eseri denilebilir - içindeki büyük figürlü kesik, yapıya görsel hafiflik kazandırır.

İnşaat sırasında güneş kulesi. yukarıda yükselen kırsal kesim Bina uzaktan ikna edici görünüyor. Çok yakında (fotoğraf: Solúcar).

Etraftaki ışık daha az etkileyici değil.

“Arabadan çıktığımda gözlerimi zar zor açabildim; manzara çok parlaktı. Yavaş yavaş, koyu renk gözlüklerle donanmış olarak, ayna sıralarını ve ışınlarının birleştiği merkezi - kulenin tepesindeki bir dizi boruyu - inceledim, yakın zamanda bu istasyonu ziyaret eden BBC muhabiri David Shukman şöyle dedi: PS10 ile tanışmasına dair anılarını aktarıyor ve hatta işletimi sırasında kulenin tepesine tırmanmaya cesaret ediyor.

İlk başta asansöre bindi. Ancak son dört katın yürünmesi gerekiyordu. David çatıya çıkan basamakların yandığını gördü. Genel olarak, buhar jeneratörünün güçlü ısı yalıtımına rağmen kulenin üst katlarını saunaya benzetti.

Ve kulenin tepesinin bu şekilde ısıtılması boşa gitmez. Yepyeni İspanyol enerji santrali yılda 24,3 gigawatt saate kadar üretim yapabiliyor.

David Schucman dünyanın en yüksek "saunası" olabilecek binanın çatısında (fotoğraf: BBC).

İspanya, en yeni istasyonla güneş ışığının geri dönüştürülmesine yönelik bu teknolojide liderliği ele geçirdi, ancak bu tür kulelerin fikri yeni olmaktan çok uzak.

Bu tip büyük yapılardan Solar One - Solar Two projesini hatırlayabiliriz. Bu demo güneş enerjisi santrali 1981'den 1999'a kadar Mojave Çölü'nde (Kaliforniya) işletildi ve geliştirildi. İÇİNDE son sürüm(Solar Two) bu istasyonun güneş kulesi, toplam alanı neredeyse 83 bin metrekare olan 1926 heliostatla çevriliydi. Gücü 10 megawatt'ı aştı.

Güneş ışığının suyu ısıtmadığı, ancak ara soğutucunun erimiş tuzu ısıtması ilginçtir. Sodyum nitrat ve potasyum nitratın bir karışımıydı. Su zaten kaynıyordu ve türbinlere buhar sağlıyordu (istasyonun ilk versiyonunda - Solar One - soğutucu yağdı).

Bu teknik, Solar Two'nun ısıyı yedekte depolamasına olanak sağladı. Bulutlu havalarda veya akşamları türbinler, devasa sıcak tuz tanklarında depolanan enerjiyle çalışıyordu.

Güneş enerjisi santrali Solar Two (fotoğraf en.wikipedia.org ve parsnip.evansville.edu web sitelerinden).

O kule ve aynalar alanı şu anda hiçbir yere gitmedi. Sadece 1999'da bilim adamları, kozmik ışınların atmosfer üzerindeki etkilerini incelemek için Solar Two'yu devasa bir Cherenkov radyasyon sensörüne dönüştürdüler.

Ancak Yankees'in deneyimi kaybolmadı: onların yardımıyla ve benzer bir projeye göre İspanya'da 15 megavatlık bir Solar Tres istasyonu inşa edilecek.

Proje, her biri 96 metrekarelik 2493 aynayla çevrelenen en yüksek güneş kulesinin inşasını içeriyor (ayrıca bu proje sayfasına bakınız). Aynaların toplam alanı 240 bin metrekare olacak.

Geniş bir erimiş tuz deposu (565 santigrat dereceye kadar ısıtılmış), buhar jeneratörlerinin gün batımından sonra 16 saat boyunca çalışmasını sağlayabilecektir. Yani yaz aylarında istasyonun jeneratörleri gece gündüz durmayacak.

Dışarıdan bakıldığında Solar Tres, Solar Two'ya benzeyecek. Bu arada sadece istasyon şemasına bakabilirsiniz. Pembe sıcak tuzun depolandığını, mavi ise soğuk tuzu gösterir. Kırmızımsı olan, bir türbine ve bir yoğunlaştırıcıya bağlı bir buhar jeneratörüdür (solarpaces.org web sitesinden örnek).

Avrupa Komisyonu bu sihir için 5 milyon euro ayırdı. İstasyon, PS10'un geliştirilmesine de katılan uluslararası kuruluş SolarPACES tarafından oluşturuluyor. Bütün bunlarla birlikte Solar Tres'in tasarım ve inşasına İspanya, Fransa, Çek Cumhuriyeti ve ABD'den şirketler katılıyor.

PS10'un aynı zamanda enerji depolama da sağlaması merak ediliyor. Yalnızca özel olarak bir dizi devasa tankta depolanan sıcak su buharı biçiminde. Tedarik, türbinlerin Güneş olmadan bir saat çalışması için yeterlidir, dolayısıyla bu sistem gece tatilini kapsamaz, ancak yine de geçici bulutlar durumunda istasyona bir miktar esneklik sağlar.

PS10'un İspanya'daki tek güneş enerjisi santrali olmadığını görmek gerekiyor. Burada faaliyet gösteren birkaç büyük güneş enerjisi yapısı daha var; en farklı türler. Ancak PS10 projesi özellikle heyecan verici: Mühendisler aynı yerde PS20 adı verilen başka bir ikiz kurulum yapmayı planlıyor. Sadece o zaten 20 megavatlık bir güç üretecek ve ışığı toplayacak. Daha aynalar

PS10'un kuşbakışı görünümü. Arka planda sitenin PS20 için hazırlanmakta olduğunu görebilirsiniz (fotoğraf: Solúcar).

Ve toplamda, 2013 yılına kadar, Sanlucar la Mayor'daki sahada konuşlandırılacak (ve halihazırda konuşlandırılmakta olan) farklı çalışma prensiplerine sahip güneş enerjisi tesislerinin, bir kasabanın ihtiyaçlarına eşdeğer olan 300 megawatt elektronik enerji üretmesi bekleniyor. Sevilla gibi.

Bu kurulumlar çok farklı olacak: güneş kuleleri ve soğutucu ve buhar jeneratörlerinin ısıtılmasına dayanan bir dizi başka sistemin yanı sıra sıradan fotovoltaik pil setleri de kendi katkılarını yapacak.

Solúcar'ın Sanlúcar la Mayor'daki güneş enerjisi tesisi en çok denetleniyor çeşitli teknolojiler. Örneğin, parabolik yoğunlaştırıcılar Stirling motorları (arka plandaki kule) ve uzun parabolik motorlarla (şu arka plandaki kule) enine kesit) soğutucuyu ısıtmak için borulu aynalar (fotoğraf: Solúcar).

Bu tür istasyonların inşasının maliyeti yüksektir ve dolayısıyla ürettikleri bedava elektriğin ucuz olduğu söylenemez. Ancak bu teknolojiler geliştikçe ve yani Sanlúcar la Mayor'daki “güneş enerjisi tesisi” genişletildikçe “gökten” bir metrekarenin maliyeti düşecek.

Ayrıca bu tesisler yılda 600 bin ton karbondioksit salınımının da önüne geçecek. Hoş bir ödül denebilecek şey.

14 Ocak 2018 | 13:44

Djuga: Bu, arazinin maliyetini hesaba katmıyor. Güneş enerjisi santralleri büyük yer kaplıyor alançok düşük güneş enerjisi yoğunluğu. Metrekare başına 1400 W enerji gelir. Geceleri ve gündüzleri hesaba katarsak, aynaların dönmesi ve güneşin akşam ve sabah optimal olmayan konumu, atmosferik kayıplar nedeniyle bu miktar yarıya düşer - yine de en az 2 kat azalır, ancak verimlilik Ayrıca maksimum %30. Toplamda yaklaşık 120 W elektrik sayaçtan çekilebilmektedir. 120 MW için 120 milyon metrekareye veya 120 KİLOMETRE kareye ihtiyacınız olacak. İsrail'in aynalarla dolu böyle bir bölgeyi işgal etmeyi kabul etmesi bir bakıma şüpheli.

Djuga 14 Ocak 2018 | 15:56

geokrilov: İsrail'in aynalarla dolu böyle bir alanı işgal etmeyi kabul etmesi bir şekilde şüpheli.
=========================================================================================

Kule zaten ayaktayken şüpheler neler? Tüm olasılıklarını hesaba kattıklarına, tüm artıları ve eksileri tarttıklarına inanıyorum.

Djuga 14 Ocak 2018 | 22:48

Geokrilov: Gerçek ortalama güç 120 megawatt değil, 3 kat daha az olacak.
============================================================================

Bunu yapmaya değmeyeceğini mi düşünüyorsun?
Üzgünüm ama tüm verilere sahip olmadan bu tür hesaplamaları dizlerinizin üzerinde nasıl yapabildiğinizi bilmiyorum. Ama haklı olsanız bile, ilk cep telefonları kilogram ağırlığındaydı ve hafızam beni yanıltmıyorsa, 100 yıl önce buharlı lokomotifin verimliliği %7 civarındaydı.

jeokrilov 15 Ocak 2018 | 04:23

djuga: Ben emekli bir mühendisim (MVTU uzay aracı tamircisi), o zamanlar hesap makineleri yoktu ve hesaplamalar bir cetvel üzerinde yapılıyordu. Güneş panelleri hakkında açıklama yapabilirim. Cep telefonları iletişim ve bilgi ile ilgilidir. Öğrenciyken BESM6'da bir şeyler yapmayı düşündüğümden beri, cep telefonları o zamanın ana bilgisayarlarından daha fazla temizleme gücüne sahipti. Bir güneş pilinin verimliliği o zaman yüzde 12 idi ama şimdi 20'yi geçmiyor. Seri olanlar yüzde 15.
Ve evet, umut etmemelisin alternatif kaynaklar. Üstelik İsrail'de Akdeniz'de gaz yatakları ve petrol yatakları bulunmuş gibi görünüyor. En kötü ihtimalle nükleer santral inşa edebilirsiniz.
Bir buharlı lokomotifin verimliliği, çift genleşmeli bir makine ve bir çıkış ısı eşanjörü ile artırılabilir, ancak teorik verimliliği, bir güneş enerjisi istasyonunun veya bir güneş enerjisi istasyonunun verimliliği gibi Carnot çevriminden elde edilenden daha yüksek değildir. güneş pili belli bir değerin üzerine yapılamaz.
Enerji hatlarına ulaşılamayan yerlerde alternatif kaynaklar haklı çıkar. Örneğin, Kolyma'daki bir meteoroloji istasyonuna veya Krasnoyarsk Bölgesi'ndeki herhangi bir yerdeki hücresel istasyonlara güç sağlamak için.

Djuga 15 Ocak 2018 | 07:49

geokrilov: Cep telefonları iletişim ve bilgiyle ilgilidir.
===============================================================

Evet, evet ve buharlı lokomotifler ulaşımla ilgilidir.
Nitelikleriniz ve deneyiminiz hakkında hiçbir şüphem yok. Ama tamamen alternatif enerjiye geçişten değil, sadece yenilenemeyen kaynakların payının azaltılmasından bahsediyoruz. Bu açıdan bakıldığında yüzde 20'lik bir verimlilikle bile hayata geçirilen proje oldukça rasyonel. Ayrıca çevre dostu ve güvenlidir, herhangi bir termik santralden farklı olarak çok büyük bir altyapı gerektirmez.

Bu jeneratör 1816'da İskoç rahip Robert Stirling tarafından icat edildi. Verimlilik açısından hem dizel hem de kıvılcımlı içten yanmalı motorları geride bırakıyor ancak yine de egzotik kalıyor. Ancak Amerikalılar stirlingin alternatif enerjiye alternatif olabileceğine inanıyor.

Amerikalı enerji mühendislerinin projesinden bahsetmeden önce Stirling motoru hakkında birkaç söz söylememiz gerekiyor. Dizel ve benzinli içten yanmalı motorların aksine, bu bir dıştan yanmalı motordur. Termal kapalı çevrimi Otto veya Diesel çevrimlerinden kökten farklıdır.

Böylece, bir Stirling silindirindeki çalışma gazının ısıtılması (dışarıdan sağlanan ısı ile) neredeyse sabit bir hacimde meydana gelir, daha sonra neredeyse sabit bir sıcaklıkta genleşme meydana gelir, ardından gaz ayrı bir piston yer değiştirici tarafından soğuk bölgeye hareket ettirilir, soğutmanın neredeyse sabit bir hacimde gerçekleştiği yer.

Bu durumda, sıcak ve soğuk alanlar arasındaki kanala genellikle gözenekli bir ısı rejeneratörü yerleştirilir ve bu, gazın bir yönde hareket ederken soğumasını ve ısınmasını hızlandırır.

Tabii ki, doğrudan Bay Stirling tarafından üretilen araba, modern Stirling'lerden, Rudolf Diesel'in yarattığı ilk dizel motorların 21. yüzyılın dizel motorlarından farklı olması kadar farklıdır. Ancak prensip aynı kalıyor.

Teorik olarak Stirling verimliliği, “soba” ile “buzdolabı” arasındaki sıcaklık farkının belirlediği fiziksel sınıra denk gelebilir ve pratikte Stirlings’ten yaklaşık %70 civarında bir verim alabilirsiniz ki bu da bunun iki katıdır. iyi bir dizel motor.

Stirling neden işe yaramadı? Ne yazık ki, ondan kabul edilebilir herhangi bir özel güç elde etmek (boyutuna ve ağırlığına göre) ve ayrıca verimlilik açısından döngünün tüm potansiyelini ortaya çıkarmak için, bir dizi teknolojik numaraya başvurmanız gerekir. tasarımın maliyetini büyük ölçüde artırır.

Stirling'in güçlü kozları var. Bu sadece verimlilik değil, aynı zamanda neredeyse tamamen gürültü yokluğu (patlama yok) ve benzin ve dizel yakıttan kömür, güneş enerjisi veya nükleer enerjiye kadar herhangi bir yakıtla çalışabilme yeteneğidir.

Aslında gerekli olan tek şey bu motorun belirli bir bileşenini bir şeyle ısıtmaktır - üst kısım kapalı silindir. Bu nedenle Stirling'ler sınırlı kullanım alanı bulmuştur (bazı denizaltılarda veya yardımcı jeneratörler olarak).
Açıkçası, bu motorların avantajları, motorun ölü ağırlığının önemli olmadığı sabit kullanımda özellikle faydalı hale geliyor. Örneğin güneş ışınımından enerji üretirken.

Mühendisler bunu uzun zamandır düşünüyor ve bu türden bazı tesisler zaten inşa edilmiş durumda. Ancak görünen o ki henüz hiç kimse, herhangi bir endüstriyel ölçekte elektrik üretmek için Stirling motorlarını kullanarak güneş enerjisi çiftlikleri kurmaya cesaret edemedi.

Ve şimdi de enerji konusunda uzmanlaşmış en büyük bilim merkezlerinden biri olan Amerikan ulusal laboratuvarı Sandia (Sandia Ulusal Laboratuvarları), ile güçlerini birleştirdiğini duyurdu. Amerikan şirketi Stirling Enerji Sistemleri, Stirling motorlarına dayalı ilk "güneş enerjisi çiftliklerini" inşa edecek.

2007 yılında PS10 inşa edildi - Avrupa'nın oldukça nadir tipteki ilk ticari termal güneş enerjisi santrali - bir "güneş enerjisi kulesi" bu yıl 30 Mart'ta resmen faaliyete geçti. Endülüs'te inşa edilen istasyonun gücü 11 megawatt. Çalışma prensibi basittir: Güneş'in hareketini izleyen, ışığı toplayan ve onu parlak bir güneş ışınının suyu buhara dönüştürdüğü yüksek bir kulenin tepesine yönlendiren birçok heliostattan oluşan bir alan - aynalar. Buhar borulardan geçer ve sonunda elektrik jeneratörlerine bağlı türbinleri döndürür.

Bu elektrik üretme yöntemi hala geleneksel kaynaklardan üç kat daha pahalıdır. Ama teknoloji gelişiyor. Ve sonra, sera gazı emisyonlarının azaltılması herkesin dilinde... Ancak, hesaplamaların canı cehenneme - bu çok güzel (fotoğraf BBC'den).

Bu tasarım birçok ülkede kullanıldı ancak sanayi devi Abengoa'nın bir yan kuruluşu olan Solúcar Energía tarafından işletilen enerji santrali belki de hepsinden en etkileyici olanıdır.

Her biri 120 metrekare alana sahip 624 aynası, ışığı 115 metre yüksekliğindeki güzel beton kuleye yönlendiriyor. Bu kuleye bir sanat eseri denilebilir - içindeki devasa figürlü bir kesik, yapıya görsel hafiflik kazandırır.

İnşaat sırasında güneş kulesi. Kırsal bölgenin üzerinde yükselen yapı uzaktan etkileyici görünüyor. Çok yakından (fotoğraflar Solúcar'dan).

Etraftaki ışık daha az etkileyici değil.

“Arabadan indiğimde gözlerimi zar zor açabildim - yavaş yavaş sahne çok parlaktı, koyu renkli gözlüklerle donanmış olarak, sıra sıra aynaları ve bunların ışınlarının birleştiği merkezi - üstte bir dizi boru gördüm. kulenin” - buluşma izlenimlerini bu şekilde aktarıyorBBC muhabiri PS10 David Shukman yakın zamanda istasyonu ziyaret etti ve hatta istasyon çalışır durumdayken kulenin tepesine çıkma cesaretini gösterdi.

Önce asansöre bindi. Ancak son dört katın yürünmesi gerekiyordu. Çatıya çıkan merdivenler David'e kavurucu görünüyordu. Genel olarak, buhar jeneratörünün güçlü ısı yalıtımına rağmen kulenin üst katlarını saunaya benzetti.

Ve kulenin tepesinin bu şekilde ısıtılması boşa gitmez. Yeni İspanyol enerji santrali yılda 24,3 gigawatt saate kadar üretim yapabiliyor.

David Schucman dünyanın en yüksek "saunası" olabilecek binanın çatısında (fotoğraflar BBC'den).

Yeni istasyonla İspanya, güneş ışığının geri dönüştürülmesine yönelik bu teknolojide liderliği ele geçirdi, ancak bu tür kulelerin fikri yeni olmaktan çok uzak.

Bu tip büyük yapılardan Solar One - Solar Two projesini hatırlayabiliriz. Bu gösteri güneş enerjisi santrali 1981'den 1999'a kadar Mojave Çölü'nde (Kaliforniya) işletildi ve geliştirildi. En son versiyonda (Solar Two), bu istasyonun güneş kulesi, toplam alanı neredeyse 83 bin metrekare olan 1926 heliostatla çevriliydi. Gücü 10 megawatt'ı aştı.

İlginç bir şekilde, güneş ışığı suyu ısıtmadı, ancak ara soğutucu - erimiş tuz. Sodyum nitrat ve potasyum nitratın bir karışımıydı. Su zaten kaynıyordu ve türbinlere buhar sağlıyordu (istasyonun ilk versiyonunda - Solar One - soğutucu yağdı).

Bu teknik, Solar Two'nun ısıyı yedekte depolamasına olanak sağladı. Bulutlu havalarda veya akşamları türbinler büyük sıcak tuz tanklarında depolanan enerjiyle çalışıyordu.

Güneş enerjisi santrali Solar Two (fotoğraflar en.wikipedia.org ve parsnip.evansville.edu sitelerinden).

O kule ve aynalar alanı şimdi bile ortadan kaybolmadı. Kozmik ışınların atmosfer üzerindeki etkilerini incelemek için bilim adamlarının Solar Two'yu dev bir Cherenkov radyasyon dedektörüne dönüştürmeleri ancak 1999 yılında mümkün oldu.

Ancak Amerikalıların deneyimi kaybolmadı: onların yardımıyla ve benzer bir projeye göre İspanya'da 15 megavatlık bir Solar Tres istasyonu inşa edilecek.

Proje, her biri 96 metrekarelik 2.493 aynayla çevrelenen yüksek bir güneş kulesinin inşasını içeriyor. Aynaların toplam alanı 240 bin metrekare olacak.

Erimiş tuzun (565 santigrat dereceye kadar ısıtılan) geniş bir şekilde depolanması, buhar jeneratörlerini gün batımından sonra 16 saat boyunca çalışır durumda tutabilecektir. Yani yaz aylarında istasyonun jeneratörleri ne gece ne de gündüz durmayacak.

Harici olarak Solar Tres, Solar Two'ya benzer olacaktır. Şimdilik sadece istasyon şemasına bakabilirsiniz. Sıcak tuz deposu pembe renkle, soğuk tuz deposu ise mavi renkle gösterilmiştir. Kırmızı renkte, bir türbine ve bir yoğunlaştırıcıya bağlı bir buhar jeneratörü bulunmaktadır (örnek, solarpaces.org'dan alınmıştır).

Avrupa Komisyonu bu mucize için 5 milyon euro ayırdı. Bir istasyon oluşturur uluslararası organizasyon SolarPACES, PS10'un oluşturulmasına da katıldı. Aynı zamanda Solar Tres'in tasarımı ve inşasında İspanya, Fransa, Çek Cumhuriyeti ve ABD'den şirketler yer alıyor.

İlginç bir şekilde PS10 aynı zamanda enerji depolama da sağlıyor. Sadece doğrudan sıcak su buharı formunda, bir dizi büyük tankta depolanıyor. Rezervi, Güneş olmadan bir saatlik türbin çalışması için yeterlidir, dolayısıyla bu sistem gece tatilini kapsamaz, ancak yine de geçici bulutlar durumunda istasyona bir miktar esneklik sağlar.

PS10'un İspanya'daki tek güneş enerjisi santrali olmadığını da belirtelim. Burada faaliyet gösteren birkaç büyük güneş enerjisi yapısı daha var; en çeşitli türler. Ancak PS10 projesi özellikle ilgi çekici: mühendisler aynı yerde PS20 adı verilen başka bir ikiz kurulum yapmayı planlıyor. Sadece daha fazla aynadan ışık toplayarak 20 megavatlık bir güç üretecek.

PS10'un kuşbakışı görünümü. Arka planda sitenin PS20 için hazırlanmakta olduğunu görebilirsiniz (fotoğraf: Solúcar).

Ve toplamda, 2013 yılına kadar, Sanlucar la Mayor'daki sahada konuşlandırılacak (ve halihazırda konuşlandırılmakta olan) çeşitli çalışma prensiplerine sahip güneş enerjisi tesislerinin, bir şehrin ihtiyaçlarına eşdeğer olan 300 megawatt elektrik enerjisi üretmesi bekleniyor. Sevilla gibi. Bu kurulumlar çok farklı olacak: güneş kuleleri ve soğutucu ve buhar jeneratörlerinin ısıtılmasına dayalı bir dizi başka sistemin yanı sıra geleneksel fotovoltaik pil setleri de katkı sağlayacak.

Solúcar'ın Sanlúcar la Mayor'daki güneş enerjisi santrali en çok farklı teknolojiler. Örneğin, Stirling motorlu parabolik yoğunlaştırıcılar (arka planda aynı kule) ve soğutucuyu ısıtmak için boruları olan uzun parabolik (enine kesitte) aynalar (fotoğraf: Solúcar).

Bu tür istasyonların inşasının maliyeti yüksektir ve dolayısıyla ürettikleri bedava elektriğin ucuz olduğu söylenemez. Ancak bu teknolojiler geliştikçe ve özellikle Sanlúcar la Mayor'daki "güneş enerjisi tesisi" genişledikçe kilovat başına maliyet "gökten" düşecek.

Ayrıca bu tesisler yılda 600 bin ton karbondioksit salınımının da önüne geçecek. Buna hoş bir bonus denilebilir.