Hvorfor du bør koncentrere dig om denne form for solenergi

Moderne solceller er så gode til at omdanne sollys til elektricitet, at nutidens fladskærms solceller (PV'er) er billige, effektive, langtidsholdbare og rigelige. Som jeg nævnte i sidste måned, klarer de sig økonomisk bedre koncentrator solceller (CPV'er), som bruger linser eller buede spejle til at fokusere solens stråler på små solceller. På trods af at de viser meget tidligt løfte, virker CPV'er i dag alt for komplicerede og dyre til at lykkes.

Der er dog en anden form for solenergi, som jeg synes er spændende, som bruger sollys til at varme en varmebevarende væske op. Den varme væske kan bruges til at koge vand, hvorved den resulterende damp driver en turbine til at generere elektricitet. Kendt som koncentrator solenergi (CSP), det er kun virkelig økonomisk i stor skala, men har én kæmpe fordel. Fordi væskerne i CSP kan lagres, kan energien omdannes til elektricitet, selv når solen ikke skinner.

Koncentreret solenergi har én stor fordel: energien kan omdannes til elektricitet, selv når solen ikke skinner

Ifølge US National Renweable Energy Laboratory, tre hovedtyper af CSP er blevet testet gennem årene. Først er der lineære koncentratorsystemer, som bruger lange U-formede spejle til at opsamle Solens energi. Motorer vipper aktivt spejlene mod Solen og fokuserer sollys på rør (modtagere), der løber langs spejlene. Rørene, som indeholder den varme væske, placeres sædvanligvis i trug, der ligger langs spejlets brændpunkt, selvom nogle gange er et enkelt rør placeret over flere spejle.

En anden slags CSP bruger en spejlfad snarere som en stor parabol. For at minimere omkostningerne er skålen ikke en enkelt struktur, men består normalt af mange mindre flade spejle. Den buede overflade leder og koncentrerer sollys på en termisk modtager, som absorberer og opsamler varmen. Den varme væske opvarmer en gas i en version af den klassiske Stirling-motor, der flytter stemplerne for at skabe mekanisk kraft, som driver en generator.

Endelig er der "power tower-systemer", som bruger et stort felt af flade solsporende spejle. Kendt som heliostater, de fokuserer og koncentrerer sollys på en modtager i toppen af ​​et tårn. Som med de andre CSP'er genererer en varmeoverførselsvæske opvarmet i modtageren damp til at drive en turbine. De fleste bruger smeltede salte som en varmeoverførselsvæske, der kan lagre energi til brug om natten eller når det er overskyet.

Blandede formuer

Der var mere end 90 CSP'er i drift rundt om i verden ved udgangen af ​​2021, hvor Spanien og USA tegner sig for over halvdelen af ​​den globalt installerede kapacitet på 6.4 GW. Eksempler omfatter 110 MW Halvmåne klitter anlæg i Nevada (som bruger smeltet salt) og 394 MW Ivanpah projekt i Californien (som kører på vand). Det smukke ved CSP'er er, at de alle er meget effektive. Power-tårnsystemer (hvor væsken er på 250–565 °C) kan omdanne op til 35 % af al solenergi til elektricitet, mens parabolsystemer (kører ved 550–750 °C) kan være op til 34 % effektive.

Ifølge en 2021-rapport fra International Renweable Energy Association (IREA), de udjævnede omkostninger til elektricitet (LCOE) – en slags gennemsnitlige nettoomkostninger – for CSP'er er faldet kraftigt i de seneste år. I tiåret frem til 2020 faldt den globale vægtede gennemsnitlige LCOE for nyligt idriftsatte CSP'er-anlæg med 70 % fra $0.361/kWh til $0.107/kWh. Reduktionerne er i høj grad drevet af, at disse anlæg kan arbejde ved stadig højere temperaturer, hvilket reducerer lageromkostningerne og gør, at de kan køre i længere perioder.

Det hele handler om pengene. Hvorfor tilsyneladende gode teknologiske løsninger nogle gange kan fejle

For anlæg idriftsat mellem 2016 og 2020 fandt IRENA-rapporten, at omkring fire femtedele havde mindst fire timers opbevaring, mens 35% havde otte timer eller mere. Denne tendens forventes at accelerere endnu mere, idet IRENA allerede har konstateret, at den gennemsnitlige lagringstid var steget fra 4.7 timer for projekter idriftsat i 2020 til 17.5 timer for dem, der blev idriftsat det følgende år. Den gennemsnitlige CSP-projektstørrelse i 2021 var respektable 110 MW.

Omkostningsproblemer

Men CSP-systemer er ikke perfekte. De bruger masser af vand, og det er ikke billigt at holde spejlene rene, hvilket er vigtigt, hvis du vil holde deres effektivitet høj. Og disse systemer fungerer selvfølgelig kun godt, hvis der er masser af sollys, hvilket gør dem upraktiske i mange dele af verden. Hvad mere er, er prisen på rivaliserende vedvarende energikilder faldet.

Ifølge IRENA er LCOE for solceller faldet med 88% siden 2010 til $0.08/kWh, mens vindkraft på land er faldet med 68% i løbet af det tidsrum til $0.033/kWh, og havvind er faldet med 60% til $0.075/kWh. På trods af det seneste prisfald er CSP fortsat meget højere på $0.107/kWh. Det får CSP til at se uøkonomisk ud, selvom dette overskriftstal inkluderer omkostningerne ved at opbevare energien, som er udeladt fra de andre LCOE-numre.

Trods alt løftet halter koncentrerede solenergisystemer langt bagefter konventionelle solcellepaneler

Alligevel, trods alt løftet, halter CSP'er langt bagefter konventionelle solcellepaneler, som havde en samlet installeret kapacitet på 957 GW i 2021. Solcelleanlæg er simpelthen sådan en nem og skalerbar teknologi, selvfølgelig forudsat at du kan lagre energien i batterier . I betragtning af den enorme mængde arbejde, der går med at udvikle batterier til elektriske køretøjer, er jeg sikker på, at solcelleanlæg vil give CSP med termisk lagring en chance for pengene i løbet af de næste 20 år.

Som IRENA 21-rapporten konkluderer: "I fravær af stærk global politisk støtte til CSP er markedet fortsat lille og pipelinen for nye projekter uambitiøs". Det synes jeg er skuffende i betragtning af det bemærkelsesværdige fald i omkostningerne for CSP siden 2010 og dets evne til at levere strøm 24/7 i solrige områder til en rimelig pris. Desværre handler energiproduktion kun om økonomi - og CSP spiller altid ind på omkostningerne.

Men måske er alt ikke tabt. For det første kan de nødvendige batterier til solceller stige i pris, da de kræver sjældne materialer, der en dag kan blive dyre. For det andet tyder forskning på, at varmen lagret i CSP'er kan bruges til at producere en række "grønne brændstoffer", såsom brint eller ammoniak. Måske kan CSP'er en dag endda arbejde i partnerskab med deres nemesis - det flade solcellepanel - for at producere elektricitet og brændstof døgnet rundt.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/