Miksi sinun pitäisi keskittyä tähän aurinkoenergian muotoon

Nykyaikaiset aurinkokennot ovat niin hyviä muuntamaan auringonvaloa sähköksi, että nykyiset litteät aurinkosähköt (PV:t) ovat halpoja, tehokkaita, pitkäikäisiä ja runsaasti. Kuten viime kuussa mainitsin, ne ovat taloudellisesti parempia keskittimen aurinkosähkö (CPV), jotka käyttävät linssejä tai kaarevia peilejä kohdistamaan auringonsäteet pieniin aurinkokennoihin. Huolimatta paljon varhaisesta lupauksesta, CPV:t vaikuttavat nykyään aivan liian monimutkaisilta ja kalliilta menestyäkseen.

On kuitenkin toinenkin mielestäni jännittävä aurinkovoima, joka käyttää auringonvaloa lämpöä pidättävän nesteen lämmittämiseen. Kuumaa nestettä voidaan käyttää veden keittämiseen, jolloin tuloksena oleva höyry käyttää turbiinia sähkön tuottamiseen. Tunnetaan keskitin aurinkovoima (CSP), se on vain todella taloudellinen suuressa mittakaavassa, mutta sillä on yksi valtava etu. Koska CSP:ssä olevat nesteet voidaan varastoida, energia voidaan muuntaa sähköksi, vaikka aurinko ei paista.

Keskitetyllä aurinkovoimalla on yksi valtava etu: energia voidaan muuntaa sähköksi, vaikka aurinko ei paista

Mukaan Yhdysvaltain kansallinen uusiutuvan energian laboratorio, kolmea päätyyppiä CSP on testattu vuosien varrella. Ensin niitä on lineaariset keskitinjärjestelmät, jotka käyttävät pitkiä U-muotoisia peilejä keräämään Auringon energiaa. Moottorit kallistavat peilejä aktiivisesti kohti aurinkoa ja kohdistavat auringonvalon putkiin (vastaanottimiin), jotka kulkevat peilien pituudella. Kuuman nesteen sisältävät putket sijoitetaan yleensä peilin polttolinjaa pitkin oleviin kouruihin, vaikka joskus yksi putki sijoitetaan useiden peilien yläpuolelle.

Toinen CSP-tyyppi käyttää a peilattu astia pikemminkin kuin iso satelliittiantenni. Kustannusten minimoimiseksi astia ei ole yksittäinen rakenne, vaan se koostuu yleensä useista pienemmistä litteistä peileistä. Kaareva pinta ohjaa ja keskittää auringonvalon lämpövastaanottimeen, joka imee ja kerää lämpöä. Kuuma neste lämmittää kaasua klassisen Stirling-moottorin versiossa liikuttamalla mäntiä generaattoria käyttävän mekaanisen voiman luomiseksi.

Viimeinkin on "voimatornijärjestelmät", joissa käytetään laajaa pinta-alaa tasaisia, aurinkoa jäljittäviä peilejä. Heliostaatteina tunnetut ne keskittävät ja keskittävät auringonvalon tornin huipulla olevaan vastaanottimeen. Kuten muissakin CSP:issä, vastaanottimessa lämmitetty lämmönsiirtoneste tuottaa höyryä turbiinin käyttämiseksi. Useimmat käyttävät sulaa suolaa lämmönsiirtonesteenä, joka voi varastoida energiaa käytettäväksi yöllä tai pilvisellä säällä.

Sekalaiset omaisuudet

Vuoden 90 loppuun mennessä ympäri maailmaa oli toiminnassa yli 2021 CSP:tä, ja Espanjan ja Yhdysvaltojen osuus maailmanlaajuisesti asennetusta 6.4 GW:n kapasiteetista oli yli puolet. Esimerkkejä ovat 110 MW Puolikuun dyynit Nevadassa sijaitseva laitos (jossa käytetään sulaa suolaa) ja 394 MW Ivanpah-projekti Kaliforniassa (joka kulkee veden päällä). CSP:iden kauneus on, että ne kaikki ovat erittäin tehokkaita. Voimatornijärjestelmät (joissa nesteen lämpötila on 250–565 °C) voivat muuntaa jopa 35 % kaikesta aurinkoenergiasta sähköksi, kun taas astiajärjestelmät (joissa lämpötila on 550–750 °C) voivat olla jopa 34 % tehokkaita.

Mukaan Kansainvälisen uusiutuvan energian järjestön 2021 raportti (IREA), CSP:n tasoitettu sähkön hinta (LCOE) – eräänlainen keskimääräinen nettokustannus – on laskenut jyrkästi viime vuosina. Vuoteen 2020 ulottuvan vuosikymmenen aikana uusien käyttöön otettujen CSP-laitosten maailmanlaajuinen painotettu keskimääräinen LCOE putosi 70 % 0.361 dollarista/kWh arvoon 0.107 dollaria/kWh. Vähennykset johtuvat suurelta osin siitä, että nämä laitokset voivat toimia yhä korkeammissa lämpötiloissa, mikä vähentää varastointikustannuksia ja mahdollistaa niiden käytön pidempään.

Kaikki on kiinni rahasta. Miksi näennäisesti näyttävät tekniset ratkaisut voivat joskus epäonnistua

Vuosina 2016–2020 käyttöönotetuista laitoksista IRENA-raportin mukaan noin neljällä viidesosalla oli vähintään neljä tuntia varastointia, kun taas 35 prosentilla vähintään kahdeksan tuntia. Tämän suuntauksen odotetaan kiihtyvän entisestään, kun IRENA on jo havainnut, että keskimääräinen säilytysaika oli noussut vuonna 4.7 käyttöön otettujen projektien 2020 tunnista 17.5 tuntiin seuraavana vuonna käyttöönotetuissa projekteissa. Keskimääräinen CSP-projektikoko vuonna 2021 oli kunnioitettava 110 MW.

Kustannusongelmat

Mutta CSP-järjestelmät eivät ole täydellisiä. Ne käyttävät paljon vettä, eikä ole halpaa pitää peilit puhtaina, mikä on elintärkeää, jos haluat pitää niiden tehokkuuden korkeana. Ja tietysti nämä järjestelmät toimivat hyvin vain, jos auringonvaloa on paljon, mikä tekee niistä epäkäytännöllisiä monissa osissa maailmaa. Lisäksi kilpailevien uusiutuvien energialähteiden hinnat ovat laskeneet jyrkästi.

IRENAn mukaan aurinkosähkön LCOE on laskenut 88 % vuodesta 2010 0.08 dollariin/kWh, kun taas maatuulivoima on laskenut 68 % tänä aikana 0.033 dollariin/kWh ja merituulivoima on laskenut 60 % 0.075 dollariin/kWh. Äskettäisestä hinnanlaskustaan ​​huolimatta CSP on edelleen paljon korkeampi, 0.107 dollaria/kWh. Se saa CSP:n näyttämään epätaloudelliselta, vaikka tämä otsikkoluku sisältää energian varastointikustannukset, jotka on jätetty pois muista LCOE-luvuista.

Kaikesta lupauksesta huolimatta keskitetyt aurinkosähköjärjestelmät ovat kaukana perinteisistä aurinkosähköpaneeleista

Kaikesta lupauksesta huolimatta CSP:t ovat paljon jäljessä perinteisistä aurinkosähköpaneeleista, joiden asennettu kokonaiskapasiteetti oli 957 GW vuonna 2021. Aurinkosähkölaitteet ovat yksinkertaisesti niin helppoa ja skaalautuvaa tekniikkaa, edellyttäen tietysti, että voit varastoida energiaa akkuihin . Kun otetaan huomioon valtava työmäärä sähköajoneuvojen akkujen kehittämiseen, olen varma, että aurinkosähkö antaa lämpövarastoineen CSP:lle vastinetta rahoilleen seuraavien 20 vuoden aikana.

Kuten IRENA 21 -raportissa todetaan: "Koska CSP:lle ei ole vahvaa maailmanlaajuista poliittista tukea, markkinat ovat edelleen pienet ja uusien hankkeiden suunnitelma kunnianhimoisena". Minusta se on pettymys, kun otetaan huomioon CSP:n kustannusten huomattava lasku vuodesta 2010 lähtien ja sen kyky tarjota lähetettävää virtaa 24/7 aurinkoisilla alueilla kohtuulliseen hintaan. Valitettavasti energian tuotannossa on kyse taloudesta – ja CSP tavoittelee aina kustannuksia.

Mutta ehkä kaikki ei ole menetetty. Ensinnäkin aurinkoenergiaan tarvittavat akut saattavat kallistua, koska ne vaativat harvinaisia ​​materiaaleja, joista saattaa jonakin päivänä tulla kalliita. Toiseksi tutkimukset viittaavat siihen, että CSP:issä varastoitua lämpöä voitaisiin käyttää useiden "vihreiden polttoaineiden" tuottamiseen, kuten vetyä tai ammoniakki. Kenties CSP:t voisivat jonain päivänä jopa tehdä yhteistyötä vihollisensa – litteän aurinkopaneelin – kanssa tuottaakseen sähköä ja polttoainetta kellon ympäri.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/