この形態の太陽光発電に注目すべき理由

現代の太陽電池は、太陽光を電気に変換するのに非常に優れているため、今日のフラットパネル太陽光発電 (PV) は、安価で効率的で、長持ちし、豊富です。 先月もお伝えした通り、彼らは経済的に優れています コンセントレーター太陽光発電 (CPV) は、レンズまたは曲面ミラーを使用して太陽光線を小さな太陽電池に集束させます。 CPV は早い時期から大きな可能性を示していますが、今日の CPV は複雑すぎて成功するには費用がかかりすぎるようです。

しかし、私が面白いと思う別の種類の太陽光発電があります。それは、太陽光を利用して保温液を温めるというものです。 高温の流体を使用して水を沸騰させ、その蒸気でタービンを駆動して発電します。 として知られている 集光型太陽光発電 (CSP)、 大規模な場合は本当に経済的ですが、大きな利点が XNUMX つあります。 CSP 内の液体は貯蔵できるため、太陽が輝いていなくてもエネルギーを電気に変換できます。

集光型太陽光発電には、太陽が輝いていないときでもエネルギーを電気に変換できるという大きな利点があります。

による 米国立再生可能エネルギー研究所、XNUMX つの主なタイプの CSP が長年にわたってテストされてきました。 まず、 リニアコンセントレーターシステム、太陽のエネルギーを収集するために長い U 字型の鏡を使用します。 モーターが鏡を太陽に向けてアクティブに傾け、太陽光を鏡の長さ方向にあるチューブ (受光器) に集束させます。 高温の流体を含むチューブは、通常、ミラーの焦点線に沿って配置されたトラフに配置されますが、単一のチューブが複数のミラーの上に配置されることもあります。

別の種類の CSP では、 鏡皿 むしろ大きな衛星放送受信アンテナのようです。 コストを最小限に抑えるために、ディッシュは単一の構造ではなく、通常、多くの小さな平面ミラーで構成されています。 曲面は太陽光を集熱器に向けて集中させ、熱を吸収して収集します。 古典的なスターリング エンジンのバージョンでは、高温の流体がガスを加熱し、ピストンを動かして発電機を駆動する機械力を生み出します。

最後にあります 「パワータワーシステム」、平らな太陽追跡ミラーの広いフィールドを使用します。 ヘリオスタットとして知られており、タワーの上部にある受光器に太陽光を集中させます。 他の CSP と同様に、レシーバーで加熱された伝熱流体が蒸気を発生させてタービンを駆動します。 ほとんどの場合、溶融塩を熱伝達流体として使用し、夜間や曇りのときにエネルギーを蓄えることができます。

複雑な運命

90 年末までに世界中で 2021 を超える CSP が運用されており、スペインと米国が世界の設置容量 6.4 GW の半分以上を占めています。 例には110 MWが含まれます クレセントデューンズ ネバダ州の施設 (溶融塩を使用) と 394 MW イヴァンパー プロジェクト カリフォルニア州（水上を走る）。 CSP の優れた点は、それらがすべて非常に効率的であることです。 パワー タワー システム (流体が 250 ～ 565 °C の場合) は、すべての太陽エネルギーの最大 35% を電気に変換できますが、ディッシュ システム (550 ～ 750 °C で動作) は効率が 34% も高くなる可能性があります。

による 国際再生可能エネルギー協会による 2021 年のレポート (IREA)、CSP の平均正味コストの一種である均等化電力コスト (LCOE) は、近年急激に低下しています。 2020 年までの 70 年間で、新しく委託された CSP プラントの世界の加重平均 LCOE は、0.361 ドル/kWh から 0.107 ドル/kWh に XNUMX% 下落しました。 この削減は主に、これらのプラントがこれまで以上に高い温度で稼働できるという事実によってもたらされました。これにより、保管コストが削減され、稼働期間が長くなります。

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IRENA のレポートによると、2016 年から 2020 年の間に委託された発電所では、約 35 分の 4.7 が少なくとも 2020 時間の保管があり、17.5% が 2021 時間以上保管されていました。 IRENA は、110 年に委託されたプロジェクトの平均保管時間が XNUMX 時間から、翌年に委託されたプロジェクトでは XNUMX 時間に増加したことをすでに発見しており、この傾向はさらに加速すると予想されます。 XNUMX 年の CSP プロジェクトの平均規模は、かなりの XNUMX MW でした。

コストの懸念

しかし、CSP システムは完璧ではありません。 彼らは大量の水を使用し、鏡をきれいに保つのは安くはありません。これは、鏡の効率を高く保ちたい場合に不可欠です. そしてもちろん、これらのシステムは太陽光が十分にある場合にのみうまく機能するため、世界の多くの地域では実用的ではありません. さらに、競合する再生可能エネルギー源のコストは急落しています。

IRENA によると、太陽光発電の LCOE は 88 年以降 2010% 低下して $0.08/kWh になりましたが、陸上風力発電はその間に 68% 低下して $0.033/kWh になり、洋上風力発電は 60% 低下して $0.075/kWh になりました。 最近の価格の下落にもかかわらず、CSP は 0.107 ドル/kWh とはるかに高いままです。 この見出しの数字には、他の LCOE 数値から省略されているエネルギーを貯蔵するコストが含まれていますが、CSP は経済的ではないように見えます。

すべての約束にもかかわらず、集光型太陽光発電システムは従来の太陽光発電パネルに大きく遅れをとっています

それでも、すべての約束に対して、CSP は、957 年に 2021 GW の総設置容量を持っていた従来の太陽光発電パネルに大きく遅れをとっています。太陽光発電は、もちろんエネルギーをバッテリーに蓄えることができるという条件で、非常に簡単でスケーラブルな技術です。 . 電気自動車用バッテリーの開発に膨大な量の作業が費やされていることを考えると、太陽光発電は、今後 20 年間で蓄熱機能を備えた CSP に有利になると確信しています。

IRENA 21 のレポートは次のように締めくくっています。 2010 年以降の CSP のコストの大幅な低下と、日当たりの良い地域で 24 時間 7 日、手頃な価格でディスパッチ可能な電力を提供できることを考えると、これは残念なことです。 悲しいことに、エネルギー生産は経済性がすべてであり、CSP は常にコストに追いついています。

しかし、おそらくすべてが失われるわけではありません。 第一に、太陽光発電に必要なバッテリーは、いつか高価になる可能性のある希少な材料を必要とするため、価格が急騰する可能性があります. 第 XNUMX に、CSP に蓄えられた熱を使用して、水素や アンモニア. おそらく、CSP はいつの日か宿敵であるフラット ソーラー PV パネルと協力して、XNUMX 時間体制で電力と燃料を生産するようになるかもしれません。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/