Waarom u zich moet concentreren op deze vorm van zonne-energie

Moderne zonnecellen zijn zo goed in het omzetten van zonlicht in elektriciteit dat de hedendaagse flat-panel fotovoltaïsche cellen (PV's) goedkoop, efficiënt, duurzaam en overvloedig zijn. Zoals ik vorige maand al zei, presteren ze economisch beter concentrator fotovoltaïsche zonne-energie (CPV's), die lenzen of gebogen spiegels gebruiken om de zonnestralen op kleine zonnecellen te focussen. Ondanks dat ze in het begin veelbelovend waren, lijken CPV's tegenwoordig veel te ingewikkeld en te duur om te slagen.

Er is echter een andere vorm van zonne-energie die ik opwindend vind, die zonlicht gebruikt om een ​​warmtevasthoudende vloeistof op te warmen. De hete vloeistof kan worden gebruikt om water te koken, waarbij de resulterende stoom een ​​turbine aandrijft om elektriciteit op te wekken. Bekend als concentrator zonne-energie (CSP), het is pas echt economisch op grote schaal, maar heeft één enorm voordeel. Doordat de vloeistoffen in CSP kunnen worden opgeslagen, kan de energie ook worden omgezet in elektriciteit als de zon niet schijnt.

Geconcentreerde zonne-energie heeft één groot voordeel: de energie kan ook worden omgezet in elektriciteit als de zon niet schijnt

Volgens de Amerikaans nationaal laboratorium voor hernieuwbare energie, zijn er in de loop der jaren drie hoofdtypen CSP getest. Eerst zijn er lineaire concentratorsystemen, die lange U-vormige spiegels gebruiken om de energie van de zon op te vangen. Motoren kantelen de spiegels actief in de richting van de zon, waardoor het zonlicht op buizen (ontvangers) wordt gericht die over de lengte van de spiegels lopen. De buizen, die de hete vloeistof bevatten, worden meestal in troggen geplaatst die langs de brandlijn van de spiegel liggen, hoewel soms een enkele buis boven meerdere spiegels wordt geplaatst.

Een ander soort CSP gebruikt een gespiegelde schaal eerder als een grote schotelantenne. Om de kosten te minimaliseren, bestaat de schotel niet uit één enkele structuur, maar bestaat deze meestal uit veel kleinere platte spiegels. Het gebogen oppervlak richt en concentreert zonlicht op een thermische ontvanger, die de warmte absorbeert en opvangt. De hete vloeistof verwarmt een gas in een versie van de klassieke Stirling-motor, waarbij zuigers worden bewogen om mechanische kracht te creëren, die een generator aandrijft.

Eindelijk zijn er "power tower-systemen", die een groot veld van platte, zonvolgende spiegels gebruiken. Bekend als heliostaten, focussen en concentreren ze zonlicht op een ontvanger op de top van een toren. Net als bij de andere CSP's genereert een warmteoverdrachtsvloeistof die in de ontvanger wordt verwarmd stoom om een ​​turbine aan te drijven. De meesten gebruiken gesmolten zouten als een warmteoverdrachtsvloeistof die energie kan opslaan voor gebruik 's nachts of als het bewolkt is.

gemengde fortuinen

Eind 90 waren er wereldwijd meer dan 2021 CSP's in bedrijf, waarbij Spanje en de VS goed waren voor meer dan de helft van de wereldwijd geïnstalleerde capaciteit van 6.4 GW. Voorbeelden hiervan zijn de 110 MW Halve maan duinen faciliteit in Nevada (die gesmolten zout gebruikt) en de 394 MW Ivanpah-project in Californië (dat op water loopt). Het mooie van CSP's is dat ze allemaal zeer efficiënt zijn. Power-tower-systemen (waar de vloeistof een temperatuur heeft van 250-565 °C) kunnen tot 35% van alle zonne-energie omzetten in elektriciteit, terwijl schotelsystemen (die draaien op 550-750 °C) tot wel 34% efficiënt kunnen zijn.

Think een rapport uit 2021 van de International Renweable Energy Association (IREA) zijn de levelized cost of elektriciteits (LCOE) – een soort gemiddelde nettokosten – van CSP's de afgelopen jaren sterk gedaald. In het decennium tot 2020 daalde de wereldwijde gewogen gemiddelde LCOE van nieuw in gebruik genomen CSP-fabrieken met 70% van $ 0.361/kWh naar $ 0.107/kWh. De reducties zijn grotendeels toe te schrijven aan het feit dat deze centrales bij steeds hogere temperaturen kunnen werken, waardoor de opslagkosten dalen en ze langer kunnen draaien.

Het gaat allemaal om het geld. Waarom ogenschijnlijk geweldige technologische oplossingen soms kunnen mislukken

Voor fabrieken die tussen 2016 en 2020 in gebruik zijn genomen, bleek uit het IRENA-rapport dat ongeveer vier vijfde minstens vier uur opslag had, terwijl 35% acht uur of meer had. Deze trend zal naar verwachting nog verder versnellen nu IRENA al constateerde dat de gemiddelde opslagtijd was gestegen van 4.7 uur voor projecten die in 2020 in gebruik werden genomen tot 17.5 uur voor projecten die het volgende jaar in gebruik werden genomen. De gemiddelde CSP-projectomvang in 2021 was een respectabele 110 MW.

Kosten zorgen

Maar CSP-systemen zijn niet perfect. Ze gebruiken veel water en het is niet goedkoop om de spiegels schoon te houden, wat essentieel is als je hun efficiëntie hoog wilt houden. En natuurlijk werken deze systemen alleen goed als er veel zonlicht is, waardoor ze in veel delen van de wereld onpraktisch zijn. Bovendien zijn de kosten van concurrerende hernieuwbare energiebronnen sterk gedaald.

Volgens IRENA is de LCOE voor zon-PV sinds 88 met 2010% gedaald tot $ 0.08/kWh, terwijl windenergie op land in die tijd met 68% is gedaald tot $ 0.033/kWh en windenergie op zee met 60% is gedaald tot $ 0.075/kWh. Ondanks de recente prijsdaling blijft CSP veel hoger op $ 0.107/kWh. Het maakt CSP oneconomisch, hoewel dit hoofdcijfer de kosten omvat van het opslaan van de energie, die is weggelaten uit de andere LCOE-nummers.

Ondanks alle beloften blijven geconcentreerde zonne-energiesystemen ver achter bij conventionele fotovoltaïsche zonnepanelen

Ondanks alle beloften lopen CSP's ver achter op conventionele zonnepanelen, die in 957 een totaal geïnstalleerd vermogen van 2021 GW hadden. Zonne-PV's zijn gewoon zo'n gemakkelijke en schaalbare technologie, op voorwaarde natuurlijk dat je de energie in batterijen kunt opslaan . Gezien de enorme hoeveelheid werk die wordt gestoken in het ontwikkelen van batterijen voor elektrische voertuigen, ben ik er zeker van dat zonne-PV CSP de komende 20 jaar een run voor zijn geld zal geven met thermische opslag.

Zoals het IRENA 21-rapport concludeert: "Bij gebrek aan sterke wereldwijde beleidsondersteuning voor CSP, blijft de markt klein en de pijplijn voor nieuwe projecten niet ambitieus". Dat vind ik teleurstellend, gezien de opmerkelijke kostendaling voor CSP sinds 2010 en de mogelijkheid om 24/7 regelbare stroom te leveren in zonnige gebieden tegen een redelijke prijs. Helaas draait het bij de productie van energie allemaal om de economie - en CSP speelt altijd een inhaalslag op de kosten.

Maar misschien is niet alles verloren. Ten eerste kunnen de batterijen die nodig zijn voor zonne-PV in prijs stijgen, omdat ze zeldzame materialen nodig hebben die op een dag duur kunnen worden. Ten tweede suggereert onderzoek dat de warmte die is opgeslagen in CSP's kan worden gebruikt om een ​​reeks "groene brandstoffen" te produceren, zoals waterstof of ammonia. Misschien werken CSP's op een dag zelfs samen met hun aartsvijand - het platte zonne-PV-paneel - om XNUMX uur per dag elektriciteit en brandstof te produceren.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/