De ce ar trebui să vă concentrați asupra acestei forme de energie solară

Celulele solare moderne sunt atât de bune în transformarea razelor solare în electricitate, încât sistemele fotovoltaice cu ecran plat (PV) de astăzi sunt ieftine, eficiente, de lungă durată și abundente. După cum am menționat luna trecută, acestea depășesc din punct de vedere economic concentrator fotovoltaic (CPV), care folosesc lentile sau oglinzi curbate pentru a focaliza razele Soarelui asupra celulelor solare minuscule. În ciuda faptului că au fost foarte promițătoare, CPV-urile astăzi par mult prea complicate și costisitoare pentru a reuși.

Există, totuși, un alt tip de energie solară care mi se pare incitant, care folosește lumina soarelui pentru a încălzi un lichid care reține căldura. Lichidul fierbinte poate fi folosit pentru a fierbe apa, aburul rezultat conducând o turbină pentru a genera electricitate. Cunoscut ca concentrator de energie solară (CSP), este doar cu adevărat economic la scară largă, dar are un avantaj uriaș. Deoarece lichidele din CSP pot fi stocate, energia poate fi convertită în electricitate chiar și atunci când Soarele nu strălucește.

Energia solară concentrată are un avantaj imens: energia poate fi transformată în electricitate chiar și atunci când Soarele nu strălucește

Potrivit Laboratorul național de energie regenerabilă din SUA, trei tipuri principale de CSP au fost testate de-a lungul anilor. Mai întâi sunt sisteme concentratoare liniare, care folosesc oglinzi lungi în formă de U pentru a colecta energia Soarelui. Motoarele înclină în mod activ oglinzile spre Soare, concentrând lumina soarelui asupra tuburilor (receptoare) care parcurg lungimea oglinzilor. Tuburile, care conțin fluidul fierbinte, sunt de obicei plasate în jgheaburi situate de-a lungul liniei focale a oglinzii, deși uneori un singur tub este plasat deasupra mai multor oglinzi.

Un alt tip de CSP utilizează a farfurie cu oglindă mai degrabă ca o antenă satelit mare. Pentru a minimiza costurile, vasul nu este o singură structură, ci este de obicei alcătuit din multe oglinzi plate mai mici. Suprafața curbată direcționează și concentrează lumina solară pe un receptor termic, care absoarbe și colectează căldura. Lichidul fierbinte încălzește un gaz într-o versiune a motorului clasic Stirling, mișcând pistoanele pentru a crea putere mecanică, care antrenează un generator.

În cele din urmă există „sisteme de turnuri electrice”, care utilizează un câmp mare de oglinzi plate, care urmăresc soarele. Cunoscute sub numele de heliostate, ele concentrează și concentrează lumina soarelui pe un receptor aflat în vârful unui turn. Ca și în cazul celorlalte CSP, un fluid de transfer de căldură încălzit în receptor generează abur pentru a conduce o turbină. Majoritatea folosesc săruri topite ca fluid de transfer de căldură care poate stoca energie pentru utilizare pe timp de noapte sau când este tulbure.

Averi mixte

Până la sfârșitul anului 90, existau peste 2021 de CSP-uri în funcțiune în întreaga lume, Spania și SUA reprezentând peste jumătate din capacitatea instalată la nivel global de 6.4 GW. Exemplele includ cei 110 MW Dunele Crescent instalația din Nevada (care folosește sare topită) și cea de 394 MW Proiectul Ivanpah în California (care merge pe apă). Frumusețea CSP-urilor este că toate sunt extrem de eficiente. Sistemele cu turnuri electrice (unde fluidul este la 250–565 °C) pot converti până la 35% din toată energia solară în electricitate, în timp ce sistemele antene (funcționând la 550–750 °C) pot fi prea eficiente cu până la 34%.

În conformitate cu un raport din 2021 al Asociației Internaționale pentru Energie Regenerabilă (IREA), costul nivelat al energiei electrice (LCOE) – un fel de cost mediu net – al CSP-urilor a scăzut brusc în ultimii ani. În deceniul până în 2020, LCOE medie ponderată globală a centralelor CSP nou puse în funcțiune a scăzut cu 70% de la 0.361 USD/kWh la 0.107 USD/kWh. Reducerile au fost determinate în mare măsură de faptul că aceste centrale pot funcționa la temperaturi din ce în ce mai ridicate, ceea ce reduce costurile de depozitare și le permite să funcționeze pe perioade mai lungi.

Totul tine de bani. De ce soluțiile tehnologice aparent grozave pot eșua uneori

Pentru centralele puse în funcțiune între 2016 și 2020, raportul IRENA a constatat că aproximativ patru cincimi au avut cel puțin patru ore de depozitare, în timp ce 35% au avut opt ​​ore sau mai mult. Se așteaptă că această tendință se va accelera și mai mult, IRENA constatând deja că timpul mediu de stocare a crescut de la 4.7 ore pentru proiectele puse în funcțiune în 2020 la 17.5 ore pentru cele puse în funcțiune în anul următor. Dimensiunea medie a proiectului CSP în 2021 a fost de 110 MW.

Preocupări legate de costuri

Dar sistemele CSP nu sunt perfecte. Folosesc multă apă și nu este ieftin să păstrați oglinzile curate, ceea ce este vital dacă doriți să mențineți eficiența lor ridicată. Și, desigur, aceste sisteme funcționează bine doar dacă există multă lumină solară, ceea ce le face imposibile în multe părți ale lumii. În plus, costul surselor de energie regenerabile rivale a scăzut.

Potrivit IRENA, LCOE pentru solar fotovoltaic a scăzut cu 88% din 2010 la 0.08 USD/kWh, în timp ce energia eoliană de pe uscat a scăzut cu 68% în acest timp, la 0.033 USD/kWh, iar energia eoliană offshore a scăzut cu 60%, la 0.075 USD/kWh. În ciuda scăderii recente a prețului, CSP rămâne mult mai mare la 0.107 USD/kWh. Face ca CSP să pară neeconomic, deși această cifră principală include costul de stocare a energiei, care este omis din celelalte numere LCOE.

Cu toate promisiunile, sistemele de energie solară concentrată rămân cu mult în urma panourilor solare fotovoltaice convenționale

Totuși, cu toate promisiunile, CSP-urile rămân cu mult în urma panourilor solare fotovoltaice convenționale, care aveau o capacitate totală instalată de 957 GW în 2021. Solarele fotovoltaice sunt pur și simplu o tehnologie atât de ușoară și scalabilă, cu condiția, desigur, să poți stoca energia în baterii. . Având în vedere cantitatea uriașă de muncă depusă în dezvoltarea bateriilor pentru vehicule electrice, sunt sigur că solar fotovoltaic va oferi CSP cu stocare termică o treabă pentru banii săi în următorii 20 de ani.

După cum concluzionează raportul IRENA 21: „În absența unei politici globale puternice pentru CSP, piața rămâne mică și canalul pentru noi proiecte lipsit de ambiție”. Mi se pare dezamăgitor, având în vedere scăderea remarcabilă a costurilor pentru CSP din 2010 și capacitatea sa de a furniza energie dispecerabilă 24/7 în zone însorite la un preț rezonabil. Din păcate, producția de energie ține de economie – iar CSP joacă mereu la un nivel de recuperare a costurilor.

Dar poate că nu totul este pierdut. În primul rând, bateriile necesare pentru fotovoltaice solare ar putea crește în preț, deoarece necesită materiale rare care ar putea deveni într-o zi costisitoare. În al doilea rând, cercetările sugerează că căldura stocată în CSP ar putea fi utilizată pentru a produce o serie de „combustibili verzi”, cum ar fi hidrogenul sau amoniac. Poate că CSP-urile ar putea chiar să lucreze într-o zi în parteneriat cu nemesisul lor – panoul solar fotovoltaic plat – pentru a produce energie electrică și combustibil non-stop.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/