ทำไมคุณควรเน้นรูปแบบนี้ของพลังงานแสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่สามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ดีมาก ซึ่งแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบแผงแบน (PV) ในปัจจุบันมีราคาถูก มีประสิทธิภาพ ใช้งานได้ยาวนาน และมีจำนวนมาก อย่างที่ฉันพูดถึงเมื่อเดือนที่แล้วพวกเขามีประสิทธิภาพดีกว่าทางเศรษฐกิจ ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์หัว (CPVs) ซึ่งใช้เลนส์หรือกระจกโค้งเพื่อโฟกัสรังสีดวงอาทิตย์ไปยังเซลล์สุริยะขนาดเล็ก แม้ว่า CPV จะแสดงคำมั่นสัญญาตั้งแต่เนิ่นๆ แต่ทุกวันนี้ก็ดูซับซ้อนและมีราคาแพงเกินกว่าจะประสบความสำเร็จได้

อย่างไรก็ตาม ยังมีพลังงานแสงอาทิตย์อีกประเภทหนึ่งที่ฉันพบว่าน่าตื่นเต้น ซึ่งใช้แสงอาทิตย์เพื่อทำให้ของเหลวที่กักเก็บความร้อนอุ่นขึ้น ของไหลร้อนสามารถใช้ต้มน้ำได้ โดยไอน้ำที่ได้จะขับกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า รู้จักกันในนาม หัวแสงอาทิตย์ (CSP), มันเป็นเศรษฐกิจขนาดใหญ่เท่านั้น แต่มีข้อดีอย่างหนึ่งอย่างมาก เนื่องจากของเหลวใน CSP สามารถเก็บไว้ได้ พลังงานจึงสามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้แม้ในเวลาที่ดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสง

พลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นมีข้อได้เปรียบอย่างมากอย่างหนึ่ง: พลังงานสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้แม้ในเวลาที่ดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสง

จากการวิเคราะห์เพื่อบรรลุเป้าหมายของ ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาCSP สามประเภทหลักได้รับการทดสอบในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ประการแรกมี ระบบหัวเชิงเส้นซึ่งใช้กระจกยาวรูปตัว U เพื่อรวบรวมพลังงานของดวงอาทิตย์ มอเตอร์จะเอียงกระจกเข้าหาดวงอาทิตย์อย่างแข็งขัน โดยเน้นแสงอาทิตย์ไปยังท่อ (ตัวรับ) ที่วิ่งไปตามความยาวของกระจก หลอดที่บรรจุของเหลวร้อนมักจะวางไว้ในรางที่วางตามแนวโฟกัสของกระจก แม้ว่าบางครั้งจะมีหลอดเดียววางอยู่เหนือกระจกหลายบานก็ตาม

CSP ประเภทอื่นใช้ a จานกระจก เหมือนจานดาวเทียมขนาดใหญ่ เพื่อลดต้นทุน จานไม่ใช่โครงสร้างเดียว แต่มักจะประกอบด้วยกระจกแบนขนาดเล็กหลายบาน พื้นผิวโค้งจะกำหนดทิศทางและรวมแสงอาทิตย์ไปยังตัวรับความร้อน ซึ่งจะดูดซับและเก็บความร้อนไว้ ของไหลร้อนจะทำให้ก๊าซร้อนขึ้นในเครื่องยนต์สเตอร์ลิงรุ่นคลาสสิก โดยลูกสูบเคลื่อนที่เพื่อสร้างกำลังเชิงกลซึ่งขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในที่สุดก็มี “ระบบเสาไฟฟ้า”ซึ่งใช้กระจกแบนราบขนาดใหญ่สำหรับติดตามดวงอาทิตย์ รู้จักกันในชื่อเฮลิโอสแตท พวกมันโฟกัสและรวมแสงอาทิตย์ไปยังเครื่องรับที่ด้านบนสุดของหอคอย เช่นเดียวกับ CSP อื่นๆ ของเหลวถ่ายเทความร้อนที่ได้รับความร้อนในเครื่องรับจะสร้างไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนกังหัน ส่วนใหญ่ใช้เกลือหลอมเหลวเป็นของเหลวถ่ายเทความร้อนที่สามารถเก็บพลังงานไว้ใช้ในเวลากลางคืนหรือเมื่อมีเมฆมาก

โชคชะตาผสม

มี CSP มากกว่า 90 แห่งที่เปิดดำเนินการทั่วโลกภายในสิ้นปี 2021 โดยสเปนและสหรัฐอเมริกามีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่าครึ่งหนึ่งทั่วโลกที่ 6.4 กิกะวัตต์ ตัวอย่าง ได้แก่ 110 เมกะวัตต์ เครสเซนต์ดูนส์ โรงงานในเนวาดา (ซึ่งใช้เกลือหลอมเหลว) และ 394 เมกะวัตต์ โครงการ Ivanpah ในแคลิฟอร์เนีย (ซึ่งไหลบนน้ำ) ความสวยงามของ CSP คือพวกมันทั้งหมดมีประสิทธิภาพสูง ระบบ Power-Tower (ที่ของไหลอยู่ที่ 250–565 °C) สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้มากถึง 35% ในขณะที่ระบบจาน (ทำงานที่ 550–750 °C) อาจมีประสิทธิภาพเกิน 34%

ตามที่ รายงานปี 2021 จากสมาคมพลังงานหมุนเวียนระหว่างประเทศ (IREA) ค่าไฟฟ้าปรับระดับ (LCOE) ซึ่งเป็นต้นทุนสุทธิเฉลี่ยชนิดหนึ่งของ CSP ได้ลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในช่วงทศวรรษจนถึงปี 2020 ค่า LCOE เฉลี่ยถ่วงน้ำหนักทั่วโลกของโรงงาน CSP ที่เพิ่งสร้างใหม่ลดลง 70% จาก 0.361 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง เป็น 0.107 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง การลดลงดังกล่าวมีสาเหตุหลักมาจากการที่โรงงานเหล่านี้สามารถทำงานได้ในอุณหภูมิที่สูงกว่าเดิม ซึ่งช่วยลดต้นทุนการจัดเก็บและทำให้สามารถทำงานได้เป็นระยะเวลานานขึ้น

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับเงิน เหตุใดโซลูชันทางเทคโนโลยีที่ดูเหมือนจะยอดเยี่ยมจึงล้มเหลวในบางครั้ง

สำหรับโรงงานที่เริ่มดำเนินการระหว่างปี 2016 ถึง 2020 รายงานของ IRENA พบว่าประมาณ 35 ใน 4.7 มีเวลาจัดเก็บอย่างน้อย 2020 ชั่วโมง ในขณะที่ 17.5% มี 2021 ชั่วโมงขึ้นไป แนวโน้มนี้คาดว่าจะเร่งตัวยิ่งขึ้น โดย IRENA พบว่าเวลาจัดเก็บเฉลี่ยเพิ่มขึ้นจาก 110 ชั่วโมงสำหรับโครงการที่ว่าจ้างในปี XNUMX เป็น XNUMX ชั่วโมงสำหรับโครงการที่ได้รับมอบหมายในปีถัดไป ขนาดโครงการ CSP เฉลี่ยในปี XNUMX อยู่ที่ XNUMX เมกะวัตต์

ความกังวลเรื่องค่าใช้จ่าย

แต่ระบบ CSP นั้นไม่สมบูรณ์แบบ พวกเขาใช้น้ำจำนวนมากและการรักษากระจกให้สะอาดก็ไม่ใช่เรื่องถูก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญหากคุณต้องการรักษาประสิทธิภาพไว้ให้สูง และแน่นอนว่าระบบเหล่านี้จะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อมีแสงแดดมากเท่านั้น ซึ่งทำให้ใช้งานไม่ได้ในหลายส่วนของโลก ยิ่งไปกว่านั้น ต้นทุนของแหล่งพลังงานทดแทนที่เป็นคู่แข่งได้ลดลงอย่างมาก

จากข้อมูลของ IRENA ค่า LCOE สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ได้ลดลง 88% ตั้งแต่ปี 2010 มาอยู่ที่ 0.08 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง ขณะที่พลังงานลมบนบกลดลง 68% ในช่วงเวลาดังกล่าวเหลือ 0.033 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง และพลังงานลมนอกชายฝั่งลดลง 60% เป็น 0.075 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง แม้ว่าราคาจะลดลงเมื่อเร็วๆ นี้ แต่ CSP ยังคงสูงขึ้นมากที่ 0.107 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง ทำให้ CSP ดูไม่ประหยัด แม้ว่าตัวเลขพาดหัวนี้จะรวมค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บพลังงาน ซึ่งไม่รวมอยู่ในตัวเลข LCOE อื่นๆ

สำหรับสัญญาทั้งหมด ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นยังล้าหลังกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบธรรมดามาก

ถึงกระนั้น สำหรับคำมั่นสัญญาทั้งหมด CSP ยังล้าหลังกว่าแผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 957 กิกะวัตต์ในปี 2021 เซลล์แสงอาทิตย์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานง่ายและปรับขนาดได้ โดยแน่นอนว่าคุณสามารถเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ได้ . จากงานจำนวนมากในการพัฒนาแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ฉันมั่นใจว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะทำให้ CSP มีที่เก็บความร้อนที่คุ้มค่ากับเงินที่จ่ายไปในอีก 20 ปีข้างหน้า

ดังที่รายงาน IRENA 21 สรุป: "หากไม่มีการสนับสนุนนโยบายทั่วโลกที่แข็งแกร่งสำหรับ CSP ตลาดยังคงมีขนาดเล็กและไปป์ไลน์สำหรับโครงการใหม่ที่ไม่มีความทะเยอทะยาน" ฉันพบว่าน่าผิดหวังเนื่องจากต้นทุนที่ลดลงอย่างมากสำหรับ CSP ตั้งแต่ปี 2010 และความสามารถในการจ่ายพลังงานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในพื้นที่ที่มีแดดจัดในราคาที่สมเหตุสมผล น่าเศร้าที่การผลิตพลังงานเป็นเรื่องของเศรษฐศาสตร์ และ CSP มักจะเล่นตามต้นทุนเสมอ

แต่บางทีทั้งหมดอาจไม่สูญหายไป ประการแรก แบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อาจมีราคาพุ่งสูง เนื่องจากต้องใช้วัสดุที่หายาก ซึ่งวันหนึ่งอาจมีราคาสูง ประการที่สอง การวิจัยชี้ให้เห็นว่าความร้อนที่เก็บไว้ใน CSPs สามารถใช้เพื่อผลิต "เชื้อเพลิงสีเขียว" ได้หลายชนิด เช่น ไฮโดรเจนหรือ สารแอมโมเนีย. บางทีวันหนึ่ง CSP อาจทำงานร่วมกับศัตรูคู่อาฆาตของพวกเขา นั่นคือแผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์แบบแบน เพื่อผลิตไฟฟ้าและเชื้อเพลิงตลอดเวลา

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/