Концентрированная солнечная энергия, Wikipedia

Электрическая мощность производится, когда концентрированный свет преобразуется в тепло, которое приводит в действие теплового двигателя (обычно паровые турбины ), подключенных к электрической мощности генератора.

Концентрированной солнечной энергии (также называется концентрации солнечной энергии , концентрированной солнечной тепловой и CSP ) системах используются зеркала или линзы, чтобы сосредоточить большую площадь солнечных лучей, или солнечной тепловой энергии , на небольшой площади. Электрическая мощность производится, когда концентрированный свет преобразуется в тепло, которое приводит в действие теплового двигателя (обычно паровые турбины ), подключенных к электрической мощности генератора.

СКП в настоящее время широко коммерческую и рынок CSP видел около 740 МВт генерирующих мощностей добавлены в период между 2007 и концом 2010 года. Более половины из этого (около 478 МВт) был установлен в 2010 году, в результате чего общее глобальное до 1095 МВт. Испания добавил мощностью 400 МВт в 2010 году, принимая глобальные свинца в общей сложности 632 МВт, в то время как США закончили год с 509 МВт после добавления 78 МВт, в том числе два ископаемых-CSP гибридных растений.

CSP рост будет продолжаться быстрыми темпами. По состоянию на апрель 2011 года, другой 946 МВт находится в стадии строительства в Испании с общей новую мощность 1 789 МВт ожидается, будут введены в эксплуатацию к концу 2013 года. Еще 1,5 ГВт параболического желоба и питания растений башни строились в США, и контракты, подписанные по крайней мере еще 6,2 ГВт. Интерес также отметить, в Северной Африке и на Ближнем Востоке, а также в Индии и Китае. На мировом рынке доминируют параболического желоба растений, на долю которых приходится 90 процентов CSP растений.

СКП не следует путать с концентрированной фотовольтаики (КПВ). В CSP, концентрированный солнечный свет преобразуется в тепло, а затем тепло преобразуется в электричество. В CPV, концентрированный солнечный свет преобразуется непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрических эффект.

История

Легенда гласит, что Архимед использовал «зажигательного стекла», чтобы сосредоточить солнечный свет на вторжение римского флота и отталкивают их от Сиракуз . В 1973 году греческий ученый, д-р Иоаннис Саккас, интересно ли Архимед действительно могли уничтожить римский флот в 212 году до н.э., выстроились около 60 греческих моряков, каждая из которых содержит продолговатое зеркало наконечником, чтобы поймать солнечные лучи и направлять их на смолу покрытых фанеры силуэт 160 метров. Корабль загорелся через несколько минут, однако историки продолжают сомневаться в историю Архимеда.

В 1866 году Огюст Mouchout использованы параболические желоба для производства пара для первой солнечной паровой двигатель. Первый патент на солнечные коллекторы были получены Итальянец Алессандро Battaglia в Генуе, Италия, в 1886 году. В течение следующих лет, изобретателей, таких как John Ericsson и Франк Шуман разработанные концентрации солнечной энергии, устройства для орошения, охлаждения и передвижения. В 1913 году Шуман закончил 55 HP параболической солнечной тепловой энергии станции в Maadi, Египте для орошения. Первые солнечные энергосистемы с помощью зеркала блюдом был построен доктором RH Годдард , который был уже хорошо известен своими исследованиями на жидком топливе ракеты и написал статью в 1929 году, в которой он утверждал, что все предыдущие препятствия были рассмотрены.

Профессор Джованни Франция (1911-1980) спроектировал и построил первый концентрированного-солнечная электростанция. который введен в эксплуатацию в Sant’Ilario, недалеко от Генуи, Италия в 1968 году. Этот завод был архитектура концентрированного-солнечный сегодняшний растения с солнечными приемник в центре поля солнечных коллекторов. Завод был способен производить 1 МВт с перегретым паром при 100 бар и 500 градусов по Цельсию. 10 МВт Solar One власть башни был разработан в Южной Калифорнии в 1981 году, но параболического желоба технологии поблизости Солнечной системы генерирования энергии (SEGS), началось в 1984 году, был более работоспособным. 354 МВт SEGS по-прежнему является крупнейшей солнечной электростанции в мире.

Современные технологии

CSP используется для производства электроэнергии (иногда называют солнечной термоэлектричества, обычно генерируется через паром ). Концентрированные-солнечные системы Технология использования зеркал или линз с отслеживанию систем сосредоточить большую площадь солнечных лучей на небольшой площади. Концентрированный свет используется в качестве тепло или в качестве источника тепла для обычных электростанций (солнечных термоэлектричества). Солнечные концентраторы используются в системах CSP часто может также быть использован для обеспечения промышленного процесса нагрева или охлаждения, например, в солнечных кондиционирования воздуха.

Обогатительной технологии существуют в четырех общих формах, а именно параболического желоба , блюда Stirlings , сосредоточившись линейного отражатель Френеля и солнечная башня власти . Несмотря на простоту, эти солнечные концентраторы весьма далеки от теоретического максимума концентрации. для Например, параболические желоба, концентрацией дает около 1/3 от теоретического максимума для проектирования угол принятия , то есть, за те же общие допуски для системы. Подойдя к теоретическому максимуму может быть достигнуто с помощью более сложных концентраторами на основе nonimaging оптики .

Различные типы концентраторов производят различные температуры пика и, соответственно, различной термодинамической эффективности, из-за различий в том, как они отслеживают солнце и фокус света. Новые инновации в технологии CSP являются ведущими системами становится все более и более рентабельной.

Параболические желоба

Параболического желоба состоит из линейного параболического отражателя, который концентрирует свет на приемник расположены вдоль фокальной линии отражателя. Приемник представляет собой трубку, расположенные непосредственно над серединой параболического зеркала и заполнен рабочей жидкостью. Отражатель следует за солнцем в течение светового дня, отслеживая вдоль одной оси. Рабочей жидкости (например, расплавленная соль) нагревают до 150-350 ° С (423-623 К (302-662 ° F)), как она течет через приемник, а затем использовать в качестве источника тепла для энергетики системы. Системы прогиба являются наиболее развитыми CSP технологий. Солнечные системы генерирования энергии (SEGS) растений в Калифорнии, первый в мире коммерческий параболического растений корыто, Acciona в штате Невада Solar One вблизи Боулдер-Сити, штат Невада , и Andasol , первого коммерческого Европы параболического завода корыта являются репрезентативными, наряду с Платформа соляр де Альмерия "с SSPS DCS-испытательной базы в Испании

Закрытые желоба

Закрытые системы желоба используются для получения технологического тепла . Дизайн инкапсулирует солнечной системы в течение парниковых хотел теплице. Теплице создает защищенную среду выдержать элементы, которые могут негативно сказаться на надежности и эффективности солнечной тепловой системы. Легкая изогнутых солнечных отражающих зеркал подвешены к потолку теплицы проводами. Одноосной системой слежения позиционирует зеркала, чтобы получить оптимальное количество солнечного света. Зеркала концентрируют солнечный свет и фокусировать его на сети стационарных стальных труб, также отстранен от теплице структуры. воды осуществляется по всей длине трубы, которые варят для производства пара при интенсивной солнечной радиации применяется. Укрытие зеркала от ветра позволяет им достичь более высоких температур и предотвращает попадание пыли от создания на зеркалах.

Отражатели Френеля

Френеля отражатели сделаны из множества тонких, плоских полос зеркало, чтобы сконцентрировать солнечные лучи на трубах, через который рабочая жидкость перекачивается. Плоские зеркала позволяют более отражающей поверхности в том же объеме пространства, как параболический отражатель, тем самым захватив несколько доступных солнечных лучей, и они гораздо дешевле, чем параболические рефлекторы. Френеля отражатели могут быть использованы в различных ПСУ размера.

Dish Stirling

Блюдо Стирлинга или система блюдо двигателя состоит из автономных параболический отражатель , который концентрирует свет на приемник расположены на координационный центр отражателя. Отражатель отслеживает Солнца по двум осям. Рабочей жидкости в приемнике нагревается до 250-700 ° C (523-973 К (482-1292 ° F)), а затем используется двигатель Стирлинга для выработки электроэнергии. Параболические блюдо системы обеспечивают высокий солнечной в электрическую эффективность среди технологий CSP, и их модульная природа обеспечивает масштабируемость. Stirling Energy Systems (SES) и Science Applications International Corporation (SAIC) блюд в UNLV , и Австралийский национальный университет "с большое блюдо в Канберре , Австралия являются представителями этой технологии. Мировой рекорд для солнечных электрических эффективность была установлена на уровне 31,25% в 2008 году SES блюда в Национальной солнечной тепловой фонда Test (NSTTF).

Солнечная башня энергии

Солнечная башня власти состоит из массива двойной осью отражателя слежения ( гелиостатов ), которые концентрируют солнечный свет на центральный приемник на вершине башни, приемник содержит жидкость, депозит, который может состоять из морской воды . Рабочей жидкости в приемнике нагревается до 500-1000 ° C (773-1273 K (932-1832 ° F)), а затем использовать в качестве источника тепла для выработки электроэнергии или системы хранения энергии. Power-башни развития является менее развитой, чем корыто системы, но они предлагают более высокую эффективность и лучшие возможности хранения энергии. Solar Two в Дэгу , Калифорнии и CESA-1 в Платформа соляр де Альмерия Альмерия, Испания, являются наиболее представительными демонстрационных установок. Planta Солнечная 10 (PS10) в Санлукар-ла-Майор , Испания является первым коммерческим утилита масштабе солнечной башни власть в мире. eSolar «с мощностью 5 МВт Сьерра-SunTower , расположенный в Ланкастере, штат Калифорния , является единственной башней CSP объекта, работающего в Северном Америка. Национальная Солнечная тепловая оборудование для испытаний, NSTTF находится в Альбукерке, Нью-Мексико , является экспериментальной солнечной тепловой стенде с поля гелиостатов способны производить 6 МВт.

Развертывание по всему миру

Коммерческого развертывания CSP растений началась в 1984 году в США с SEGS заводов до 1990 года, когда последний завод SEGS была завершена. С 1990 по 2007 год не было больше CSP заводов, построенных в мире.

ss (2012-10-12 at 07.31.34).png

Расходы

Как от 9 сентября 2009 , стоимость строительства станции CSP был обычно около US $ 2,50 до $ 4 за ватт, в то время как топлива (солнечной радиации) является бесплатным. Таким образом, 250 МВт CSP станция будет стоить $ 600-1000 млн. на строительство. Это вырабатывает до $ 0,12 до $ 0.18/kwh. Новый CSP станций может быть экономически конкурировать с ископаемым топливом. Натаниэль Буллард, солнечные аналитик Bloomberg New Energy Finance, подсчитал, что стоимость электроэнергии в Ivanpah солнечной энергетической установки , проект по строительству в Южной Калифорнии, будет ниже, чем от фотоэлектрической энергии и примерно такое же, как от природных газа. Тем не менее, в ноябре 2011 года Google объявил, что они не будут в дальнейшем инвестировать в проекты СКП в связи с быстрым снижением цен фотовольтаики . Google потратил $ 168 млн. на BrightSource. IRENA опубликовал июня 2012 серии исследований под названием: «Возобновляемые источники анализа затрат энергии». Исследование показывает, CSP стоимость как строительства, так и эксплуатации CSP растений. Расходы, как ожидается, уменьшится, но недостаточно установок, чтобы четко установить кривую обучения. По состоянию на март 2012 года, было 1,9 ГВт СКП, установлено, с 1,8 ГВт, что, будучи параболического желоба.

Испания

Солнечная тепловая электроэнергии имеет право на получение льготных тарифов платежей (статья 2 RD 661/2007), если мощность системы не превышает следующих предельных значений: Системы зарегистрирован в реестре системы до 29.09.2008: 500 МВт солнечных тепловых систем. Системы зарегистрированных после 29.09.2008 (PV только). Ограничения пропускной способности для различных типов системе заново определены в ходе рассмотрения условий применения каждого квартала (статья 5 RD 1578/2008, приложение III RD 1578/2008). До конца периода подачи заявок, рынок колпачков, установленных для каждого типа системы опубликованы на сайте Министерства промышленности, туризма и торговли (статья 5 RD 1578/2008).

С января 2012 г., Испании приостановило подачу-в-тарифа для всех объектов возобновляемой энергетики.

Австралия

На федеральном уровне в рамках крупномасштабных возобновляемых Целевые энергии (LRET), в операции по возобновляемым источникам энергии электричество Закон 2000 года (АС), большие масштабы солнечной тепловой генерации электроэнергии из аккредитованных RET электростанции могут иметь право на создание крупномасштабных поколения сертификаты (LGCs). Эти сертификаты могут быть проданы и переданы ответственности лиц (как правило, розничные электричество) для выполнения своих обязательств по настоящему реализуемых схемой сертификаты. Однако, как это законодательство технологической нейтральности в своей работе, она имеет тенденцию в пользу более отлаженные технологии RE с более низкой стоимостью levelised поколения, такие как крупномасштабные береговой ветер, а не солнечные тепловые и CSP. [ 30 ] на государственном уровне, возобновляемые источники энергии льготные законы, как правило имеют ограничение по максимальной генерирующих мощностей в кВт-пик, и открыты только для микро-и средних масштабов производства и в ряде случаев открыты только для солнечных батарей (фотоэлектрических) поколения. Это означает, что большие масштабные проекты CSP не будет иметь право на оплату льготных стимулы во многих штатах и территориях юрисдикции.

Будущее

Исследование, проведенное Greenpeace International, Европейской ассоциации солнечной тепловой электроэнергии, и SolarPACES группы Международного энергетического агентства исследовали потенциал и будущее концентрированной солнечной энергии. Исследование показало, что концентрированная солнечная энергия может составлять до 25% энергии в мире должна к 2050 году. Рост инвестиций будет составлять от 2 миллиарда евро по всему миру до 92,5 млрд евро в этот период времени. Испания является лидером в технологии концентрированной солнечной энергии, с более чем 50 утвержденных правительством проектов в работе. Кроме того, он экспортирует свои технологии, дальнейшее увеличение доли технологий в области энергетики во всем мире. Поскольку технология работает лучше всего с районов с высокой инсоляцией (солнечной радиации), эксперты прогнозируют самый большой рост в таких местах, как Африка, Мексика и юго-западе Соединенных Штатов. Это означает, что тепловые системы хранения на основе нитратов (кальций, калий, натрий, ...) сделает CSP растения более и более выгодным. В исследовании рассматриваются три различные результаты для этой технологии: никаких увеличений CSP технологий, инвестиций продолжается, как это было в Испании и США, и, наконец, истинный потенциал CSP без каких-либо барьеров на ее рост. Результаты третьей части приведены в таблице ниже:

ss (2012-10-12 at 07.37.17).png

Наконец, в исследовании признается как технология CSP улучшается, и как это может привести к резкому снижению цен на 2050 год. Он предсказал падение с текущего диапазона € 0.23-0.15/kwh до € 0.14-0.10/kwh. [ 31 ] В последнее время ЕС начали смотреть в развивающихся € 400 млрд ($ 774 млрд) сети солнечных электростанций, базирующихся в региона Сахары использованием CSP технологии, известной как Desertec , для создания «новой углерод-бесплатная сеть, связывающая Европе, на Ближнем Востоке и в Северной Африке». План опирается главным образом на немецких промышленников и прогнозирует производство 15% электроэнергии в Европе в 2050 году. Марокко является одним из основных партнеров в Desertec и как оно имеет лишь 1% от потребления электроэнергии в ЕС, она будет производить более чем достаточно энергии для Вся страна с большой избыток энергии для доставки в Европу.

Алжир имеет самую большую площадь пустыни, и частные алжирские фирмы Cevital подписался на Desertec. Благодаря широкому пустыни (самый высокий CSP потенциал в Средиземноморье и на Ближнем Востоке регионах ~ около 170 ТВт · ч / год) и ее стратегическое географическое расположение около Европе Алжир является одной из ключевых стран для обеспечения успеха проекта Desertec. Кроме того, с богатым природным газом резерва в алжирской пустыне, это будет способствовать укреплению технического потенциала Алжира в приобретении солнечно-Газ Гибрид электростанции для 24-часовой выработки электроэнергии.

Другие организации ожидают CSP будет стоить $ 0,06 (США) / кВтч к 2015 году за счет повышения эффективности и массового производства оборудования. Это сделало бы CSP так дешево, как обычные силы. Инвесторы, такие как венчурный капиталист Винод Хосла ожидать CSP, чтобы постоянно снижать расходы и на самом деле будет дешевле, чем угольных электростанций после 2015 года.

На 9 сентября 2009 ; 3 года назад , Билл Weihl, Google.org "зеленых энергию пресс-секретарь заявил, что фирма проводит исследования по гелиостата зеркала и технологии газовых турбин, которые он ожидает, что снизятся расходы на солнечной тепловой электроэнергии до менее чем $ 0.05/kWh в 2 или 3 года.

В 2009 году ученые из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) и SkyFuel объединились для разработки больших изогнутых листов металла, которые имеют потенциал, чтобы быть на 30% дешевле, чем лучшие коллекционеры сегодняшний концентрированной солнечной энергии по замене стекла на основе моделей с серебром полимером листа, который имеет такую же производительность, как тяжелые стеклянные зеркала, но при гораздо меньшей стоимости и веса. Это также намного проще в развертывании и установке. Глянцевая пленка используется несколько слоев полимеров, с внутренним слоем из чистого серебра.
Телескоп дизайнер Роджер Ангел (Университет Аризоны) обратил свое внимание на КНД , а также является партнером в компании под названием Rehnu. Ангел используются сферические линзы с концентрацией большого телескопа технологий, но гораздо дешевле, материалов и механизмов, чтобы создать эффективную систему.

Очень большие масштабы солнечной электростанции

Есть несколько предложений по гигаватт размер, очень мощных солнечных электростанций. Они включают в Европейско-Средиземноморском Desertec предложение, проект Helios в Греции (10 ГВт) и Ордос (2 ГВт) в Китае. В 2003 году исследование показало, что мир может генерировать 2357840 ТВт · ч ежегодно от очень большого масштаба солнечных электростанций с использованием 1% каждой из пустыни в мире. Общее потребление во всем мире составляет 15223 ТВт · ч / год. проектов гигаватт размера массивов одного растения. Крупнейший завод в эксплуатацию в настоящее время составляет 80 МВт (SEGS VIII и IX SEGS) и крупнейший завод в строительство составляет 125 МВт (Mojave Solar). В 2012 году BLM доступны 97921069 акров земли в юго-западных Соединенных Штатах для солнечных проектов, достаточно между 10000 и 20000 гигаватт (ГВт).

wikipedia.org

Фотоэлектрические элементы, Wikipedia→

← Гелиостат, Wikipedia