"Kai galvojate apie saulės energiją, tikriausiai įsivaizduojate fotovoltines plokštes, kurios fiksuoja saulės šviesą, kuri paverčiama elektros energija. Tačiau yra ir kitų būdų, kaip panaudoti saulės energiją.
Vienas iš metodų, pritraukiančių vis didesnį susidomėjimą, vadinamas koncentruota saulės šilumine energija arba CSP, kuri naudoja veidrodžius, kad atspindėtų ir sutelktų saulės energiją.
CSP, palyginti su kitais atsinaujinančios energijos šaltiniais, stabdė techniniai iššūkiai ir finansavimo bei vyriausybės paskatų trūkumas. Tačiau didėjant iškastinio kuro pakeitimo skubos jausmui ir didėjant anglies dioksido neišskiriančios energijos paklausai, daugelis vis labiau finansuojamų subjektų bando tobulinti šią technologiją. Šalininkai teigia, kad šiluma, kurią gamina CSP sistemos, ir jų saugojimo pajėgumai suteikia pranašumų, palyginti su kitais atsinaujinančiais energijos šaltiniais, gaminant elektros energiją tinkle ir skatinant įvairius pramonės procesus.
Taigi, kaip tai veikia? Užuot tiesiogiai paverčiant saulės šviesą į elektros energiją, kaip tai daro fotovoltinės plokštės, CSP naudoja veidrodžius, vadinamus heliostatais, kad sutelktų saulės šviesą į imtuvus, užpildytus viena iš kelių galimų skystų arba kietų medžiagų. Saulės šviesa įkaitina medžiagą iki itin aukštos temperatūros, sukurdama šiluminę energiją.
Perkaitinta medžiaga gali būti naudojama garui gaminti, kuris gali generuoti elektrą, sukant turbiną arba varant variklį. CSP pranašumas šiam naudojimui yra tas, kad dauguma CSP sistemų gali sukaupti pakankamai šilumos, kad vėliau būtų galima gaminti šešias–dvylika valandų energijos, o ličio baterijų, kurios kaupia fotovoltinių sistemų generuojamą energiją, laikas yra tik 3–4 valandos.
CSP taip pat gali būti naudojamas įvairiuose pramoniniuose procesuose, kuriems reikalinga intensyvi šiluma, pavyzdžiui, plieno gamybai, betono gamybai ir cheminių medžiagų gamyboje. Naudoti šilumą iš CSP tokiu būdu yra efektyviau, nei paimti elektrą iš saulės baterijų ir paversti ją šiluma, ir švariau, nei deginti iškastinį kurą šilumai gaminti.
Įmonės vis dažniau tiria CSP, kaip būdą sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį, sako Guangdong Zhu, vyresnysis saulės energijos ir geoterminių technologijų programų tyrėjas federaliniu lygmeniu finansuojamoje Nacionalinėje atsinaujinančios energijos laboratorijoje. Poveikis aplinkai gali būti didelis.
"Pramonės šiluma sudaro 20% arba 25% visų rūšių energijos suvartojimo", - sako dr. Zhu.
Dr. Zhu teigia, kad CSP galiausiai nepakeis fotovoltinės saulės energijos, bet ją papildys. „Jei bandome dekarbonizuoti tinklą, naudojant 100 % atsinaujinančios energijos“, – sako jis, „tada mums reikia visko“.
Kol kas CSP indėlis į pasaulinį energijos tiekimą yra minimalus. Pasak Benjamino Attia, energetikos tyrimų ir konsultacijų įmonės „Wood Mackenzie“ pagrindinio energijos perėjimo praktikos tyrimo analitiko, pasaulyje yra apie šešis gigavatus CSP pajėgumų, o šiek tiek daugiau, nei du gigavatus turi JAV. Palyginimui, fotovoltinė saulės energija neseniai viršijo vieną teravatą arba 1000 gigavatų.
Techniniai iššūkiai iš dalies yra atsakingi už šį skirtumą. Tarp jų: šilumos pavertimas elektra yra brangus ir mažiau efektyvusm nei fotovoltinis procesas. O CSP sistemoms reikia daug vandens – problema, nes jos geriausiai būna įrengtos dykumose ar kitose vandens stokojančiose vietose, kad būtų kuo daugiau saulės spindulių.
Ponas Attia sako, kad naujesnė technologija, galinti sumažinti sąnaudas ir padaryti CSP efektyvesnę, daug žada, tačiau proveržio nebuvo. „Tikrai nematėme jokios užsakytos naujos kartos CSP technologijos šioje srityje“, – sako jis.
Naujas investicijų ir tyrimų srautas gali pradėti tai pakeisti. Mokslinių tyrimų iniciatyvos apima HelioCon, įmonių ir vyriausybės subjektų, tyrėjų ir CSP ekspertų konsorciumą, kurį gruodį sudarė Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija ir Energetikos departamentas, siekdami sukurti pigesnius ir efektyvesnius heliostatus.
Tuo pačiu metu Barselonos universiteto mokslininkai stengiasi tiksliai nustatyti medžiagą, kurią būtų galima kaitinti iki aukštesnės temperatūros, kuri efektyviau gamina elektrą. Taip pat labai svarbu rasti medžiagą, kuri nėra reta, brangi ar toksiška, sako Ana Ines Fernandez, Barselonos universiteto Medžiagų mokslo ir fizikinės chemijos katedros profesorė. Tai galėtų padėti CSP išvengti ličio baterijų problemos: baterijos priklauso nuo retųjų žemių metalų, kurie yra labai paklausūs ir turi rimtų darbo problemų, susijusių su jų tiekimu.
„Norime ieškoti ne tik pigiausių, bet ir tvariausių sprendimų“, – sako dr. Fernandezas.
Keliuose projektuose nagrinėjamas CSP naudojimas ne tik elektros gamybai. Nuo Šveicarijos technologijos instituto atsiskyrusi bendrovė „Synhelion SA“ nori naudoti CSP anglies atžvilgiu neutralaus žibalo gamybai reaktyviniam kurui.
Neutralus anglies žibalas gaminamas, padalijant vandenį į vandenilį ir deguonį, o vėliau vandenilį sujungiant su anglies dioksidu. „Synhelion“ planuoja naudoti CSP šilumą energijai, reikalingai kurui gaminti, ir siekia iki 2030 m. pagaminti 700 000 tonų anglies atžvilgiu neutralaus žibalo per metus, o tai prilygtų maždaug pusei Šveicarijos reaktyvinių degalų sąnaudų, sako Philippas Furleris. , bendrovės vadovas ir įkūrėjas.
CSP turi šio proceso pranašumų. Tai efektyviau, nei elektros energijos naudojimas šilumai gaminti. Be to, CSP sistemai reikia mažiau žemės, nei fotovoltinei sistemai, kad pagamintų tą patį energijos kiekį. O CSP atminties talpa reiškia, kad jis gali tiekti nepertraukiamą maitinimą.
Kita bendrovė „Hyperlight Energy“ planuoja išbandyti CSP naudojimą, kad sumažintų naftos gręžimo anglies pėdsaką. Kai kuriuose naftos gręžiniuose deginamos gamtinės dujos, kad susidarytų garai, kurie pumpuojami į žemę, kad naftą būtų galima nukreipti link paviršiaus. „Hyperlight“ planuoja statyti bandomąją CSP gamyklą šalia naftos gręžinio, kad ji būtų skirta dviem tikslams: gamyklos pagaminta šiluma gali būti tiekiama po žeme, kad būtų lengviau išstumti naftą į paviršių, ir ši šiluma efektyviai kaupiama po paviršiumi, kur ją galima panaudoti. elektros gamybai.
Kita naujovė rodo, kad dirbtinis intelektas gali padaryti CSP konkurencingesnį. „Heliogen Inc.“, CSP įmonė, remiama Billo Gateso, naudoja kompiuterinį regėjimą, kad sektų saulę ir nuolat reguliuotų veidrodžius CSP gamykloje, kad maksimaliai padidintų saulės šviesos koncentraciją. Tai sumažina CSP sistemos kūrimo kainą, o tai sumažina statybos sąnaudas. Dabartinėse sistemose veidrodžiai turi būti kruopščiai sumontuoti kuo geresnėje padėtyje. Net ir tada žemė gali pasislinkti ir nustoti koncentruoti saulės šviesą taip pat efektyviai, kaip anksčiau, teigia Billas Grossas, Heliogen generalinis direktorius ir įkūrėjas.
„Be DI tai neveiks“, – sako J. Grossas. "Kompiuterinė vizija yra proveržis, dėl kurio tai įmanoma."
Bendrovė taip pat išima puslapį iš saulės kolektorių plano ir gamina vieno standartinio dydžio veidrodžius. Anksčiau visi CSP gamyklų veidrodžiai buvo suprojektuoti ir pagaminti specialiai kiekvienam įrenginiui. „Masinė gamyba gali sumažinti išlaidas“, – sako J. Grossas.
Kaip ir daktaras Zhu, J. Grossas CSP laiko papildomu atsinaujinančios energijos įrankiu, o ne fotovoltinės saulės energijos pakaitalu. „Yra vietų, kurias fotovoltinė laimės – mes niekada nebūsime ant jūsų stogo“, – sako jis. „Kur CSP laimi, yra dekarbonizavimas pramonėje“”
1. Climate Technology (A Special Report) --- A Different Kind of Solar Energy Offers Promise for Industrial Uses: Concentrated solar thermal power isn't ready for prime time...yet
Snow, Jackie.
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 26 Apr 2022: R.9.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą