Этот солнечный возобновляемый источник энергии имеет множество преимуществ.
Солнечная башня, также известная как башня солнечной энергии, является способом концентрировать солнечную энергию, чтобы сделать ее более мощным источником энергии. Солнечные башни иногда также называют гелиостатными электростанциями, потому что они используют коллекцию подвижных зеркал (гелиостатов), выложенных в поле, чтобы собрать и сфокусировать солнце на башне.
Путем концентрировать и собирать солнечную энергию, солнечные башни учтены типом возобновляющей энергии. Солнечные башни один вид солнечного техника (включая параболистические системы ринва или тарелк-двигателя), которые могут составить сконцентрированную систему солнечной силы (CSP). По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики, заводы CSP в Соединенных Штатах имеют около 1815 мегаватт энергетической мощности.
Как работает солнечная башня
Когда солнце светит вниз на поле гелиостатов солнечной башни, каждое из этих управляемых компьютером зеркал отслеживает положение Солнца на двух осях. Гелиостаты установлены так, что в течение дня они эффективно фокусируют этот свет в направлении приемника на вершине башни.
В своей первой итерации солнечные башни использовали сфокусированные солнечные лучи для нагрева воды, а полученный пар приводил в действие турбину для создания электричества. Более новые модели теперь используют сочетание из жидкостные соли, включая нитрат натрия 60% и нитрат калия 40%. Эти соли обладают более высокой теплоемкостью, чем вода, поэтому часть этой тепловой энергии может быть сохранена до ее использования для кипячения воды, которая приводит в движение турбины.
Эти более высокие рабочие температуры также учитывают большую эффективность и значат что некоторую силу можно произвести даже на пасмурных днях. Совмещенный с некоторым видом прибора накопления энергии, это значит что солнечные башни могут произвести надежную энергию 24 часа в сутки.
Экологическое воздействие
Есть некоторые очевидные экологические преимущества для солнечных башен. По сравнению с растениями сжигания ископаемого топлива, такими как уголь или природный газ, в процессе производства энергии обычно не происходит загрязнения воздуха, загрязнения воды или парниковых газов. (Есть некоторые выбросы, создаваемые в здании солнечной башни, так же, как это было бы в другом типе электростанции, так как материалы должны быть перемещены на место и построены, все из которых требует энергии, как правило, в виде ископаемого топлива.)
Негативное воздействие на окружающую среду аналогично другим электростанциям: для изготовления компонентов установки используются некоторые токсичные материалы (в данном случае фотоэлектрические элементы). Когда вы расчищаете землю для нового растения, животные и растения, которые там живут, подвергаются воздействию, а их среда обитания уничтожается — хотя некоторые из этих последствий можно смягчить, выбрав место, которое оказывает минимальное воздействие на местные растения и животных. Солнечные башни часто строятся в пустынных ландшафтах, которые по самой своей природе являются несколько хрупкими, поэтому особое внимание следует уделять размещению и строительству.
Некоторые солнечные башни имеют воздушное охлаждение, но другие используют грунтовые воды или доступную поверхностную воду для охлаждения, поэтому, хотя вода не загрязнена токсичными отходами, как это может быть на других электростанциях, вода все еще используется, и это может повлиять на местную экосистему. Некоторые солнечные башни также могут нуждаться в воде для очистки гелиостатов и другого оборудования. (Эти зеркала лучше всего работают для концентрации и отражения света, когда они не покрыты пылью.) По данным Центра энергетической информации США, "солнечные тепловые системы используют потенциально опасные жидкости для передачи тепла."Важно обеспечить, чтобы эти химические вещества не попадали в окружающую среду в случае шторма или других необычных обстоятельств.
Экологическая проблема, уникальная для солнечных электростанций, - это смерть птиц и насекомых. Из-за того, как гелиостаты концентрируют свет и тепло, любое животное, пролетающее через луч, когда он передается в башню, будет сожжено или убито высокими температурами (до 1000 градусов по Фаренгейту). Простой способ свести к минимуму гибель птиц-это обеспечить, чтобы не более четырех зеркал были направлены на башню одновременно.
История солнечных башен
Первая солнечная башня была национальным солнечным термальным испытанием эксплуатируемым Sandia национальными лабораториями для Министерства энергетики США. Построенный в 1979 году как ответ на энергетический кризис, он по-прежнему работает сегодня в качестве испытательного объекта, открытого для ученых и университетов.
"Национальный солнечно-тепловой испытательный комплекс (НСТТФ) является единственным испытательным комплексом такого типа в Соединенных Штатах. Основной целью НСТТФ является предоставление экспериментальных инженерных данных для проектирования, строительства и эксплуатации уникальных компонентов и систем в предлагаемых солнечных тепловых электрических установках, планируемых для крупномасштабной выработки электроэнергии",-говорится на сайте Sandia .
Первая коммерческая солнечная электростанция была солнечной башней, которая работала с 1982 по 1988 год в пустыне Мохаве. Хотя он был способен хранить некоторую энергию в вечернее время (достаточно для запуска утром), он не был эффективным, поэтому он был изменен, чтобы стать солнечным вторым. Эта вторая итерация переключила сверх от использования масла как материал передачи тепла к жидкой соли, которая также может хранить тепловая энергия и имеет добавленные преимущества быть нетоксическа и не-огнеопасна.
В 2009 году башня Sierra Sun Tower была построена в Калифорнийской пустыне Мохаве, и ее мощность в 5 мегаватт сократила выбросы CO2 на 7000 тонн в год, когда она работала. Он был построен как модель, но был закрыт в 2015 году, потому что он считался дорогостоящим для работы.
За пределами Соединенных Штатов проекты solar tower включают солнечную электростанцию PS10 вблизи Севильи, Испания, которая производит 11 МВт энергии и является частью более крупной системы, которая направлена на производство 300 МВт. Он был построен в 2007 году. Немецкая экспериментальная солнечная башня Jülich, построенная в 2008 году, является единственным в стране заводом, использующим эту технологию. Он был продан немецкому аэрокосмическому центру в 2011 году и по-прежнему используется. Другие американские и европейские проекты подробно описаны ниже.
В 2013 году Чили вложила $ 1,3 млрд в проект Cerro Dominador CSP, Первый проект солнечной башни в Латинской Америке. Он был начат в надежде на постепенный отказ от угольной энергетики к 2040 году и был полностью нейтральным по углероду к 2050 году. Но задержки, вызванные банкротством финансиста проекта, означали, что к моменту возобновления строительства завода его технология уже была опережена дешевыми солнечными панелями из Китая и широким внедрением возобновляемых технологий. Цены, которые будут взимать Cerro Dominador, уже будут в три раза выше, чем то, что могут обеспечить другие возобновляемые источники энергии. В настоящее время проект приостановлен на неопределенный срок.
Идеальное место для солнечной башни-это плоское, сухое и не слишком ветреное или штормовое. Операторам установок потребуется доступ к некоторым источникам воды (хотя бы для очистки гелиостатов), а также следует избегать районов, которые получают дождь или снег в любом значительном количестве. Естественно, большое количество солнечных дней и как можно больше прямой солнечной радиации лучше всего, поэтому минимальная облачность является целью. Это измеряется числом, называемым прямой нормальной интенсивностью (DNI) солнца, и эта информация доступна через Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии .
Везде, где эти критерии соблюдаются, являются хорошими местами для солнечных электростанций, включая Ближний Восток, Юго-Запад США, Чили, Южную Испанию, Индию, Южную Африку и Китай.
Проблемы солнечной башни
Ряд проектов солнечной башни были отменены или выведены из эксплуатации. Проблемы варьируются от финансовых вопросов с инвестициями, до конкуренции с другими возобновляемыми источниками энергии по цене, до времени, необходимого для строительства башни, до экологических проблем.
Отмененные проекты солнечной башни
Cerra Domidor в Чили была начата, но не завершена из-за банкротства финансиста, стоящего за проектом.
Закрытые проекты солнечной башни
Eurelios был пилотной солнечной башенной установкой в Сицилии, эксплуатируемой с 1981 по 1987 год.
Sierra Sun Tower, работает с 2009-2015 годов в пустыне Мохаве.
Solar One и Solar Two в пустыне Мохаве действовали с 1982 по 1986 год и с 1995 по 1999 год соответственно.
СЭС-5 действовала на территории бывшего СССР с 1985 по 1989 год.
Maricopa Solar в Аризоне была построена в 2010 году, но списана в 2011 году и продана.
