Обновлённая солнечная башня – химера солнечной и ветровой энергетики
Сторонники альтернативной энергетики изобрели новую концепцию генератора, совмещающую в одном проекте солнечные концентраторы и вертикальные ветряки. Устройство кажется фантастически абсурдным, однако в Испании экспериментальный проект Обновлённой Солнечной Башни (SUT – Solar Updraft Tower) успешно проработал 7 лет, вместо 3 запланированных.
Теоретическое обоснование
Идея такой конструкции витала в воздухе со времён Леонардо Да Винчи. Именно ему приписывают изобретение устройства, которое должно помещаться внутрь дымовой трубы, и за счёт тяги, вращать вертел с мясом, которое жарится над огнём очага. Но только в начале 20-го века, несколько инженеров, независимо друг от друга предложили идею солнечной башни.
Схема была такая: на свободном открытом пространстве, например в пустыне, строилась высокая труба. Поверхность вокруг неё покрывалась чёрным материалом, чтобы лучше нагреваться. В результате, в трубе появляется тяга, и если внутрь поместить вертикальный генератор, то будет вырабатываться электроэнергия. Т.е. источник энергии был альтернативный, но смешанного происхождения: нагревало Солнце, но вращал ветер (воздушный поток).
Реальные эксперименты и проверка теории
В 1982 году, недалеко от Мадрида, немцы построили обновлённую солнечную башню. Так как проект был экспериментальным, то он не предполагал коммерческой эксплуатации, а значит фактический доход не предусматривался. Поэтому бюджет был урезан.
Но педантичные немецкие инженеры во главе с Йоргом Шлайхом, умудрились построить трубу диаметром 10 м. высотой почти 200 метров и массой всего 125 тонн! Для экономии, каркас трубы обшили жестью толщиной 1,25 мм!
Вокруг солнечной башни, на площади 46000 м2 было сформировано теплоулавливающее поле коллектора. По всей модели разместили около 180 датчиков, которые ежесекундно(!) записывали информацию. Внутри башни установили ветрогенератор, который при разнице температур 20˚C, вырабатывал 50 кВт электроэнергии из альтернативного источника.
Проект был рассчитан на 3 года, но немецкая башня простояла и проработала 7 лет! После тщательного изучения всех данных, был сделан вывод, что такая конструкция может генерировать до 200 мегаватт электроэнергии.
Уже в начале 21-го века, аналогичные проекты запустили в Китае. Но их башня была высотой всего 50 метров, зато больше в диаметре. Проработала она недолго, всего 3 года.
Выводы и проекты
По расчётам специалистов, эффективность обновлённой солнечной башни зависит от её высоты и разницы температур. Соответственно, чем выше башня, тем больше должно быть поле коллектора.
С 2008 года, было предложено несколько крупномасштабных проектов, просто поражающих своими амбициями. Например:
- Ciudad Real Torre Solar – высота 750 метров, площадь коллектора 3,5 км2. Место дислокации центральная Испания, мощность 40 МВт;
- Solar Tower Buronga – высота 1 км, площадь коллектора около 12 км2, расположена в Западной Австралии, мощность до 200 МВт;
- Greentower – высотаа 1,5 км, диаметр 200 м, площадь коллектора 37 км2, расположение – Намибия, мощность 400 МВт. Побочно, под коллекторами будут выращиваться растения. и производиться гумус, для преобразования бесплодных пустынь в плодородные земли.
Есть ещё несколько менее масштабных проектов, с высотой башни не более 500 м. Но до коммерческой стадии ни один проект ещё доведён не был.
Но были и более любопытные предложение – наклонная солнечная башня. Её предлагали строить/формировать на склоне горы. Например, по расчётам инженеров, наклонный туннель на горе с перепадом высот в 2 км, сможет обеспечить тягу воздуха, для генерации 250-300 МВт электроэнергии.
Солнечная башня в частном секторе
Если соразмерно уменьшить запросы, то можно построить у себя во дворе небольшую солнечную башню. Скорость воздушного потока вычисляют по формуле
В Ботсване построили башню высотой 20 метров, диаметром 2 м, площадью коллектора 160 м2. Устройство смогло вырабатывать около 3 КВт электроэнергии.
При диаметре трубы 60 см и высоте 20 м, ежесекундный объём затягиваемого воздуха будет около 6,1 м3. Но это при разнице температур 55˚C. Если попытаться задействовать эффект Вентури, то эффективность частной солнечной башни можно существенно повысить.
Вид с башни на крышу с почерневшей почвой под коллектором. Можно увидеть различные тестовые материалы для покрытия навеса и 12 больших полей незачищенной почвы для сельскохозяйственной испытательной площадки.
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал и ставить "палец вверх", если статья Вам понравилась!!!