Концентрированная солнечная энергия: энергетические решения будущего

В последние годы поиск решений в области устойчивой энергетики привел к появлению инновационных технологий, одной из которых является концентрированная солнечная энергия (CSP). В отличие от традиционных солнечные панели, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричествоСистемы CSP используют зеркала или линзы для концентрации солнечного света на небольшой площади, генерируя тепло, которое можно преобразовать в электричество.

Понимание концентрированной солнечной энергии (CSP)

Концентрированная солнечная энергия (CSP) это технология возобновляемой энергии, которая использует зеркала или линзы для фокусировки солнечного света на небольшой площади для генерации тепла. Это тепло обычно используется для производства пара, который приводит в действие турбину, подключенную к генератору, тем самым производя электричество. Системы CSP отличаются от традиционных фотоэлектрических (PV) солнечных панелей, поскольку они используют тепло, а не электричество, вырабатываемое путем преобразования солнечного света в постоянный ток (DC).

Как работает CSP:

1. Концентрация солнечного света:

   • Зеркала или линзы фокусируют солнечный свет на получатель расположен в фокусной точке.
   • Наиболее распространенные типы систем CSP включают в себя: параболические желоба, солнечные энергетические башни, параболические тарелки и Отражатели Френеля.

2. Теплогенерация:

   • Концентрированный солнечный свет генерирует высокотемпературное тепло на приемнике.
   • Затем это тепло передается рабочей жидкости (например, воде, маслу или расплавленной соли).

3. Выработка энергии:

   • Тепло от жидкости используется для производства пара, который приводит в движение турбина подключен к электрогенератор.
   • В качестве альтернативы в некоторых системах CSP используется двигатель Стирлинга, который использует тепло для выработки механической энергии.

4. Хранилище энергии:

   • Системы CSP часто оснащаются тепловое хранение для сохранения избыточного тепла для выработки электроэнергии в пасмурные периоды или в ночное время.
   • Расплавленная соль обычно используется для хранения, так как может поглощать и удерживать тепло в течение нескольких часов, позволяя электростанции вырабатывать электроэнергию даже тогда, когда солнце не светит.

Типы концентрированной солнечной энергии (CSP)

Существует несколько различных типов систем концентрированной солнечной энергии (CSP), каждый из которых имеет свой уникальный дизайн и метод захвата солнечного света. Давайте подробнее рассмотрим основные типы технологий CSP:

Линейные отражатели Френеля (LFR)

Линейные отражатели Френеля используют длинные плоские зеркала, расположенные в ряд, чтобы фокусировать солнечный свет на приемной трубке, расположенной над зеркалами. Эти зеркала отслеживают движение солнца по небу, гарантируя эффективную концентрацию солнечного света в течение дня. Тепло, вырабатываемое в приемной трубке, нагревает жидкость, которая затем используется для производства пара для выработки электроэнергии. Системы LFR, как правило, менее дороги в изготовлении, чем другие технологии CSP, что делает их привлекательным вариантом для проекты коммунального масштаба.

Параболические тарелочные коллекторы (PDC)

Параболические тарелочные коллекторы состоят из зеркала в форме тарелки, которое фокусирует солнечный свет на приемник, расположенный в фокусе тарелки. Такая установка позволяет достигать высоких температур, что делает возможным выработку электроэнергии с помощью двигателя Стирлинга или небольшой паровой турбины. Хотя системы PDC могут быть высокоэффективными и вырабатывать электроэнергию даже в меньших масштабах, они часто более сложны и дороги по сравнению с другими типами CSP, что ограничивает их широкое применение.

Параболические желобчатые коллекторы (PTC)

Коллекторы Parabolic Trough являются одной из наиболее часто используемых технологий CSP. В этой конструкции зеркала параболической формы фокусируют солнечный свет на трубку приемника, заполненную теплопередающей жидкостью. По мере нагревания жидкости она циркулирует в теплообменнике, где производит пар для привода турбины. Системы PTC известны своей надежностью и эффективностью, и они часто используются в крупные солнечные электростанции, обеспечивая значительное количество энергии.

Солнечные электростанции (ST)

Солнечные энергетические башни, или солнечные тепловые башни, используют большой массив зеркал (гелиостатов), которые отслеживают солнце и отражают солнечный свет на центральную башню. Наверху башни приемник собирает концентрированный солнечный свет и нагревает жидкость, которую можно использовать для генерации пара для получения электроэнергии. Этот тип системы CSP может достигать очень высоких температур и способен эффективно хранить энергию, что делает ее мощным вариантом для крупномасштабной генерации солнечной энергии.

Преимущества и недостатки концентрированной солнечной энергии (CSP)

Наши преимущества

1. Высокая эффективность: Системы CSP могут достигать высокой эффективности преобразования солнечной энергии в электричество, особенно в сочетании с хранением тепловой энергии. Это делает их способными генерировать значительные объемы электроэнергии.

2. Возможность хранения энергии: Одной из выдающихся особенностей CSP является ее способность хранить тепловую энергию. Это означает, что установки CSP могут производить электроэнергию даже тогда, когда солнце не светит, обеспечивая более надежное энергоснабжение по сравнению с традиционными солнечными панелями.

3. Крупномасштабное поколение: Технология CSP особенно хорошо подходит для проектов коммунального масштаба. Она может генерировать значительные объемы электроэнергии, что делает ее жизнеспособным вариантом для удовлетворения энергетических потребностей городов и промышленности.

4. Снижение выбросов парниковых газов: Используя солнечную энергию, системы CSP способствуют снижению выбросов парниковых газов по сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, играя важную роль в смягчении последствий изменения климата.

5. Потенциал гибридных систем: КСЭ можно интегрировать с другими источниками энергии, такими как природный газ, для создания гибридных систем, которые повышают надежность и эффективность энергоснабжения.

Недостатки бонуса без депозита

1. Требуется прямой солнечный свет: Технология CSP наиболее эффективна в регионах с обильным прямым солнечным светом. Она с трудом вырабатывает электроэнергию в пасмурные или дождливые дни, что может ограничить ее применимость в менее солнечном климате.

2. Высокие первоначальные капитальные затраты: Первоначальные инвестиции в системы CSP могут быть значительными. Стоимость зеркал, земли и инфраструктуры может быть высокой, что может стать препятствием для некоторых разработчиков.

3. Проблемы использования земли и воды: CSP-установки требуют больших площадей земли для размещения солнечных батарей. Кроме того, многие CSP-системы используют воду для охлаждения, что вызывает опасения в засушливых регионах, где водные ресурсы ограничены.

4. Сложность обслуживания и эксплуатации: Механические компоненты систем CSP, такие как зеркала и системы слежения, требуют регулярного обслуживания для обеспечения оптимальной производительности. Это может привести к увеличению сложности эксплуатации и затрат.

5. Ограниченная географическая пригодность: CSP не подходит для всех географических локаций. Районы с ограниченным солнечным светом, высокой облачностью или частой ненастной погодой могут не получить от этой технологии столько же пользы, сколько более солнечные регионы.

Известные проекты концентрированной солнечной энергии по всему миру

Технология концентрированной солнечной энергии (CSP) получила значительное распространение по всему миру, и несколько известных проектов продемонстрировали ее потенциал для крупномасштабной генерации энергии. Вот несколько показательных проектов CSP:

1. Солнечная электрогенерирующая система Ivanpah (США)

Расположенный в пустыне Мохаве в Калифорнии, Солнечная электрогенерирующая система Ivanpah является одной из крупнейших установок CSP в мире. Состоящая из трех солнечных электростанций, ее общая мощность составляет 392 мегаватт (МВт). Установка использует более 300,000 2014 зеркал для фокусировки солнечного света на котлы, расположенные на вершинах башен. Ivanpah начала работу в 140,000 году и способна вырабатывать достаточно электроэнергии для питания примерно XNUMX XNUMX домов, что значительно сокращает выбросы углерода.

2. Концентрированный солнечный комплекс Noor (Марокко)

Команда Концентрированный солнечный комплекс Noor, расположенный недалеко от Уарзазата, является одним из крупнейших солнечных проектов в мире. Он состоит из четырех фаз с общей установленной мощностью 580 МВт. Проект использует комбинацию технологий параболического желоба и солнечной башни. Ожидается, что после полной эксплуатации Noor будет обеспечивать электроэнергией более миллиона человек и компенсировать около 760,000 2 тонн выбросов CO2016 в год. Его первая фаза, Noor I, была введена в эксплуатацию в XNUMX году.

3. Проект солнечной энергетики Crescent Dunes (США)

Команда Солнечная энергия Crescent Dunes Проект, расположенный в Неваде, использует конструкцию солнечной электростанции-башни и имеет мощность 110 МВт. Объект оснащен уникальной системой хранения тепловой энергии, что позволяет ему обеспечивать электроэнергией даже после захода солнца. Crescent Dunes может обеспечивать электроэнергией около 75,000 2015 домов, имея возможность хранить энергию в течение нескольких часов, что делает его надежным источником возобновляемой энергии. Проект начал работу в XNUMX году и является ключевым игроком в продвижении технологий хранения энергии.

4. Электростанция Солана (США)

Также расположенный в Аризоне, Электростанция Солана имеет мощность 280 МВт и отличается своей технологией параболического желоба. Эта установка оснащена системой хранения тепловой энергии, которая позволяет ей обеспечивать электроэнергией в течение шести часов после захода солнца. Solana может обеспечивать электроэнергией около 70,000 2013 домов в год и вносит значительный вклад в сокращение выбросов парниковых газов. Установка начала работу в XNUMX году и сыграла важную роль в демонстрации жизнеспособности CSP с хранением.

5. Термосолнечная электростанция Gemasolar (Испания)

Команда Электростанция Gemasolar, расположенная в Андалусии, Испания, является первой коммерческой электростанцией, использующей технологию центральной башни с хранением расплавленной соли. Она имеет мощность 20 МВт и может обеспечивать электроэнергией непрерывно, даже ночью, благодаря своим возможностям хранения тепла. Gemasolar может обеспечивать электроэнергией около 25,000 15 домов и достигла замечательных эксплуатационных показателей, непрерывно генерируя энергию более 2011 часов. Электростанция начала работу в XNUMX году и стала моделью для будущих проектов CSP.

Стоимость концентрированной солнечной энергии

Стоимость систем CSP обычно измеряется в терминах приведенной стоимости электроэнергии (LCOE), которая отражает среднюю стоимость за мегаватт-час (МВт·ч) электроэнергии, вырабатываемой в течение срока службы проекта. Согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), LCOE для технологии CSP в 2021 году составляла приблизительно от 60 до 120 долларов за МВт·ч в зависимости от конкретной технологии и характеристик проекта.

Сравнение с другими возобновляемыми источниками энергии

1. Энергия ветра: LCOE для наземной ветроэнергетики, как правило, ниже, чем для CSP. По состоянию на 2021 год LCOE для наземной ветроэнергетики составляла от 30 до 60 долларов за МВт·ч, что делает ее одним из самых экономически эффективных возобновляемых источников энергии.

2. гидроэлектроэнергия: Гидроэнергетика обычно имеет конкурентоспособную LCOE, которая варьируется от $30 до $50 за МВт·ч. Однако она значительно варьируется в зависимости от географического положения, размера объекта и экологических соображений.

3. Фотоэлектрические солнечные батареи (PV): Стоимость солнечных батарей резко снизилась за последние годы. В 2021 году LCOE для солнечных фотоэлектрических систем коммунального масштаба составляла около 30–50 долларов за МВт·ч, что делало ее конкурентоспособной как с ветровой, так и с гидроэнергетикой. Снижение стоимости солнечных панелей и достижения в области технологий способствовали этой тенденции.

Подходит ли концентрированная солнечная энергия для домашнего использования?

Концентрированная солнечная энергия (CSP) в первую очередь предназначена для масштабных операций коммунального обслуживания, что делает ее непрактичной для жилых помещений. Системы CSP требуют больших площадей земли и особых условий, таких как обильный прямой солнечный свет, которые обычно невозможны для отдельных домов. Сложность и стоимость, связанные с установкой технологии CSP в небольших масштабах, еще больше ограничивают ее использование в жилых целях.

Если вы заинтересованы в использовании возобновляемой энергии дома, лучшим вариантом будет рассмотреть солнечные панели на крыше. Эти системы специально разработаны для использования в жилых помещениях и могут эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество без необходимости в обширной территории или инфраструктуре. Солнечные панели на крыше могут генерировать достаточно энергии для питания вашего дома, уменьшая зависимость от электросети и снижая ваши счета за электроэнергию.

At Шилден, мы предлагаем высококачественное Солнечная система мощностью 10 кВт адаптирована для нужд жилого помещения. Эта система обеспечивает надежное решение для использования солнечной энергии, гарантируя, что вы сможете использовать энергию солнца прямо с крыши. Благодаря дополнительным преимуществам в виде налоговых льгот и экономии энергии переход на солнечную энергосистему может стать разумной инвестицией для вашего дома.