Słoneczna energia termoelektryczna: charakterystyka, zastosowania i postępy

La termoelektryczna energia słoneczna Energia słoneczna to obiecująca technologia wykorzystująca ciepło słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej. Proces ten zachodzi w wyspecjalizowanych zakładach tzw elektrownie słoneczne, które ewoluowały od początku lat 80-tych. Główną zaletą tej technologii jest to, że jest to czyste, obfite i, co najważniejsze, odnawialne źródło energii.

Ciekawostką jest to, że co dziesięć dni Ziemia otrzymuje od słońca taką samą ilość energii, jaka istnieje we wszystkich znanych złożach ropy, gazu i węgla razem wziętych. Ten ogromny potencjał sprawia, że ​​słoneczna energia termoelektryczna jest kluczem do zrównoważonej przyszłości energetycznej. Obecnie współistnieją różne typy elektrowni słonecznych, każda o specyficznych cechach. Hiszpania zajmuje korzystną pozycję z kilkoma działającymi zakładami i skonsolidowanym sektorem przemysłowym, aktywnie uczestniczącym w projektach międzynarodowych.

Następnie szczegółowo omówimy charakterystykę, zastosowania i znaczenie słonecznej energii termoelektrycznej w globalnym kontekście energetycznym.

Co to jest energia termoelektryczna słońca?

A elektrownia słoneczna Działa podobnie do konwencjonalnej elektrowni cieplnej, ale zamiast węgla czy gazu ziemnego wykorzystuje energię słoneczną. Podstawowa zasada działania tych roślin jest prosta: promienie słoneczne są skupiane przez szereg luster w kierunku centralnego odbiornika. W tym miejscu osiągają temperatury do 1.000 ºC.

Ciepło to jest przekazywane do płynu (zwykle stopionych soli lub olejów termicznych), który po podgrzaniu wytwarza parę. Para ta porusza turbiny podłączone do generatorów wytwarzających energię elektryczną. Jednym z głównych początkowych ograniczeń elektrowni słonecznych było to, że mogły one działać tylko w godzinach nasłonecznienia. Jednak wraz z postępem technologicznym wiele zakładów posiada obecnie systemy magazynowania ciepła, umożliwiające wytwarzanie energii elektrycznej nawet w nocy.

Rodzaje elektrowni słonecznych

Obecnie istnieją trzy główne typy termoelektryczne elektrownie słoneczne. Chociaż wszystkie opierają się na koncentracji energii słonecznej w celu wytworzenia energii elektrycznej, różnią się sposobem koncentracji światła słonecznego. Przyjrzyjmy się szczegółowo każdemu z nich:

Solarna elektrownia termiczna

Ten rodzaj roślin wykorzystuje heliostaty, czyli lustra montowane na ruchomych konstrukcjach zdolnych śledzić ruch słońca. Lustra te skupiają promienie słoneczne na odbiorniku umieszczonym na szczycie centralnej wieży. Energia słoneczna skoncentrowana w tym miejscu jest w stanie osiągnąć temperatury wyższe niż 600 ºC. W średnim okresie technologia ta okazała się bardzo wydajna i niezawodna, choć jednym z jej największych wyzwań w dalszym ciągu pozostaje zmniejszenie kosztów budowy. W Hiszpanii elektrownia Gemasolar zlokalizowana w Sewilli jest pionierem w integracji długoterminowego magazynowania termicznego, który pozwala na wytwarzanie energii elektrycznej 24 godziny na dobę.

Naczynie paraboliczne lub elektrownia słoneczna z naczyniem Stirlinga

W tego typu roślinach zwierciadła paraboliczne W kształcie talerza skupiają promienie słoneczne w ognisku, w którym znajduje się silnik Stirlinga, który bardzo wydajnie wytwarza energię elektryczną. Wysokie temperatury osiągane w ognisku dysku napędzają silnik, który wytwarza energię elektryczną poprzez wirowanie turbiny. Technologia ta została z powodzeniem wdrożona w miejscach takich jak pustynia Mojave w Stanach Zjednoczonych.

Paraboliczna rynna słoneczna elektrownia cieplna

Te elektrownie paraboliczne Są one najbardziej rozpowszechnione na poziomie komercyjnym ze względu na ich wysoką wydajność i niższe koszty wdrożenia. Długie, zakrzywione lustra w kształcie parabolicznego cylindra wychwytują światło słoneczne i skupiają je w tubie umieszczonej wzdłuż jego osi. Rura ta zawiera płyn przenoszący, który jest podgrzewany i poprzez system wymiany ciepła wytwarza parę do napędzania turbiny. Kilka krajów, w tym Hiszpania, ma już działające tego typu zakłady.

Rozwój słonecznej energii termoelektrycznej

Pierwsze podstawy termicznej energii słonecznej zostały opracowane przez Augustina Mouchota pod koniec XIX wieku, ale dopiero w latach 1980. XX wieku zaczęto demonstrować opłacalne zastosowania komercyjne. Od tego czasu postęp technologiczny był znaczący i pozwolił pokonać kilka kluczowych przeszkód:

• Wysokie koszty początkowe: Chociaż koszty materiałów i budowy były początkowo zaporowe, rozwój nowych technologii znacznie obniżył koszty.
• Magazynowanie energii: Głównym wyzwaniem była niemożność wytwarzania energii elektrycznej w nocy ze względu na brak magazynowania ciepła. Jednakże zakłady takie jak Gemasolar wykazały, że możliwe jest magazynowanie ciepła w stopionych solach i wytwarzanie energii elektrycznej przez 24 godziny.
• Warunki pogodowe: Regiony o wysokim nasłonecznieniu są wymagane przez cały rok, co ogranicza jego instalację w bardziej umiarkowanym klimacie. W ramach projektów takich jak Desertec badano możliwość instalowania dużych elektrowni w regionach pustynnych, takich jak Sahara, przy użyciu kabli transportowych do przesyłania energii elektrycznej do Europy.

Termoelektryczna energia słoneczna w Hiszpanii

Hiszpania jest wiodącym krajem na świecie pod względem instalacji termoelektrowni słonecznych. Warunki geograficzne i klimatyczne Hiszpanii, z dużymi obszarami pustynnymi i dużą ilością godzin słonecznych, sprawiają, że jest to idealne środowisko do rozwoju tej technologii. Pierwsze instalacje pilotażowe zbudowano na pustyni Tabernas w Almerii w latach 80. XX wieku za pomocą SSPS/CRS i CESA 1. W 2007 r. Hiszpania była pionierem komercyjnym, tworząc elektrownię wieżową PS10 w Sanlúcar la Mayor w Sewilli.

W 2011 roku funkcjonowało już 21 elektrowni fotowoltaicznych o łącznej mocy 852 MW. Według stowarzyszenia Protermosolar oczekuje się, że w nadchodzących latach liczba ta będzie nadal rosła. Razem te elektrownie uczynią Hiszpanię największym producentem słonecznej energii termoelektrycznej na świecie, co uczyni ją punktem odniesienia w dziedzinie energii odnawialnej.

Zastosowania słonecznej energii termoelektrycznej

Energia termoelektryczna słoneczna ma wiele zastosowań zarówno w gospodarstwie domowym, jak i przemyśle. Niektóre z najważniejszych wydarzeń obejmują:

• Ciepła woda użytkowa i ogrzewanie: W domach jednorodzinnych energia słoneczna może pokryć do 70% zużycia ciepłej wody użytkowej.
• Ogrzewanie basenu: Technologia ta umożliwia wydajne i zrównoważone ogrzewanie basenów przez cały rok.
• Krajowa produkcja energii elektrycznej: Właściciele domów mogą instalować panele słoneczne w celu samodzielnego wytwarzania energii elektrycznej, a nawet odsprzedawać nadwyżki do ogólnej sieci energetycznej.
• zastosowania przemysłowe: Słoneczna energia termoelektryczna jest również wykorzystywana w procesach przemysłowych wymagających dużych ilości ciepła, takich jak produkcja energii elektrycznej, gotowanie żywności i destylacja wody.

W obliczu coraz bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących emisji i rosnących cen paliw kopalnych, energia słoneczna staje się atrakcyjną alternatywą zarówno pod względem zrównoważonego rozwoju, jak i długoterminowych oszczędności ekonomicznych.

Słoneczna energia termoelektryczna stale się rozwija i rozwija i prawdopodobnie odegra zasadniczą rolę w przyszłości globalnej produkcji energii, pomagając zmniejszyć naszą zależność od paliw kopalnych i promując bardziej zrównoważony i ekologiczny model.