Солнечная башня. Солнечная башня
Этот способ выработки электричества пока втрое дороже традиционных источников. Но технологии развиваются. И потом, сокращение выбросов парниковых газов у всех на слуху… Впрочем, к чёрту расчёты — это просто красиво.
авораживающее и загадочное сооружение возвышается с недавних пор над полями в районе Санлукар-ла-Майор (Sanlucar la Mayor), недалеко от центра Севильи. Современная водонапорная башня, научная установка, зернохранилище? Но откуда здесь многочисленные яркие световые стрелы, словно прорезающие воздух? Они видны за многие километры.
PS10 — первая в Европе коммерческая термальная солнечная электростанция довольно редкого типа — «солнечная башня» (solar power tower) официально вступила в строй 30 марта нынешнего года. Мощность станции, возведённой в Андалусии, составляет 11 мегаватт.
Принцип её работы прост: поле из множества гелиостатов — зеркал, отслеживающих движение Солнца, собирает свет и направляет его на вершину высокой башни, где яркий солнечный зайчик превращает воду в пар. Пар бежит по трубам и, в конечном счёте, крутит турбины, соединённые с электрическими генераторами.
PS10 . Свет от сотен больших зеркал столь ярок, что заставляет светиться пыль и влагу в воздухе, благодаря чему и видны лучи, атакующие красивую белую башню. Кстати, те зеркала, что видны на переднем плане — не работают на башню. Это просто стоящие рядом фотоэлектрические панели с концентраторами. Зеркала же, направленные на солнечную башню, с этого ракурса не видны (фото Solúcar).
По такой схеме не раз создавались установки во многих странах, но электростанция, управляемая компанией Solúcar Energía, филиалом промышленного гиганта Abengoa, пожалуй, самая внушительная из всех.
Её 624 зеркала, площадью по 120 квадратных метров каждое, направляют свет на красивую бетонную башню, высотой 115 метров. Башню эту можно назвать произведением искусства - огромный фигурный вырез в ней придаёт сооружению визуальную лёгкость.
Солнечная башня во время строительства. Возвышающееся над сельской местностью сооружение издалека выглядит внушительно. Вблизи тоже (фотографии Solúcar).
Не меньшее впечатление производит и свет вокруг.
«Когда я вышел из автомобиля, я едва мог открыть глаза — сцена была слишком ярка. Постепенно, вооружившись тёмными очками, я разглядел ряды зеркал и центр, в который сходились их лучи - набор труб наверху башни» - так передаёт свои впечатления от встречи с PS10 Дэвид Шукман (David Shukman), корреспондент BBC, побывавший недавно на этой станции и даже отважившийся забраться наверх башни во время её работы.
Сначала он ехал на лифте. Но последние четыре этажа пришлось идти пешком. Ступеньки, ведущие на крышу, Дэвиду показались обжигающими. Вообще он сравнил верхние этажи башни с сауной, несмотря на наличие мощной теплоизоляции парогенератора.
И такой нагрев верхушки башни даром не пропадает. Новая испанская электростанция может генерировать до 24,3 гигаватт-часов в год.
Дэвид Шукман на крыше, возможно, самой высокой «сауны» в мире (фотографии BBC).
С новой станцией Испания вырвалась вперёд в данной технологии утилизации солнечного света, но сама идея таких башен далеко не нова.
Из крупных сооружений такого типа можно вспомнить проект Solar One — Solar Two. Эта демонстрационная солнечная электростанция работала и развивалась с 1981 по 1999 годы в пустыне Мохаве (Калифорния). В последней версии (Solar Two) солнечную башню этой станции окружали 1926 гелиостатов, общей площадью почти 83 тысячи квадратных метров. Её мощность превышала 10 мегаватт.
Интересно, что солнечный свет грел не воду, а промежуточный теплоноситель — расплавленную соль. Это была смесь нитрата натрия и нитрата калия. От неё уже закипала вода, дающая пар для турбин (в первом варианте станции — Solar One - теплоносителем являлось масло).
Этот приём позволил Solar Two накапливать тепло про запас. В облачную погоду или вечером турбины работали на энергии, сохранённой в больших цистернах с горячей солью.
Солнечная электростанция Solar Two (фотографии с сайтов en.wikipedia.org и parsnip.evansville.edu).
Та башня и поле зеркал никуда не делись и сейчас. Только в 1999 году учёные переделали Solar Two в гигантский детектор черенковского излучения, для изучения воздействия на атмосферу космических лучей.
Опыт американцев, однако, не пропал: при их помощи и по аналогичному проекту в Испании должны возвести станцию Solar Tres на 15 мегаватт.
Проект предусматривает постройку высокой солнечной башни, окружённой 2493 зеркалами по 96 квадратных метров каждое (смотрите также эту страничку проекта). Общая площадь зеркал составит 240 тысяч квадратных метров.
Вместительное хранилище расплавленной соли (нагретой до температуры 565 градусов по Цельсию) сможет обеспечивать работу парогенераторов в течение 16 часов после захода Солнца. Так что летом генераторы станции не будут останавливаться ни днём, ни ночью.
Внешне Solar Tres будет похожа на Solar Two. А пока можно посмотреть только на схему станции. Розовым показано хранилище горячей соли, синим — холодной. Красным — парогенератор, соединённый с турбиной и конденсатором (иллюстрация с сайта solarpaces.org).
Еврокомиссия выделила на это чудо 5 миллионов евро. Создаёт станцию международная организация SolarPACES, участвовавшая и в создании PS10. При этом в проектировании и постройке Solar Tres задействованы компании из Испании, Франции, Чехии и США.
Интересно, что и в PS10 предусмотрено аккумулирование энергии. Только непосредственно в виде горячего водяного пара, сохраняемого в наборе из больших цистерн. Его запаса хватает на один час работы турбин без Солнца, так что ночной перерыв эта система не перекрывает, но всё же даёт станции некоторую гибкость на случай временно набежавших тучек.
Надо заметить, что PS10 - не единственная солнечная электростанция в Испании. Здесь работают ещё несколько крупных солнечных сооружений самых различных типов. Но проект PS10 представляет собой особый интерес: в том же месте инженеры планируют возвести ещё одну установку-близнец под называнием PS20. Только она уже будет генерировать мощность в 20 мегаватт, собирая свет от большего количества зеркал.
Вид PS10 с птичьего полёта. На заднем плане видна площадка, которую готовят под PS20 (фото Solúcar).
А всего к 2013 году различные по принципу действия солнечные установки, которые развернут (и уже разворачивают) на площадке в Sanlucar la Mayor, должны производить 300 мегаватт электрической энергии, что эквивалентно потребностям такого города как Севилья.
Эти установки будут самыми разными: свой вклад внесут и солнечные башни, и ряд других систем, основанных на нагреве теплоносителя и парогенераторах, а ещё — обычные наборы фотоэлектрических батарей.
Солнечная станция компании Solúcar в Санлукар-ла-Майор проверяет в деле самые разные технологии. Например, параболические концентраторы с двигателями Стирлинга (на заднем плане — та самая башня) и длиннющие параболические (в поперечном сечении) зеркала с трубами для разогрева теплоносителя (фото Solúcar).
Стоимость возведения таких станций высока и, соответственно, даровое электричество, ими вырабатываемое, нельзя назвать дешёвым. Но по мере развития этих технологий и, в частности, расширения самой «солнечной площадки» в Санлукар-ла-Майор, себестоимость киловатта «с неба» будет падать.
К тому же эти установки предотвратят выброс 600 тысяч тонн углекислого газа в год. Что можно назвать приятным бонусом.
14 января 2018 | 13:44
djuga: это еще без учета стоимости земли. Солнечные электростанци занимают огромную площадь из-а очень низкой плотности энергии солнца. На один квадратный метр приходит 1400Вт энергии. С учетом ноч и дня это количество уполовинивается, за счет поворота зеркал и неоптимального положения солнца вечером и утром, атмосферных потерь - еще падает минимум в 2 раза, но и кпд максимум 30%. Итого - с метира можно снять около 120 Вт электроэнергии. Для 120МВт нужно было бы 120 миллионов квадратных метров или 120 квадратных КИЛОМЕТРОВ. Как-то сомнительно, что Израиль согласился занять такую площадь зеркалами.
djuga 14 января 2018 | 15:56
geokrilov: Как-то сомнительно, что Израиль согласился занять такую площадь зеркалами.
=========================================================================================
А в чем сомнения когда башня уже стоит? Полагаю, что они учли все свои возможности, взвесили всяческие за и против.
djuga 14 января 2018 | 22:48
geokrilov: реальная средняя мощность будет не 120 мегаватт, раза в 3 поменьше.
============================================================================
Вы полагаете, что этим заниматься не стоило?
Простите, но я не знаю как можно сделать подобные расчеты на коленке, не имея всех данных. Но даже если вы и правы, то первые мобильники весили килограммы, а 100 лет назад КПД у паровоза было около 7% если мне память не изменяет.
geokrilov 15 января 2018 | 04:23
djuga: я инженер на пенсии (механик по космическим летельным аппаратам _МВТУ), тогда еще не было калькуляторов и расчеты делались на линейке. Я мог бы объяснить про солнечные батареи. Мобильнки - это про связь и информацию. С тех пор как я считал что-то на БЭСМ6 студентом мобильники имеют на борту больше вычистительной мощности чем тогдашний мейнфрейм. А кпд солнечной бататареи тогда был 12%, а сейчас не превышает 20. Серийныйе - процентов 15.
И да, не стОит надеяться на альтернативные источники. Тем более, что в Израиле, вроде, нашли газовые поля и месторождения нефти в Средиземном море. На худой конец, можно построить атомную электростанцию.
КПД паровоза можно поднять машиной двойного расширения и теплообменником на выходе, но его теоретический КПД не выше того, что получится из цикла карно, также и КПД солнечной гелиостанции или солнечной батареи нельзя сделать выше определенной величины.
Альтернативные источники оправданы там, куда не дотащить линию электропередач. Например, для питания метеостанции на Колыме или сотовых станций где-нибудь в Красноярском Крае.
djuga 15 января 2018 | 07:49
geokrilov: Мобильнки - это про связь и информацию.
===============================================================
Да-да, а паровозы - это про транспорт.
Я ничуть не сомневаюсь в вашей квалификации и опыте. Но речь не идет о полном переходе на альтернативную энергетику, а лишь о снижении доли, работающей на не возобновляемых ресурсах.И с этой точки зрения реализуемый проект вполне себе рационален даже при КПД в 20%. К тому же он экологически чист и безопасен, не требует громадной инфраструктуры в отличие от любой ТЭС.
В наш век альтернативные источники энергии получают все большую популярность. Образцовым городом по внедрению инновационных технологий можно называть Севилью, финансовую и культурную столицу южной Испании. Здесь установлена первая в мире коммерческая солнечная электростанция.
Окрестности Севильи, где установлена солнечная электростанция, напоминают настоящее зазеркалье. В центре стоят две гигантских башни PS10 и PS20, высота которых сравнима с 40-этажными зданиями. Вокруг башни PS10 – 624 гелиостата, огромных зеркала, которые отслеживают солнечные лучи и перенаправляют их на вершину башен. Там установлены паровые турбины, перерабатывающие солнечный свет в электроэнергию. Башня PS20, которая будет введена в эксплуатацию до конца 2013 года, еще более мощная, ее окружают 1255 зеркал. Предполагается, что функционирование башен предотвратит выбросы углекислого газа в атмосферу в размере 600 тысяч тонн ежегодно в течение 25 лет.
Сейчас солнечная электростанция обеспечивает 60 тысяч домов, когда проект будет завершен, эта цифра вырастет до 180 тысяч. Планируется, что мощность обеих башен в сумме достигнет 300 МВт. Безусловно, цены на такую электроэнергию пока выше, чем на традиционные источники. Однако со временем цена нормализуется за счет увеличесния объемов производства.
Фото: © Markel Redondo / Greenpeace
Предлагаем вашему вниманию подборку фотографий, иллюстрирующих развитие солнечной энергетики Испании. На фото - не традиционные фотоэлектрические панели, а станции, концентрирующие солнечную энергию (по-английски, CSP - concentrating solar power).
На этих станциях производят тепловую и электрическую энергию. Сотни зеркал концентрируют солнечные лучи, нагревая теплоноситель. Полученное тепло затем используется для обычного производства электроэнергии, например, посредством паровой или газовой турбины или двигателя Стирлинга.
Зеркала могут иметь разнообразную форму, применять различные методы отслеживания положения солнца, использовать разные способы производства полезной энергии, но принцип их работы одинаков. Сегодня мощность отдельных таких станций составляет, как правило, 50 – 280 мВт (в зависимости от размера), но она может быть и больше. Концентрические станции, как правило, значительно больше фотоэлектрических установок (использующих солнечный свет напрямую для производства электроэнергии).
Но у CSP-станций есть одно большое преимущество. Технология позволяет аккумулировать энергию . Солнечное тепло, собираемое в течение дневного времени, может храниться в жидких или твердых средах (расплав солей, керамика, бетон). Ночью оно может извлекаться и поддерживать работу турбины.
По прогнозам , CSP сможет обеспечивать 7% мировых потребностей в энергии к 2030 году и до четверти - к 2050. На сегодняшний день установленные мощности CSP в мире - около 1 ГВт. Стоимость энергии, получаемой на таких станциях 14-18 центов за кВт час.
Доклад Гринпис о CSP-станциях и перспективах их развития: http://www.greenpeace.org/raw/content/international/press/reports/concentrating-solar-power-2009.pdf
Статья о солнечных башнях Испании на Мембране: http://www.membrana.ru/particle/3189
La Dehesa, 50 МВт параболическая станция с системой аккумулирования энергии в расплаве соли. Ежегодное производство электроэнергии 160 миллионов КВт час. На станции установлено 225792 зеркал и 672 солнечных коллектора, общая протяженность которых больше 100 км.
Зал управления работой станции.
11 МВт станция. Площадь каждого зеркала - 120 кв. метров. Солнечные лучи концентрируются на вершине 115 метровой башни, где расположена турбина, вращающая генератор, который и производит электроэнергию.
Производство комплектующих для станции.
Стеклянные трубки, в которых находится теплоноситель.
15 МВт станция. Здесь также используют солевой расплав для аккумуляции энергии. Система позволяет отдавать запасенную энергию в течение 16 часов! Станция успешно работает 6570 часов в году (из 8769 возможных).
Солнечная башня.
Все фото: © Markel Redondo / Greenpeace
Завораживающее и загадочное сооружение возвышается с недавних пор над полями в районе Санлукар-ла-Майор (Sanlucar la Mayor), недалеко от центра Севильи. Современная водонапорная башня, научная установка, зернохранилище? Но откуда здесь многочисленные яркие световые стрелы, словно прорезающие воздух? Они видны за многие километры.
PS10 — первая в Европе коммерческая термальная солнечная электростанция довольно редкого типа — «солнечная башня» (solar power tower) официально вступила в строй 30 марта нынешнего года. Мощность станции, возведённой в Андалусии, составляет 11 мегаватт.
Принцип её работы прост: поле из множества гелиостатов — зеркал, отслеживающих движение Солнца, собирает свет и направляет его на вершину высокой башни, где яркий солнечный зайчик превращает воду в пар. Пар бежит по трубам и, в конечном счёте, крутит турбины, соединённые с электрическими генераторами.
PS10. Свет от сотен больших зеркал столь ярок, что заставляет светиться пыль и влагу в воздухе, благодаря чему и видны лучи, атакующие красивую белую башню. Кстати, те зеркала, что видны на переднем плане - не работают на башню. Это просто стоящие рядом фотоэлектрические панели с концентраторами. Зеркала же, направленные на солнечную башню, с этого ракурса не видны (фото Solúcar).
По такой схеме не раз создавались установки во многих странах, но электростанция, управляемая компанией Solúcar Energía , филиалом промышленного гиганта Abengoa , пожалуй, самая внушительная из всех.
Её 624 зеркала, площадью по 120 квадратных метров каждое, направляют свет на красивую бетонную башню, высотой 115 метров. Башню эту можно назвать произведением искусства – огромный фигурный вырез в ней придаёт сооружению визуальную лёгкость.
Солнечная башня во время строительства. Возвышающееся над сельской местностью сооружение издалека выглядит внушительно. Вблизи тоже (фотографии Solúcar).
Не меньшее впечатление производит и свет вокруг.
«Когда я вышел из автомобиля, я едва мог открыть глаза — сцена была слишком ярка. Постепенно, вооружившись тёмными очками, я разглядел ряды зеркал и центр, в который сходились их лучи – набор труб наверху башни» – так передаёт свои впечатления от встречи с PS10 Дэвид Шукман (David Shukman), корреспондент BBC, побывавший недавно на этой станции и даже отважившийся забраться наверх башни во время её работы.
Сначала он ехал на лифте. Но последние четыре этажа пришлось идти пешком. Ступеньки, ведущие на крышу, Дэвиду показались обжигающими. Вообще он сравнил верхние этажи башни с сауной, несмотря на наличие мощной теплоизоляции парогенератора.
И такой нагрев верхушки башни даром не пропадает. Новая испанская электростанция может генерировать до 24,3 гигаватт-часов в год.
Дэвид Шукман на крыше, возможно, самой высокой «сауны» в мире (фотографии BBC).
С новой станцией Испания вырвалась вперёд в данной технологии утилизации солнечного света, но сама идея таких башен далеко не нова.
Из крупных сооружений такого типа можно вспомнить проект Solar One — Solar Two . Эта демонстрационная солнечная электростанция работала и развивалась с 1981 по 1999 годы в пустыне Мохаве (Калифорния). В последней версии (Solar Two) солнечную башню этой станции окружали 1926 гелиостатов, общей площадью почти 83 тысячи квадратных метров. Её мощность превышала 10 мегаватт.
Интересно, что солнечный свет грел не воду, а промежуточный теплоноситель — расплавленную соль. Это была смесь нитрата натрия и нитрата калия. От неё уже закипала вода, дающая пар для турбин (в первом варианте станции — Solar One – теплоносителем являлось масло).
Этот приём позволил Solar Two накапливать тепло про запас. В облачную погоду или вечером турбины работали на энергии, сохранённой в больших цистернах с горячей солью.
Солнечная электростанция Solar Two (фотографии с сайтов en.wikipedia.org и parsnip.evansville.edu).
Та башня и поле зеркал никуда не делись и сейчас. Только в 1999 году учёные переделали Solar Two в гигантский детектор черенковского излучения, для изучения воздействия на атмосферу космических лучей.
Опыт американцев, однако, не пропал: при их помощи и по аналогичному проекту в Испании должны возвести станцию Solar Tres на 15 мегаватт.
Проект предусматривает постройку высокой солнечной башни, окружённой 2493 зеркалами по 96 квадратных метров каждое (смотрите также эту страничку проекта). Общая площадь зеркал составит 240 тысяч квадратных метров.
Вместительное хранилище расплавленной соли (нагретой до температуры 565 градусов по Цельсию) сможет обеспечивать работу парогенераторов в течение 16 часов после захода Солнца. Так что летом генераторы станции не будут останавливаться ни днём, ни ночью.
Внешне Solar Tres будет похожа на Solar Two. А пока можно посмотреть только на схему станции. Розовым показано хранилище горячей соли, синим - холодной. Красным - парогенератор, соединённый с турбиной и конденсатором (иллюстрация с сайта solarpaces.org).
Еврокомиссия выделила на это чудо 5 миллионов евро. Создаёт станцию международная организация SolarPACES , участвовавшая и в создании PS10. При этом в проектировании и постройке Solar Tres задействованы компании из Испании, Франции, Чехии и США.
Интересно, что и в PS10 предусмотрено аккумулирование энергии. Только непосредственно в виде горячего водяного пара, сохраняемого в наборе из больших цистерн. Его запаса хватает на один час работы турбин без Солнца, так что ночной перерыв эта система не перекрывает, но всё же даёт станции некоторую гибкость на случай временно набежавших тучек.
Надо заметить, что PS10 – не единственная солнечная электростанция в Испании. Здесь работают ещё несколько крупных солнечных сооружений самых различных типов. Но проект PS10 представляет собой особый интерес: в том же месте инженеры планируют возвести ещё одну установку–близнец под называнием PS20. Только она уже будет генерировать мощность в 20 мегаватт, собирая свет от большего количества зеркал.
