Warunki klimatyczne, jakie mamy w Polsce nie sprzyjają inwestycjom w systemy elektrowni słonecznej CSP (Concentrated Solar Power). W bardziej słonecznych krajach rozwój technologii CSP nabiera jednak tempa. Australijska firma Vast Solar rozpoczyna projekt elektrowni słonecznej tego typu z zamiarem stworzenia z CSP przemysłu eksportowego. Z kolei w Stanach Zjednoczonych Sandia National Laboratories przeszła do trzeciej fazy pilotażowego projektu CSP, który zamiast stopionej soli wykorzystuje drobinki ceramiczne. Mogą one wytrzymać temperatury powyżej 800 °C. W przeciwieństwie do fotowoltaiki słonecznej, CSP może magazynować energię w stopionej soli i dostarczać energię także po zachodzie słońca.
VS1 – elektrownia CSP na skalę przemysłową
Firma Vast Solar otrzymała od Australijskiej Agencji Energii Odnawialnej (ARENA) dofinansowanie w wysokości 65 milionów dolarów na budowę VS1, pierwszej tego rodzaju elektrowni CSP o mocy 30 MW / 288 MWh w Port Augusta w Australii Południowej. Prognozuje się, że budowa VS1 zajmie dwa lata.
Elektrownie skoncentrowanej energii słonecznej (CSP) wykorzystują do produkcji ciepła bezemisyjne promieniowanie słoneczne. Istotnymi elementami systemu CSP są lustra o parabolicznym kształcie ułożone w rzędach, które koncentrują promieniowanie słoneczne. To właśnie ich paraboliczny kształt pozwala na śledzenie ruchu słońca umożliwiając magazynowanie promieniowania słonecznego przez cały dzień.
W tradycyjnych elektrowniach słonecznych zwierciadła ustawione są wokół wieży, na której szczycie znajduje się wymiennik ciepła z czynnikiem roboczym odbierającym ciepło. Kolejnym kluczowym elementem w systemie CSP są próżniowe rury odbiorcze powlekane specjalnymi powłokami absorpcyjnymi magazynujące promieniowanie, które następnie przekształcają w ciepło. Rura odbiorcza charakteryzuje się wysokim stopniem absorpcji energii słonecznej, to ona ma znaczący wpływ na sprawność i wydajność elektrowni. W kolejnym etapie ciepło przemieszczane jest za pomocą specjalnego płynu, którymi są wypełnione rury odbiorcze. Płyn podgrzewany do temperatury kilkuset stopni Celsjusza poprzez wymiennik ciepła podgrzewa parę, która zasila tradycyjne turbiny parowe.
Jak działa technologia CSPv3 firmy Vast Solar?
Technologia australijskiej firmy Vast Solar wykorzystuje wiele małych wież zamiast jednej dużej centralnej wieży. W odróżnieniu od tradycyjnych technologii CSP, Vast Solar wykorzystuje sód jako płyn przenoszący ciepło o wysokiej temperaturze.
Zmagazynowane ciepło w stopionej soli można następnie wykorzystać do podgrzania wody w celu wytworzenia pary do napędzania turbiny i produkcji energii elektrycznej lub ciepło można również wykorzystać bezpośrednio do dekarbonizacji niektórych procesów przemysłowych.
Jedną z zalet CSP jest to, że przechwycone ciepło może być magazynowane w sposób ekonomiczny przez długi czas przy niewielkich stratach energii. Oznacza to, że CSP może służyć do wytwarzania energii elektrycznej lub dostarczania ciepła na żądanie, także w nocy.
W Stanach też podjęto kroki, by uczynić energię uzyskaną z CSP bardziej przystępną cenowo
Amerykański instytut naukowo-badawczy Sandia National Laboratories rozwija technologię, w której zamiast stopionego sodu do przenoszenia i magazynowania ciepła wykorzystywany jest nowo opracowany materiał w formie stałej, w postaci drobinek, który ma mieć lepsze parametry techniczne oraz być tańszą alternatywą dla nośników stosowanych obecnie.
Co kluczowe, amerykańscy naukowcy zastosowali drobinki ceramiczne przypominające piasek, które są w stanie wytrzymać temperatury powyżej 800ºC. Cząstki te zachowują pożądane właściwości optyczne po długotrwałym narażeniu na tak wysokie temperatury. Ze szczegółową specyfikacja nowo opracowanego nośnika ciepła można zapoznać się tutaj. Jak możemy przeczytać w dotychczasowym podsumowaniu projektu:
…systemy oparte na drobinkach wymagają mniejszej liczby komponentów i są mniej skomplikowane w obsłudze w porównaniu z systemami opartymi na cieczach i gazach. Ponadto systemy oparte na drobinkach wymagają stosunkowo niewielu kosztownych materiałów do gromadzenia i transportu energii cieplnej. Czynniki te mogą zwiększyć dostępność i niezawodność instalacji oraz umożliwić prostszą budowę i uruchamianie instalacji.
Jeśli wszystkie testy w projekcie się powiodą, tego typu elektrownia słoneczna jak wskazują naukowcy mogłaby dostarczać 100MW energii w sposób ciągły, przez całą dobę przy jednocześnie niskich kosztach. Ukończenie prac nad technologią planowane jest na 2024 rok.
Być może ciągły rozwój technologii CSP uczyni ją bardziej przystępną cenowo a zmiany klimatyczne spowodują, że elektrownie słoneczne tego typu znajdą zastosowanie również w innych strefach geograficznych .
Źródło:
Instalacja pilotowa cząstek Gen 3 (G3P3) : Sandia Energy
Zdjęcie:
