Solárna termoelektrická energia: vlastnosti, aplikácie a pokroky

La termoelektrická slnečná energia Solárna termálna je sľubná technológia, ktorá využíva teplo zo slnka na výrobu elektriny. Tento proces prebieha v špecializovaných závodoch tzv solárne tepelné elektrárne, ktoré sa vyvíjali od začiatku 80. rokov XNUMX. storočia Hlavnou výhodou tejto technológie je, že ide o čistý, výdatný a hlavne obnoviteľný zdroj energie.

Zaujímavým faktom je, že každých desať dní dostane Zem zo Slnka rovnaké množstvo energie, aké existuje vo všetkých známych zásobách ropy, plynu a uhlia dohromady. Tento obrovský potenciál robí solárnu termoelektrickú energiu kľúčom k udržateľnej energetickej budúcnosti. V súčasnosti koexistujú rôzne typy solárnych tepelných elektrární, z ktorých každá má špecifické vlastnosti. Španielsko má výhodnú pozíciu s niekoľkými prevádzkovanými závodmi a konsolidovaným priemyselným sektorom, ktorý sa aktívne zúčastňuje medzinárodných projektov.

Ďalej podrobne rozoberieme charakteristiky, aplikácie a význam solárnej termoelektrickej energie v globálnom energetickom kontexte.

Čo je slnečná termoelektrická energia?

Una solárna tepelná elektráreň Funguje podobne ako klasická tepelná elektráreň, no namiesto uhlia či zemného plynu využíva slnečnú energiu. Základný princíp týchto rastlín je jednoduchý: slnečné lúče sú sústredené radom zrkadiel smerom k centrálnemu prijímaču. V tomto bode sú teploty až 1.000 ºC.

Toto teplo sa prenáša do tekutiny (zvyčajne roztavených solí alebo termálnych olejov), ktorá pri zahrievaní vytvára paru. Táto para poháňa turbíny spojené s generátormi, ktoré vyrábajú elektrinu. Jedným z hlavných počiatočných obmedzení solárnych termálnych elektrární bolo, že mohli fungovať len počas hodín slnečného svitu. S technologickým pokrokom však v súčasnosti mnohé elektrárne majú systémy akumulácie tepla, ktoré im umožňujú vyrábať elektrinu aj v noci.

Typy solárnych tepelných zariadení

V súčasnosti existujú tri hlavné typy termoelektrické solárne elektrárne. Hoci sa všetky spoliehajú na koncentráciu slnečnej energie pri výrobe elektriny, líšia sa spôsobom, akým koncentrujú slnečné svetlo. Pozrime sa na každý z nich podrobne:

Elektráreň na solárnu tepelnú vežu

Tento typ rastlín používa heliostaty, čo sú zrkadlá namontované na mobilných konštrukciách schopných sledovať pohyb slnka. Tieto zrkadlá sústreďujú slnečné lúče na prijímač umiestnený v hornej časti centrálnej veže. Slnečná energia sústredená v tomto bode je schopná dosiahnuť teploty vyššie ako 600 ºC. V strednodobom horizonte sa táto technológia ukázala ako veľmi efektívna a spoľahlivá, hoci jednou z jej veľkých výziev je aj naďalej znižovanie stavebných nákladov. V Španielsku je elektráreň Gemasolar, ktorá sa nachádza v Seville, priekopníkom v integrácii dlhodobého skladovania tepla, ktoré umožňuje výrobu elektriny 24 hodín denne.

Parabolická parabola alebo solárna tepelná elektráreň Stirlingova miska

V tomto type rastlín, parabolické zrkadlá V tvare taniera sústreďujú slnečné lúče v ohnisku, kde je umiestnený Stirlingov motor, ktorý veľmi efektívne vyrába elektrinu. Vysoké teploty dosahovali v ohnisku disku motor, ktorý vyrába elektrinu roztočením turbíny. Táto technológia bola priaznivo implementovaná na miestach, ako je púšť Mojave v Spojených štátoch.

Parabolická solárna tepelná elektráreň

L parabolické korytové elektrárne Na komerčnej úrovni sú najrozšírenejšie vďaka vysokej účinnosti a nižším nákladom na implementáciu. Dlhé zakrivené zrkadlá v tvare parabolického valca zachytávajú slnečné svetlo a sústreďujú ho do trubice umiestnenej pozdĺž jeho osi. Táto trubica obsahuje prenosovú kvapalinu, ktorá sa zahrieva a prostredníctvom systému výmeny tepla vytvára paru na pohon turbíny. Niekoľko krajín vrátane Španielska už prevádzkuje závody tohto typu.

Vývoj solárnej termoelektrickej energie

Prvé základy solárnej tepelnej energie vyvinul Augustin Mouchot na konci 1980. storočia, no až v XNUMX. rokoch XNUMX. storočia sa začali demonštrovať životaschopné komerčné aplikácie. Technologický pokrok odvtedy bol významný a prekonal niekoľko kľúčových prekážok:

• Vysoké počiatočné náklady: Aj keď boli náklady na materiály a konštrukciu spočiatku neúmerné, vývoj nových technológií výrazne znížil náklady.
• Skladovanie energie: Hlavnou výzvou bola neschopnosť vyrábať elektrinu v noci kvôli nedostatku tepelnej akumulácie. Elektrárne ako Gemasolar však ukázali, že je možné uchovávať teplo v roztavených soliach a vyrábať elektrinu 24 hodín.
• Poveternostné podmienky: Regióny s vysokým slnečným žiarením sú potrebné po celý rok, čo obmedzuje jeho inštaláciu v miernejších klimatických podmienkach. Projekty ako Desertec skúmali možnosť inštalácie veľkých elektrární v púštnych oblastiach, ako je Sahara, pomocou transportných káblov na posielanie elektriny do Európy.

Termoelektrická solárna energia v Španielsku

Španielsko je vedúcou krajinou na svete, pokiaľ ide o inštaláciu solárnych termoelektrární. Geografické a klimatické podmienky Španielska s veľkými púštnymi oblasťami a množstvom slnečných hodín ho stavajú ako ideálne prostredie pre rozvoj tejto technológie. Prvé pilotné závody boli postavené v púšti Tabernas, Almería, v 80. rokoch 1. storočia s SSPS/CRS a CESA 2007. V roku 10 bolo Španielsko komerčným priekopníkom s vežovým závodom PSXNUMX v Sanlúcar la Mayor v Seville.

V roku 2011 už bolo v prevádzke 21 solárnych termálnych elektrární s celkovým výkonom 852 MW. Podľa združenia Protermosolar sa očakáva, že toto číslo sa bude v nasledujúcich rokoch naďalej zvyšovať. Spoločne tieto elektrárne urobia zo Španielska najväčšieho výrobcu solárnej termoelektrickej energie na svete, čo z neho urobí referenciu v oblasti obnoviteľnej energie.

Aplikácie slnečnej termoelektrickej energie

Solárna termoelektrická energia má mnohostranné využitie v domácej aj priemyselnej oblasti. Medzi tie najvýznamnejšie patria:

• Teplá úžitková voda a kúrenie: V rodinných domoch môže solárna energia pokryť až 70 % spotreby teplej vody v domácnosti.
• Vyhrievanie bazéna: Táto technológia umožňuje efektívne a trvalo udržateľné vyhrievanie bazénov počas celého roka.
• Domáca výroba elektriny: Majitelia domov môžu inštalovať solárne panely na vlastnú výrobu elektriny a dokonca prebytky predávať do všeobecnej elektrickej siete.
• priemyselné aplikácie: Solárna termoelektrická energia sa používa aj v priemyselných procesoch, ktoré vyžadujú veľké množstvo tepla, ako je výroba elektriny, varenie jedla a destilácia vody.

So stále prísnejšími emisnými predpismi a rastúcimi cenami fosílnych palív sa solárna tepelná energia stáva atraktívnou alternatívou tak z hľadiska udržateľnosti, ako aj dlhodobých ekonomických úspor.

Solárna termoelektrická energia naďalej napreduje a rozvíja sa a pravdepodobne bude hrať zásadnú úlohu v budúcnosti globálnej výroby energie, čím pomôže znížiť našu závislosť od fosílnych palív a presadzovať udržateľnejší a ekologickejší model.