Sončna termoelektrična energija: značilnosti, aplikacije in napredek

La termoelektrična sončna energija Sončna toplota je obetavna tehnologija, ki za proizvodnjo električne energije uporablja toploto sonca. Ta proces poteka v specializiranih obratih, imenovanih sončne termoelektrarne, ki so se razvile od zgodnjih osemdesetih let prejšnjega stoletja, je, da je čist, obilen in, kar je najpomembneje, obnovljiv vir energije.

Zanimiv podatek je, da Zemlja vsakih deset dni od sonca prejme enako količino energije, kot je v vseh znanih zalogah nafte, plina in premoga skupaj. Zaradi tega velikega potenciala je sončna termoelektrična energija ključna za prihodnost trajnostne energije. Trenutno soobstajajo različne vrste sončnih termoelektrarn, vsaka s svojimi lastnostmi. Španija ima ugoden položaj z več delujočimi obrati in konsolidiranim industrijskim sektorjem, ki aktivno sodeluje v mednarodnih projektih.

Nato bomo podrobno opisali značilnosti, aplikacije in pomen sončne termoelektrične energije v svetovnem energetskem kontekstu.

Kaj je sončna termoelektrična energija?

A sončna termoelektrarna Deluje podobno kot klasična termoelektrarna, le da uporablja sončno energijo namesto premoga ali zemeljskega plina. Osnovno načelo teh rastlin je preprosto: sončni žarki se koncentrirajo z nizom ogledal proti osrednjemu sprejemniku. Na tej točki so temperature do 1.000 ºC.

Ta toplota se prenese na tekočino (običajno staljene soli ali termalna olja), ki pri segrevanju proizvaja paro. Ta para premika turbine, povezane z generatorji, ki proizvajajo elektriko. Ena glavnih začetnih omejitev sončnih termalnih elektrarn je bila, da so lahko delovale samo v urah sonca. Vendar pa imajo s tehnološkim napredkom številne elektrarne sisteme za shranjevanje toplote, ki jim omogočajo proizvodnjo električne energije tudi ponoči.

Vrste sončnih termoelektrarn

Trenutno obstajajo tri glavne vrste termoelektrarne sončne elektrarne. Čeprav se vsi zanašajo na koncentracijo sončne energije za proizvodnjo električne energije, se razlikujejo po načinu koncentriranja sončne svetlobe. Oglejmo si vsakega podrobneje:

Solarna toplotna stolpnica

Ta vrsta rastlin uporablja heliostati, ki so ogledala, nameščena na premične strukture, ki lahko sledijo gibanju sonca. Ta zrcala koncentrirajo sončne žarke na sprejemnik, ki se nahaja na vrhu osrednjega stolpa. Sončna energija, koncentrirana na tej točki, lahko doseže temperature višje od 600 ºC. Srednjeročno se je ta tehnologija izkazala za zelo učinkovito in zanesljivo, čeprav je eden od njenih velikih izzivov še vedno zmanjšanje stroškov gradnje. V Španiji je tovarna Gemasolar, ki se nahaja v Sevilli, pionir pri vključevanju dolgoročnega shranjevanja toplote, ki omogoča proizvodnjo električne energije 24 ur na dan.

Sončna termoelektrarna s parabolično posodo ali Stirlingovo posodo

Pri tej vrsti rastlin je parabolična zrcala Plodaste oblike koncentrirajo sončne žarke v žarišču, kjer se nahaja Stirlingov motor, ki zelo učinkovito proizvaja elektriko. Visoke temperature, dosežene v žarišču diska, poganjajo motor, ki proizvaja elektriko z vrtenjem turbine. Ta tehnologija je bila ugodno uporabljena v krajih, kot je puščava Mojave v Združenih državah.

Parabolična korita sončne termoelektrarne

The parabolične elektrarne Zaradi visoke učinkovitosti in nižjih stroškov izvedbe so najbolj razširjeni na komercialni ravni. Dolga ukrivljena zrcala v obliki paraboličnega valja zajemajo sončno svetlobo in jo koncentrirajo v cev, ki se nahaja vzdolž njene osi. Ta cev vsebuje prenosno tekočino, ki se segreje in prek sistema za izmenjavo toplote proizvaja paro za pogon turbine. Več držav, vključno s Španijo, že ima delujoče tovrstne obrate.

Razvoj sončne termoelektrične energije

Prve temelje sončne toplotne energije je razvil Augustin Mouchot v poznem 1980. stoletju, vendar so se šele v osemdesetih letih prejšnjega stoletja začele prikazovati izvedljive komercialne aplikacije. Tehnološki napredek od takrat je bil pomemben in je premagal več ključnih ovir:

• Visoki začetni stroški: Čeprav so bili stroški materiala in gradnje sprva previsoki, je razvoj novih tehnologij znatno znižal stroške.
• Shranjevanje energije: Glavni izziv je bila nezmožnost proizvodnje električne energije ponoči zaradi pomanjkanja hranilnika toplote. Vendar pa so naprave, kot je Gemasolar, pokazale, da je mogoče hraniti toploto v staljenih solih in proizvajati elektriko 24 ur.
• Vremenske razmere: Regije z visokim sončnim obsevanjem so potrebne vse leto, kar omejuje njegovo namestitev v bolj zmernih podnebjih. Projekti, kot je Desertec, so proučevali možnost postavitve velikih elektrarn v puščavskih regijah, kot je Sahara, z uporabo transportnih kablov za pošiljanje električne energije v Evropo.

Termoelektrična sončna energija v Španiji

Španija je vodilna država na svetu glede namestitve sončnih termoelektrarn. Geografske in podnebne razmere Španije z velikimi puščavskimi območji in številnimi sončnimi urami jo postavljajo kot idealno okolje za razvoj te tehnologije. Prve pilotne elektrarne so bile zgrajene v puščavi Tabernas v Almeríi v osemdesetih letih prejšnjega stoletja s SSPS/CRS in CESA 80. Leta 1 je bila Španija komercialni pionir s stolpno tovarno PS2007 v Sanlúcar la Mayor v Sevilli.

V letu 2011 je obratovalo že 21 sončnih termoelektrarn s skupno močjo 852 MW. Po podatkih združenja Protermosolar naj bi ta številka v prihodnjih letih še naraščala. Zaradi teh elektrarn bo Španija postala največja proizvajalka sončne termoelektrične energije na svetu, s čimer bo postala referenca na področju obnovljive energije.

Uporaba sončne termoelektrične energije

Sončna termoelektrična energija ima številne uporabe tako v gospodinjstvu kot v industriji. Nekateri poudarki vključujejo:

• Sanitarna voda in ogrevanje: V enodružinskih hišah lahko sončna energija pokrije do 70 % porabe sanitarne vode.
• Ogrevanje bazena: Ta tehnologija omogoča učinkovito in trajnostno ogrevanje bazenov skozi vse leto.
• Domača proizvodnja električne energije: Lastniki stanovanj lahko namestijo sončne celice za samoproizvodnjo električne energije in celo prodajo presežke v splošno električno omrežje.
• industrijske aplikacije: Sončna termoelektrična energija se uporablja tudi v industrijskih procesih, ki zahtevajo velike količine toplote, kot so proizvodnja električne energije, kuhanje hrane in destilacija vode.

Z vedno strožjimi predpisi o emisijah in naraščajočimi cenami fosilnih goriv postaja sončna toplotna energija privlačna alternativa tako v smislu trajnosti kot dolgoročnih gospodarskih prihrankov.

Sončna termoelektrična energija še naprej napreduje in se razvija ter bo verjetno igrala bistveno vlogo v prihodnosti svetovne proizvodnje energije, saj bo pomagala zmanjšati našo odvisnost od fosilnih goriv in spodbujala bolj trajnosten in ekološki model.