Crescent Dunes, SAD - CSP elektrana
    Nedjelja, 20 Studeni 2016 20:20

    Crescent Dunes, SAD - CSP elektrana

    Pratt & Whitney Rocketdyne (PWR) je tvrtka koja se inače bavi tehnologijom visoko produktivnih motora i raketa, ali se sada odlučila i uključiti u sektor solara i to posebno u CSP gdje će iskoristiti svoju stručnost prilikom rada u uvjetima ekstremne topline.

    PWR se odlučio fokusirati na obnovljive izvore energije kada je postalo očito da raketni sustavi na kojima rade u sklopu svog svemirskog programa mogu dati prednosti zemaljskim solarnim sustavima. Od svih solarnih toplinskih tehnologija za sada su se uključili u CSP (koncentriranu solarnu energiju) koja koristi tehnologiju spremanja energije pomoću otopljenih soli.

    CSP trenutačno nije u najboljoj tržišnoj poziciji pošto postoji određeni skepticizam da li će CSP ikad biti dovoljno jeftin da bude konkurentan fotonaponu i da li prednosti CSP-a (spremanje topline) mogu opravdati dodatne troškove. PWR je početkom 1990-ih pomalo testirao tehnologiju, ali su tada odustali zbog toga što nije bila dovoljno razvijena. S obzirom na mnogo iskustva koje PWR ima u tehnologijama hlađenja pomoću tekućeg metala i otopljenih soli u sektoru nuklearne energije, te im je prelazak na OIE bio logičan idući korak.

    Tvrtka Solar Reserve je licencirala PWR-ovu tehnologiju topljenih soli, te sada radi 110 MW komercijalni solarni projekt u Nevadi za koji su dobili i financiranje od Američkog odjela za energiju u iznosu od 737 milijuna dolara. U PWR-ovom konceptu CSP tehnologije koristi se sol, a rad takvog sustava je opisan u članku čiji link možete naći iznad. PWR ima mnogo iskustva s takvom tehnologijom, odnosno pri projektiranju ovakvih sustava koji prenose toplinu na vrlo visokim temperaturama. Ova CSP tehnologija je jedinstvena po tome što je sustav u potpunosti zatvoren, te skoro nikada ne treba dodavati soli. Kod topljenih soli nema prelaska iz tekućeg u plinovito stanje kao kod vode, jer je pri svim temperaturama u tekućem stanju - toplija ili hladnija, te zbog toga i nema velikih promjena u volumenu i tlaku soli. Optimiranjem takve elektrane u smjeru više spremanja energije se može postići da takav sustav radi i 8, 10 ili 24 sata bez Sunca, odnosno cijelu noć.

    Postoje i druge konfiguracije CSP elektrana koje koriste topljive soli, ali su to sustavi koji su pridodani elektranama pri čemu se ne mogu postići tolike temperature, te najčešće ne prelaze 700 stupnjeva. Konfiguracija PWR-ove CSP elektrane je slijedeća: u sredini se nalazi visoki toranj (do 200 metara), a okolo njega je polje puno ogledala (reflektora) koji reflektiraju sunčevu svjetlost na prijemnik koji se nalazi na tornju i ima visinu od 30,5 metara. Sam prijemnik sunčeve svjetlosti je napravljen prema dizajnu PWR-a. Prijemnik se sastoji od 14 panela koji imaju po 66 cijevi koje su formirane u cilindar. Svaka cijev ima dužinu od 80 stopa (oko 25 metara), te je obložena sa slojem koji apsorbira sunčevu svjetlost. Cijevi tokom dana mogu pobijeliti od vrućine te je PWR morao staviti zaštitu od topline koja se nalazi iznad i ispod panela čime se sprječava da drugi dijelovi prijemnika postanu topli. Okolo tornja se nalazi tisuće pomičnih ogledala, tzv heliostata koji se svakih 10 sekundi pomiču kako bi reflektirali sunce prijemniku koji grije sol na 1.050 stupnjeva. Osim same tehnologije PWR isporučuje i kontrolni sustav koji upravlja pomicanjem ogledala.

    Osim projekta Solar Reserve, PWR ima i odvojeni ugovor sa Odjelom za energiju SAD-a vrijedan 15 milijuna dolara, a čiji je cilj smanjiti troškove ovakvih elektrana u budućnosti. Projekt Solar Reserve Crescent Dunes bi pak trebao biti dovršen do prosinca iduće godine.

    PWR osim u CSP tehnologiju planira pomalo ulaziti i u druge obnovljive tehnologije kao što su CPV, biomasa i slično. Svojim ulaskom u CSP tehnologiju PWR pojačava povjerenje u taj sektor, te mu povećava šanse da s vremenom postane konkurentan na tržištu bez poticaja.

    e-ditionsbyfry.com

    Sa toplinskim spremnicima može se spojiti više solara na mrežu

    Vršno opterećenje u Sjedinjenim Američkim Državama je između 16.00 i 20.00 sati, u doba kada solarna energija ne može više isporučivati maksimalnu proizvodnju.

    Rješenje ovog problema je u koncentriranoj solarnoj energiji (CSP), tehnologiji koju su počele koristiti elektroprivrede na jugu Španjolske i u Američkim pustinjama. Američki NREL (Državni laboratorij za OIE) je utvrdio da CSP, sa svojom većom fleksibilnošću i mogućnosti spremanja energije do 15h može povećati ukupnu proizvodnju iz solara te time omogućiti veću prisutnost solarnih elektrana na mreži.

    CSP tehnologija koristi zrcala za reflektiranje i koncentriranje sunčeve svjetlosti na prijamnike koji skupljaju toplinu iz sunca. Ova toplinska energija se onda može koristiti za pokretanje parne turbine koja proizvodi električnu energiju. I tu je glavna prednost te tehnologije, jer može spremiti energiju i pojačati proizvodnju kada se količina proizvodnje iz vjetroelektrana i solarnih FN sustava smanji.

    Glavni problem je fleksibilnost mreže, pošto se ista mora napraviti takvom da brže reagira na promjene proizvodnje iz varijabilnih izvora kao što su solar i vjetar, a sa njihovim većim udjelom je potrebna veća fleksibinost zbog balansiranja proizvodnje energije. I dok bi prolaskom oblaka kod solarnog FN sustava proizvodnja odmah pala, kod CSP sustava ona padne nakon 10 do 15 minuta jer zagrijanom fluidu treba toliko vremena da kroz cijevi stigne do same parne turbine. Ali glavna prednost CSP-a je mogućnost spremanja energije kroz nekoliko sati čime bi se i u vrijeme vršne potrošnje mogla u potpunosti proizvoditi iz FN i CSP solara, te bi se na taj način mogao napraviti zatvoreni krug elektrana na obnovljive izvore, a kojima za konstantni rad ne bi trebale klasične elektrane.

    Spremanje toplinske energije kod CSP-a bi bilo relativno jeftino jer bi bile potrebne samo velike cisterne u kojima bi se spremao neki medij koji bi pohranio i poslije vraćao toplinu koju prenosi voda. U današnjim takvim elektranam se koristi rastopljena sol jer je ima mnogo i jeftina je, te nema nikakvu promjenu stanja pri temperaturi od 565 stupnjeva celzijusa koja je potrebna za tipičnu CSP elektranu. U tipičnoj CSP elektrani koja koristi rastopljenu sol postoje dvije cisterne pri čemu je jedna na nižoj temperaturi - od 293 stupnjeva celzijusa, a druga je na 565. Sol se pumpa iz cisterne sa nižom temperaturom do tornja gdje se skuplja energija sunca te se tamo grije i šalje u vruću cisternu gdje se tolika temperatura može održati kroz nekoliko sati/dana. Ta toplija sol se onda šalje do izmjenjivača topline gdje proizvodi paru za pokretanje parne turbine, te se od tamo šalje nazad u hladniju cisternu nakon što se ohladi na 293 stupnjeva celzijusa. Ova rastopljena sol se smrzava na otprilike 200 stupnjeva celzijusa tako da nema problema sa prelaskom u čvrsto stanje pri spomenutim temperaturama.

    Naravno, ako nema soli u toplijoj cisterni onda nema spremljene energije, a ako je ta cisterna puna ima spremljene energije. Rastopljive soli za spremanje energije su kombinacija kalcij nitrata i kalij nitrata. Rudnici kalcij nitrata nalaze se u Čileu, a za kalij nitrat ih ima u Čileu, Etiopiji i drugim državama.

    Abengoa solar gradi 250 MW CSP elektranu u Arizoni koja će biti na 1.900 hektara te će koristiti čak 900.000 zrcala za grijanje fluida unutar cijevi. Elektrana će imati mogućnost šest sati spremanja toplinske energije, što znači da će nakon zalaska Sunca moći isporučivati energiju u još 70.000 domova.

    Gemasolar u Granadi na jugu Španjolske ima 19,9 MW CSP toranj koji preko ljeta proizvodi dovoljno energije za isporuku 24 sata na dan u 25.000 kućanstava. SolarReserve pak gradi 110 MW CSP projekt pod nazivom Crescent Dunes Solar Energy Project, a koji će koristiti rastopljive soli i koji će spremati energiju kroz nekoliko sati. U Nevadi pak BrightSource gradi još veću CSP elektranu koja će moći spremati energiju na samo 2 sata, ali će u vršnoj proizvodnji isporučivati električnu energiju u 140.000 kućanstava.

    Cijena FN sustava konstantno pada, te je trenutno jeftinija od CSP-a, ali CSP ima prednost u spremanju energije, te zajedno sa FN sustavima te dvije tehnologije mogu pomoći jedna drugoj. Iako spremanje podiže cijenu CSP elektrane, ta cijena se amortizira dužim vremenom proizvodnje, ali i mogučnošću regulacije sustava.

    Solarne elektrane mogu spremati energiju i u baterije, ali je to zasada skupo rješenje, a istraživači istražuju i toplinsko-kemijsko spremanje i neke druge tehnologije.

    Ipak, mogućnost CSP-a da pomogne vjetru i fotonaponu na način da su dulje na mreži još mora biti dodatno istražena simulacijama na razini elektroprivreda, pošto je ova NREL-ova studija koju su radili analitičari Paul Denholm i Mark Mehos samo preliminarna.

    www.renewableenergyworld.com
    Pročitano 777 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive