Башни с солнечными батареями

Как работает солнечная башня

Самую большую солнечную электростанцию в виде башни запустила компания Abengoa Solar. Ее мощность составляет 20 МВт. Солнечная башня PS20 расположена недалеко от Севильи, в Испании, и построена она рядом с ранее действовавшей башней PS10 меньшей мощности.

Недостатком любой солнечной станции является падение ее выдаваемой мощности в случае появления облаков на небе, и полное прекращение работы в ночное время. Для решения этой проблемы предложено использования в качестве теплоносителя не воды, а солей с большей теплоемкостью. Расплавленная солнцем соль концентрируется в хранилище, построенного в виде большого термоса, и может использоваться для превращения воды в пар еще продолжительное время после того, как солнце скроется за горизонтом.

В 1990-х годах “Solar One” была модернезирована для работы на расплавленных солях и теплоаккумулирующей системы. Благодаря аккумулированию тепла башенные электростанции стали уникальной гелиотехнологией, позволяющей диспетчеризацию электроэнергии при коэффициенте нагрузки до 65%. При такой конструкции расплавленная соль закачивается из “холодного” бака при температуре 288 C и проходит через приемник, где нагревается до 565 C, а затем возвращается в “горячий” бак. Теперь горячую соль по мере надобности можно использовать для выработки электричества. В современных моделях таких установок тепло хранится на протяжении 3 — 13 часов.

Строительство такой станции обходится в сумму порядка 5 миллионов евро.

Любопытно, что солнечная башня может использоваться не только для непосредственного преобразования тепла в электроэнергию с помощью турбин. Израильский Weizmann Institute of Science в 2005 году отработал технологический процесс получения цинка из оксида цинка в солнечной башне. (Оксид цинка образуется при отработке срока эксплуатации большинства батарей — см. статью «как работает батарейка»). Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревается в башне солнечными лучами до температуры 1200 °С. В результате процесса получается чистый цинк. Далее цинк можно использовать для изготовления батарей. Другой вариант его использования — поместить цинк в воду и в результате химической реакции получить водород и оксид цинка. Оксид цинка снова отправляется в солнечную башню, а водород может использоваться для работы водородных двигателей в качестве экологически чистого топлива. Эта технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research.

Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию непосредственного производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов. Оказывается, вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С, что без проблем достигается в гелиоустановках.

Таким образом, человечество постепенно осваивает самый большой источник энергии, находящийся под боком — Солнце.
of your page —>

Алексей Шестопалов, интернет-проект «Как работают вещи»

Источник

Башня солнечной энергии — Solar power tower

Концентрирующие солнечные энергетические башни: Вверху: солнечные башни объекта Ivanpah , крупнейшей в мире солнечной тепловой электростанции в пустыне Мохаве, на юго-востоке Калифорнии. В центре: PS10 , первая в мире коммерческая солнечная электростанция в Андалусии, Испания. Внизу: солнечная энергетическая башня THEMIS в Восточных Пиренеях, Франция (слева) и немецкая экспериментальная башня Юлих (справа).

Башня солнечной энергии , также известная как электростанция «центральная башня», или электростанция « гелиостат », или силовая башня, представляет собой тип солнечной печи, использующей башню для получения сфокусированного солнечного света. Он использует набор плоских подвижных зеркал (называемых гелиостатами) для фокусировки солнечных лучей на коллекторной башне (цели). Концентрированная солнечная энергия рассматривается как одно из жизнеспособных решений для возобновляемых источников энергии, не загрязняющих окружающую среду.

В ранних конструкциях эти сфокусированные лучи использовались для нагрева воды, а образующийся пар использовался для питания турбины . Были продемонстрированы новые конструкции, использующие жидкий натрий , и системы, использующие расплавленные соли (40% нитрата калия , 60% нитрата натрия ) в качестве рабочих жидкостей, в настоящее время находятся в эксплуатации. Эти рабочие жидкости обладают высокой теплоемкостью , которую можно использовать для хранения энергии перед использованием ее для кипячения воды для привода турбин. Эти конструкции также позволяют генерировать энергию, когда солнце не светит.

СОДЕРЖАНИЕ

Расходы

В 2017 году Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (NREL) подсчитала, что к 2020 году электроэнергию можно будет производить с помощью опорных башен по цене 5,47 цента за кВтч. В 2007 году такие компании, как ESolar (тогда поддерживавшиеся Google.org ), разрабатывали дешевые, не требующие обслуживания, массовые производимые компоненты гелиостата, которые должны были сократить расходы в ближайшем будущем. В конструкции ESolar использовалось большое количество небольших зеркал (1,14 м²), чтобы снизить затраты на установку таких систем крепления, как бетон, сталь, сверление и подъемные краны. В октябре 2017 года в статье в GreenTech Media говорилось, что eSolar прекратил свою деятельность в конце 2016 года.

Усовершенствования в системах рабочих жидкостей, такие как переход от существующих конструкций с двумя резервуарами (горячий / холодный) к системам с одним резервуаром и термоклином с кварцитовыми термонаполнителями и кислородными подушками, улучшат эффективность использования материалов и еще больше снизят затраты.

Дизайн

• Некоторые концентрирующие солнечные электростанции имеют воздушное охлаждение вместо водяного, чтобы избежать использования ограниченного количества воды в пустыне.
• Плоское стекло используется вместо более дорогого гнутого стекла.
• Теплоаккумулятор для хранения тепла в емкостях с расплавленной солью для продолжения производства электроэнергии, пока не светит солнце
• Пар нагревается до 500 ° C для приведения в действие турбин, соединенных с генераторами, вырабатывающими электроэнергию.
• Системы управления для наблюдения и управления всей деятельностью предприятия, включая положения массива гелиостатов, сигнализацию, сбор других данных и обмен данными.

Обычно установки занимают от 150 га (1 500 000 м 2 ) до 320 га (3 200 000 м 2 ).

Экологические проблемы

Есть свидетельства того, что солнечные концентрирующие установки такой большой площади могут растапливать летающих над ними птиц. Вблизи центра массива температура может достигать 550 ° C, чего, с учетом самого солнечного потока, достаточно, чтобы сжечь птиц, в то время как подальше опаляются перья, что в конечном итоге приводит к гибели птицы. Рабочие солнечной электростанции Иванпа называют этих птиц «лентами», поскольку они воспламеняются в воздухе и падают на землю, оставляя за собой дым. Во время тестирования исходного положения дежурства гелиостатов было убито 115 птиц, попавших в концентрированный солнечный поток. За первые 6 месяцев работы погибла 321 птица. После изменения процедуры ожидания, чтобы сфокусировать не более четырех гелиостатов в одной точке, больше не было случаев гибели птиц.

Солнечная электростанция Ivanpah классифицируется штатом Калифорния как источник выбросов парниковых газов, поскольку каждое утро в течение нескольких часов она должна сжигать ископаемое топливо, чтобы быстро достичь своей рабочей температуры.

Коммерческие приложения

В последнее время наблюдается возобновление интереса к технологии солнечной энергии башни, о чем свидетельствует тот факт, что есть несколько компаний, участвующих в планировании, проектировании и строительстве электростанций для коммунальных предприятий. Это важный шаг на пути к конечной цели создания коммерчески жизнеспособных растений. Существует множество примеров использования инновационных решений в солнечной энергетике. Применение опускной башни также возможно с гелиостатами для нагрева рабочей жидкости.

Новые приложения

Башня Pit Power Tower сочетает в себе башню солнечной энергии и башню аэро-электрической энергии в выведенном из эксплуатации карьере. Традиционные солнечные энергетические башни ограничены по размеру из-за высоты башни и более близких гелиостатов, блокирующих прямую видимость внешних гелиостатов к приемнику. Использование «сидячих мест на стадионе» карьера помогает преодолеть ограничение блокировки.

Поскольку солнечные энергетические башни обычно используют пар для приведения в действие турбин, а воды, как правило, не хватает в регионах с высокой солнечной энергией, еще одним преимуществом открытых карьеров является то, что они имеют тенденцию собирать воду, будучи выкопаны ниже уровня грунтовых вод. Башня Pit Power Tower использует пар с низким нагревом для приведения в действие пневматических труб в системе когенерации. Третье преимущество перепрофилирования карьера для этого типа проекта — возможность повторного использования инфраструктуры рудника, такой как дороги, здания и электричество.

Источник

9 самых экологичных небоскребов мира

Резервуары для сбора дождевой воды, гигантские ветряки, несколько тысяч солнечных панелей на фасаде – это лишь малая часть инноваций, которые используются при строительстве современных небоскребов. Recycle собрал 9 экологичных высоток, которые уже существуют, причем в гармонии с окружающим их миром.

The CIS Tower, Манчестер, Англия

25-этажный небоскреб CIS Tower в Манчестере облицован солнечными батареями. Более 7 000 панелей установлены на стенах одного из технических корпусов здания и производят до 180 мегаватт-часов электроэнергии в год. Этого достаточно для работы 1000 компьютеров.

На крыше здания расположены 24 ветряка, которые также вырабатывают энергию. Они обеспечивают около 10% электричества, необходимого для работы башни. В CIS Tower располагается штаб-квартира британской страховой компании CIS. Солнечные батареи и ветряки были установлены на здании еще в 2004 году.

The Pearl River Tower, Гуаньджоу, Китай

Штаб-квартира китайской национальной табачной компании (CNTC) в городе Гуаньджоу располагается в одном из самых экологичных небоскребов в мире. Неожиданно, но факт: 310-метровая 71-этажная «Башня жемчужной реки» (Pearl River Tower) создана как здание нулевой энергии, то есть она не потребляет электроэнергию из внешней сети.

Плавные формы небоскреба напоминают волны. Его южный фасад оборудован двойным остеклением с вентиляцией между стекол, что в значительной степени снижает нагрев здания и затраты на кондиционирование. В небоскребе также установлены «умные» жалюзи, которые открываются и закрываются в зависимости от погоды, а на крыше располагаются резервуары для дождевых осадков с системой очистки и рециркуляции воды.

Pearl River Tower также оборудована фотоэлектрическими панелями и солнечными тепловыми коллекторами, которые нагревают воду в небоскребе. А внутри здания на двух технических этажах расположены гигантские ветровые турбины, которые дают в 15 раз больше энергии, чем обычные ветряные мельницы. Излишки электричества запасаются в аккумуляторных батареях.

Bank of America Tower, Нью-Йорк

366-метровый небоскреб Bank of America Tower, который находится в Нью-Йорке, обошелся американцам в 1,2 миллиарда долларов. На экотехнологии было потрачено 2-3 процента от этой суммы. Здание банка выполнено из переработанных материалов, которые в будущем могут быть утилизированы. Среди них – вторично использованный бетон со шлаком (побочным продуктом доменных печей).

В небоскребе также предусмотрена система накопления и очистки дождевой воды. В целях экономии в Bank of America Tower установлены безводные писсуары, которые сохраняют около 30 млн литров воды в год. Весь воздух, проникающий в здание, очищается на 95% с помощью фильтра. Специальная система охлаждения производит запасы льда в ночные часы, чтобы использовать его для охлаждения помещений в утренние и дневные часы.

Фасад здания облицован особым стеклом, которое частично поглощает солнечное излучение, обеспечивая при этом максимальное естественное освещение. Стеклопакеты позволяют сократить потери тепла, что снижает потребление энергии. В здании установлена автоматическая осветительная система, которая регулируется в зависимости от времени суток. А у входа в башню находится стоянка для велосипедов. При этом парковка для машин в Bank of America Tower не предусмотрена.

The Bahrain World Trade Center Towers, Бахрейн

Здание The Bahrain World Trade Center Towers в Бахрейне отличается от других небоскребов тем, что на фасаде центра установлены три 30-метровых вентилятора. Они производят до 1100 МВт электроэнергии в год, которая обеспечивает работу всех офисов и помещений небоскреба. Столь высоких показателей выработки альтернативной энергии удалось добиться благодаря форме здания, которая позволяет создавать ускоренные потоки воздуха для гигантских лопастей турбин.

The Hearst Tower, Нью-Йорк

На строительство небоскреба The Hearst Tower в Нью-Йорке пошли материалы из вторсырья. Конструкция здания на 80% состоит из переработанной стали. Большая часть внутренних помещений также сделана из отходов. На крыше небоскреба установлен резервуар на 14 000 галлонов воды для сбора дождевых осадков. Они покрывают 50% всей необходимой зданию воды: идут на охлаждающие системы, поливку растений и фонтаны в главном холле небоскреба.

340 on the Park, Чикаго

Небоскреб 340 on the Park находится в Чикаго. Он оборудован системой сбора и очистки дождевой воды. В пасмурные дни строение может вообще не использовать городскую водопроводную сеть, ограничиваясь осадками с неба. Благодаря тщательной теплоизоляции и герметичным окнам небоскреб расходует мало энергии на отопление помещений. Кроме того, на 25-м этаже здания есть многоярусный зимний сад.

18 Kowloon Bay, Гонконг

28-этажный небоскрёб 18 Kowloon Bay попал в экотоп благодаря саду, который занимает несколько первых этажей здания. Нижняя часть бизнес-центра, в котором располагаются офисы, выставочные павильоны и торговые площади, отведена под парковку для автомобилей, и именно здесь находится зона озеленения. Живые растения очищают воздух не только внутри 18 Kowloon Bay, но и снаружи здания. Они улучшают экологическую обстановку во всем промышленном районе, который сильно загазован.

Waugh Thistleton Residential Tower, Лондон

Здание Waugh Thistleton Residential Tower в Лондоне – на сегодняшний день его строительство продолжается – оборудовано винтовой ветряной системой, которая состоит из четырех турбин, прикрепленных к одной стороне башни. Они способны производить до 40 тыс. кВт в год, что на 15% больше потребностей самого небоскреба.

The Burj al-Taqa (Energy Tower), Дубай

Небоскреб Burj al-Taqa в Дубае вырабатывает всю необходимую для жизнедеятельности энергию самостоятельно. На крыше здания установлена огромная 61-метровая ветряная турбина и множество солнечных панелей общей площадью около 15 тысяч кв. м. Часть батарей расположена на фасаде небоскреба.

Кроме того, здание оборудовано отражающими стеклянными панелями, которые уменьшают нагрев помещений от солнца и сокращают потребление энергии на кондиционирование помещений. Для охлаждения офисов используется конвекционная система, прогоняющая воздух снизу вверх по всей башне. Это обеспечивает комфортную температуру воздуха в пределах +18 градусов.

Источник