Solární termoelektrická energie: vlastnosti, aplikace a pokroky

La termoelektrická sluneční energie Solární termika je slibná technologie, která využívá teplo ze slunce k výrobě elektřiny. K tomuto procesu dochází ve specializovaných závodech tzv solární tepelné elektrárny, které se vyvíjely od počátku 80. let XNUMX. století Hlavní výhodou této technologie je, že jde o čistý, vydatný a hlavně obnovitelný zdroj energie.

Zajímavým faktem je, že každých deset dní dostane Země ze Slunce stejné množství energie, jaké existuje ve všech známých zásobách ropy, plynu a uhlí dohromady. Tento obrovský potenciál činí solární termoelektrickou energii klíčem k udržitelné energetické budoucnosti. V současné době vedle sebe existují různé typy solárních tepelných elektráren, z nichž každá má specifické vlastnosti. Španělsko zaujímá výhodnou pozici s několika provozovanými závody a konsolidovaným průmyslovým sektorem, který se aktivně účastní mezinárodních projektů.

Dále podrobně popíšeme charakteristiky, aplikace a význam solární termoelektrické energie v globálním energetickém kontextu.

Co je solární termoelektrická energie?

A solární tepelná elektrárna Funguje podobně jako klasická tepelná elektrárna, ale místo uhlí nebo zemního plynu využívá solární energii. Základní princip těchto rostlin je jednoduchý: sluneční paprsky jsou koncentrovány řadou zrcadel směrem k centrálnímu přijímači. V tomto bodě jsou teploty až 1.000 ºC.

Toto teplo se přenáší do tekutiny (obvykle roztavené soli nebo termální oleje), která při zahřívání vytváří páru. Tato pára pohání turbíny spojené s generátory, které vyrábějí elektřinu. Jedním z hlavních počátečních omezení solárních tepelných elektráren bylo, že mohly fungovat pouze během hodin slunečního svitu. S technologickým pokrokem však nyní mnoho závodů má systémy akumulace tepla, které jim umožňují vyrábět elektřinu i v noci.

Typy solárních tepelných zařízení

V současné době existují tři hlavní typy termoelektrické solární elektrárny. Ačkoli všechny spoléhají na koncentraci sluneční energie při výrobě elektřiny, liší se způsobem, jakým koncentrují sluneční světlo. Podívejme se na každý z nich podrobně:

Solární tepelná věž rostlina

Tento typ rostlin využívá heliostaty, což jsou zrcadla namontovaná na mobilních konstrukcích schopných sledovat pohyb slunce. Tato zrcadla soustřeďují sluneční paprsky na přijímač umístěný v horní části centrální věže. Sluneční energie koncentrovaná v tomto bodě je schopna dosáhnout teplot vyšších než 600 ºC. Ve střednědobém horizontu se tato technologie ukázala jako velmi účinná a spolehlivá, i když jednou z jejích velkých výzev je i nadále snižování stavebních nákladů. Ve Španělsku je továrna Gemasolar se sídlem v Seville průkopníkem v integraci dlouhodobého tepelného skladování, které umožňuje výrobu elektřiny 24 hodin denně.

Parabolická parabola nebo Stirlingova miska solární tepelná elektrárna

U tohoto typu rostlin, parabolická zrcátka Ve tvaru talíře soustřeďují sluneční paprsky do ohniska, kde je umístěn Stirlingův motor, který velmi efektivně vyrábí elektřinu. Vysoké teploty dosahované v ohnisku disku pohánějí motor, který vyrábí elektřinu roztočením turbíny. Tato technologie byla příznivě implementována v místech, jako je poušť Mojave ve Spojených státech.

Parabolická solární tepelná elektrárna

the parabolické žlabové elektrárny Na komerční úrovni jsou nejrozšířenější díky vysoké účinnosti a nižším nákladům na implementaci. Dlouhá zakřivená zrcadla ve tvaru parabolického válce zachycují sluneční světlo a soustřeďují je do trubice umístěné podél jeho osy. Tato trubka obsahuje přenosovou kapalinu, která se zahřívá a prostřednictvím systému výměny tepla vytváří páru pro pohon turbíny. Několik zemí, včetně Španělska, již provozuje závody tohoto typu.

Vývoj solární termoelektrické energie

První základy solární tepelné energie vyvinul Augustin Mouchot na konci 1980. století, ale teprve v XNUMX. letech se začaly ukazovat životaschopné komerční aplikace. Technologický pokrok od té doby byl významný a překonal několik klíčových překážek:

• Vysoké počáteční náklady: Přestože náklady na materiály a konstrukci byly zpočátku neúnosné, vývoj nových technologií náklady výrazně snížil.
• Skladování energie: Hlavním problémem byla nemožnost vyrábět elektřinu v noci kvůli nedostatku akumulace tepla. Závody jako Gemasolar však ukázaly, že je možné uchovávat teplo v roztavených solích a vyrábět elektřinu po dobu 24 hodin.
• Povětrnostní podmínky: Oblasti s vysokým slunečním zářením jsou vyžadovány po celý rok, což omezuje jeho instalaci v mírnějších klimatech. Projekty jako Desertec zkoumaly možnost instalace velkých elektráren v pouštních oblastech, jako je Sahara, pomocí transportních kabelů k posílání elektřiny do Evropy.

Termoelektrická solární energie ve Španělsku

Španělsko je celosvětově vedoucí zemí, pokud jde o instalaci solárních termoelektráren. Zeměpisné a klimatické podmínky Španělska s velkými pouštními oblastmi a bohatými hodinami slunečního svitu ho staví jako ideální prostředí pro rozvoj této technologie. První pilotní závody byly postaveny v 80. letech v poušti Tabernas v Almeríi pomocí SSPS/CRS a CESA 1. V roce 2007 bylo Španělsko komerčním průkopníkem s věžovým závodem PS10 v Sanlúcar la Mayor v Seville.

V roce 2011 bylo v provozu již 21 solárně termických elektráren s celkovým výkonem 852 MW. Podle sdružení Protermosolar se očekává, že toto číslo bude v následujících letech dále narůstat. Společně tyto elektrárny udělají ze Španělska největšího výrobce solární termoelektrické energie na světě, což z něj učiní referenci v oblasti obnovitelné energie.

Aplikace solární termoelektrické energie

Solární termoelektrická energie má mnoho aplikací v domácím i průmyslovém odvětví. Mezi nejvýznamnější patří:

• Teplá užitková voda a vytápění: V rodinných domech může solární energie pokrýt až 70 % spotřeby teplé užitkové vody.
• Vyhřívání bazénu: Tato technologie umožňuje vyhřívat bazény efektivně a trvale po celý rok.
• Domácí výroba elektřiny: Majitelé domů mohou instalovat solární panely, aby si sami vyráběli elektřinu, a dokonce přebytky prodávat do obecné elektrické sítě.
• průmyslové aplikace: Solární termoelektrická energie se také používá v průmyslových procesech, které vyžadují velké množství tepla, jako je výroba elektřiny, vaření potravin a destilace vody.

Se stále přísnějšími emisními předpisy a rostoucími cenami fosilních paliv se solární tepelná energie stává atraktivní alternativou jak z hlediska udržitelnosti, tak z hlediska dlouhodobých ekonomických úspor.

Solární termoelektrická energie pokračuje v pokroku a rozvoji a pravděpodobně bude hrát zásadní roli v budoucnosti globální výroby energie, pomůže snížit naši závislost na fosilních palivech a prosadí udržitelnější a ekologičtější model.