Слънчева термоелектрическа енергия: характеристики, приложения и напредък

La термоелектрическа слънчева енергия Слънчевата топлина е обещаваща технология, която използва топлина от слънцето за генериране на електричество. Този процес протича в специализирани заводи т.нар слънчеви топлоелектрически централи, които са се развили от началото на 80-те години на миналия век е, че е чист, изобилен и най-важното възобновяем източник на енергия. Интересен факт е, че на всеки десет дни Земята получава от слънцето същото количество енергия, което съществува във всички известни запаси от нефт, газ и въглища, взети заедно. Този огромен потенциал прави слънчевата термоелектрическа енергия ключова за бъдещето на устойчивата енергия. Понастоящем съществуват различни видове слънчеви топлоелектрически централи, всяка със специфични характеристики. Испания заема изгодна позиция с няколко действащи завода и консолидиран индустриален сектор, активно участващ в международни проекти.

След това ще опишем подробно характеристиките, приложенията и значението на слънчевата термоелектрическа енергия в глобалния енергиен контекст.

Какво е слънчева термоелектрическа енергия?

а слънчева топлоелектрическа централа Работи подобно на конвенционалната топлоелектрическа централа, но използва слънчева енергия вместо въглища или природен газ. Основният принцип зад тези растения е прост: слънчевите лъчи се концентрират от поредица от огледала към централен приемник. В този момент температурите до 1.000 ºC. Тази топлина се прехвърля към течност (обикновено разтопени соли или термални масла), която при нагряване произвежда пара. Тази пара движи турбини, свързани с генератори, които произвеждат електричество. Едно от основните първоначални ограничения на слънчевите топлинни централи беше, че те можеха да работят само по време на слънчеви часове. Въпреки това, с технологичния напредък, много инсталации вече имат системи за съхранение на топлина, което им позволява да генерират електричество дори през нощта.

Видове слънчеви топлинни централи

В момента има три основни типа термоелектрически слънчеви електроцентрали. Въпреки че всички те разчитат на концентрацията на слънчева енергия за генериране на електричество, те се различават по начина, по който концентрират слънчевата светлина. Нека разгледаме всеки един в детайли:

Слънчева топлинна кула

Този вид растение използва хелиостати, които са огледала, монтирани върху подвижни конструкции, способни да следват движението на слънцето. Тези огледала концентрират слънчевите лъчи върху приемник, разположен на върха на централна кула. Слънчевата енергия, концентрирана в тази точка, е способна да достигне температури по-високи от 600 ºC. В средносрочен план тази технология се е доказала като много ефективна и надеждна, въпреки че едно от големите предизвикателства продължава да бъде намаляването на строителните разходи. В Испания заводът Gemasolar, разположен в Севиля, е пионер в интегрирането на дълготрайно съхранение на топлина, което позволява генерирането на електроенергия 24 часа в денонощието.

Параболична чиния или слънчева термална електроцентрала на Стърлинг

При този вид растение, параболични огледала С формата на чиния те концентрират слънчевите лъчи във фокусна точка, където е разположен двигател на Стърлинг, който генерира електричество много ефективно. Високите температури, достигнати във фокусната точка на диска, задвижват двигателя, който произвежда електричество чрез въртене на турбина. Тази технология е благоприятно приложена на места като пустинята Мохаве в Съединените щати.

Параболична слънчева топлоелектрическа централа

на параболични електроцентрали Те са най-разпространени на комерсиално ниво поради високата си ефективност и по-ниските разходи за внедряване. Дълги извити огледала във формата на параболичен цилиндър улавят слънчевата светлина и я концентрират в тръба, разположена по оста му. Тази тръба съдържа преносна течност, която се нагрява и чрез топлообменна система произвежда пара за задвижване на турбина. Няколко страни, включително Испания, вече разполагат с действащи инсталации от този тип.

Развитие на слънчевата термоелектрическа енергия

Първите основи на слънчевата топлинна енергия са разработени от Августин Мушо в края на 1980 век, но едва през XNUMX-те години започват да се демонстрират жизнеспособни търговски приложения. Технологичният напредък оттогава е значителен, преодолявайки няколко основни пречки:

• Високи първоначални разходи: Въпреки че разходите за материали и строителство първоначално бяха непосилни, развитието на новите технологии значително намали разходите.
• Енергиен запас: Основното предизвикателство беше невъзможността да се генерира електричество през нощта поради липса на термично съхранение. Инсталации като Gemasolar обаче показаха, че е възможно да се съхранява топлина в разтопени соли и да се произвежда електричество за 24 часа.
• Метеорологични условия: Необходими са региони с висока слънчева радиация през цялата година, което ограничава инсталирането му в по-умерен климат. Проекти като Desertec са проучили възможността за инсталиране на големи инсталации в пустинни региони като Сахара, като се използват транспортни кабели за изпращане на електричество към Европа.

Термоелектрическа слънчева енергия в Испания

Испания е водеща страна в света по инсталиране на слънчеви термоелектрически централи. Географските и климатични условия на Испания, с големи пустинни площи и изобилие от слънчеви часове, я позиционират като идеална среда за развитието на тази технология. Първите пилотни инсталации са построени в пустинята Tabernas, Алмерия, през 80-те години на миналия век, с SSPS/CRS и CESA 1. През 2007 г. Испания е пионер в търговията с куловата инсталация PS10 в Санлукар ла Майор, Севиля.

През 2011 г. вече работят 21 слънчеви топлинни централи с общ капацитет от 852 MW. Според асоциацията Protermosolar тази цифра се очаква да продължи да нараства през следващите години. Заедно тези централи ще превърнат Испания в най-големия производител на слънчева термоелектрическа енергия в света, което ще я направи референтна за възобновяемата енергия.

Приложения на слънчевата термоелектрическа енергия

Слънчевата термоелектрическа енергия има множество приложения както в домакинството, така и в промишлеността. Някои от най-забележителните включват:

• БГВ и отопление: В еднофамилни къщи слънчевата енергия може да покрие до 70% от потреблението на битова гореща вода.
• Отопление на басейн: Тази технология позволява плувните басейни да се отопляват ефективно и устойчиво през цялата година.
• Домашно производство на електроенергия: Собствениците на жилища могат да инсталират слънчеви панели, за да генерират самостоятелно електричество и дори да препродават излишъците на общата електрическа мрежа.
• промишлени приложения: Слънчевата термоелектрическа енергия се използва и в промишлени процеси, които изискват големи количества топлина, като производство на електроенергия, готвене на храна и дестилация на вода.

С все по-строгите разпоредби за емисиите и нарастващите цени на изкопаемите горива, слънчевата топлинна енергия се превръща в привлекателна алтернатива както по отношение на устойчивостта, така и по отношение на дългосрочните икономически спестявания.

Слънчевата термоелектрическа енергия продължава да напредва и да се развива и е вероятно да играе съществена роля в бъдещето на глобалното производство на енергия, като помага за намаляване на зависимостта ни от изкопаемите горива и насърчава по-устойчив и екологичен модел.