Добыча и использование энергии Солнца — одно из важнейших достижений человека с точки зрения энергетики. Основная сложность теперь заключается даже не в собирании солнечной энергии, а в её хранении и распределении. Если удастся решить этот вопрос, то традиционные предприятия, работающие на ископаемом топливе, можно будет отправить на пенсию.
SolarReserve — компания, предлагающая использовать расплавленную соль в солнечных электростанциях и работающая над альтернативным решением проблем хранения. Вместо использования солнечной энергии для выработки электроэнергии и дальнейшего хранения её в солнечных батареях, SolarReserve предлагает перенаправлять её на тепловые накопители (башни). Энергетическая башня будет получать и хранить энергию. Способность расплавленной соли оставаться в жидкой форме делает из неё совершенное средство для термального хранения.
Задача компании — доказать, что её технология может сделать солнечную энергию доступным источником энергии, работающим круглосуточно (как на любой электростанции, работающей на ископаемом топливе). Концентрированный солнечный свет нагревает в башне соль до 566 °C, и она хранится в гигантском изолированном резервуаре, пока не будет использована для создания пара для запуска турбины.
Впрочем, обо всём по порядку.
Начало
Главный технолог SolarReserve, Уильям Гулд более 20 лет потратил на развитие технологии CSP (concentrated solar power) с расплавленной солью. В 1990-х годах он был руководителем проекта демонстрационной установки Solar Two, построенной при поддержке Министерства энергетики США в пустыне Мохаве. Десятилетием раньше там же проверяли сооружение, которое подтвердило теоретические расчеты, о возможности коммерческой выработки энергии с помощью гелиостатов. Задача Гулда заключалась в том, чтобы разработать аналогичный проект, в котором вместо пара используется нагретая соль, а также найти доказательства, что энергия может быть сохранена.
При выборе ёмкости для хранения расплавленной соли Гулд колебался между двумя вариантами: производителем котлов с опытом работы на традиционных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, и компанией Rocketdyne, которая производила ракетные двигатели для НАСА. Выбор был сделан в пользу ракетостроителей. Отчасти из-за того, что в начале своей карьеры Гулд работал инженером-ядерщиком в гигантской строительной компании Bechtel, работавшей над калифорнийскими реакторами San Onofre. И считал, что не найдёт более надёжной технологии.
Сопло реактивного двигателя, из которого вырываются горячие газы, на самом деле состоит из двух обечаек (внутренней и внешней), в фрезерованных каналах которых прокачиваются топливные компоненты в жидкой фазе, охлаждая металл и удерживая сопло от плавления. Опыт Rocketdyne в разработке подобных устройств и работе в сфере высокотемпературной металлургии пригодился при разработке технологии использования расплавленной соли на солнечной электростанции.
Проект Solar Two мощностью 10 МВт успешно функционировал в течение нескольких лет и был выведен из эксплуатации в 1999 году, подтвердив жизнеспособность идеи. Как признаётся сам Уильям Гулд, у проекта были некоторые проблемы, которые нужно было решить. Но основная технология, используемая в Solar Two, работает и в современных станциях вроде Crescent Dunes. Смесь нитратных солей и рабочие температуры идентичны, отличие лишь в масштабах станции.
Преимущество технологии использования расплавленной соли заключается в том, что она позволяет поставлять мощность по требованию, а не только тогда, когда светит солнце. Соль может сохранять тепло в течение нескольких месяцев, поэтому иногда случающийся пасмурный день не влияет на доступность электроэнергии. Кроме того, выбросы электростанции минимальны, и, конечно же, нет никаких опасных отходов, созданных в качестве побочного продукта процесса.
Принципы работы
Солнечная электростанция использует 10 347 зеркал (гелиостатов), установленных на 647,5 гектар (это 900 с лишним футбольных полей), чтобы сконцентрировать солнечный свет на центральной башне высотой в 195 метров и заполненной солевой «начинкой». Эта соль нагревается солнечными лучами до 565 °C, и тепло хранится, а затем используется для преобразования воды в пар и для работы генераторов, производящих электричество.
Зеркала называются гелиостатами, так как каждое из них может наклоняться и поворачиваться, чтобы точно направлять свой луч света. Расположенные в концентрических кругах, они фокусируют солнечный свет на «приемнике» в верхней части центральной башни. Сама башня не светится, приемник имеет матово-чёрный цвет. Эффект свечения возникает как раз-таки из-за концентрации солнечных лучей, нагревающих ёмкость. Горячая соль стекает в резервуар из нержавеющей стали ёмкостью 16 тыс. м?.
Гелиостат
Соль, которая при этих температурах выглядит и течет почти так же, как вода, проходит через теплообменник, чтобы вырабатывать пар для работы стандартного турбогенератора. В баке содержится достаточно расплавленной соли для работы генератора в течение 10 часов. Это составляет 1100 мегаватт-часов хранения, или почти в 10 раз больше, чем самые большие системы ионно-литиевых батарей, которые были установлены для хранения возобновляемой энергии.
Трудный путь
Несмотря на перспективность идеи, нельзя сказать, что SolarReserve добились успеха. Во многих отношениях компания оставалась стартапом. Хотя стартапом энергичным и ярким во всех смыслах. Ведь первое, что вы увидите, взглянув в сторону электростанции Crescent Dunes, это свет. Столь яркий, что на него невозможно смотреть. Источником света служит 195-метровая башня, горделиво возвышающаяся над пустынными территориями Невады примерно на половине пути между маленьким городком Рино и Лас-Вегасом.
2012 год, начало строительства
2014 год, проект близок к завершению
Декабрь 2014, Crescent Dunes почти готов к эксплуатации
Готовая станция
Где-то в часе езды отсюда находится знаменитая Зона 51, секретный военный объект, который этим летом всем интернетом грозились штурмовать, дабы «спасти» инопланетян из рук американского правительства. Такое соседство приводит к тому, что путешественники, увидевшие необычайно яркое свечение, порой спрашивают местных жителей, не стали ли они свидетелями чего-то необычного или даже инопланетного. И потом искренне огорчаются, узнав, что это всего лишь солнечная электростанция, окружённая полем зеркал шириной почти 3 км.
Строительство Crescent Dunes началось в 2011 году благодаря ссудам от правительства и инвестициям от NV Energy, основной коммунальной компании Невады. А построили электростанцию в 2015 году, примерно на два года позже запланированного срока. Но и после постройки не всё шло гладко. Например, в первые два года часто ломались и не работали должным образом насосы и трансформаторы для гелиостатов, которые были недостаточно мощными. Поэтому выходная мощность на Crescent Dunes была ниже запланированной в первые годы работы.
Была и ещё одна сложность — с птицами. Попадая под «прицел» концентрированного солнечного света, несчастная птаха превращалась в прах. По словам представителей SolarReserve, их электростанции удалось избежать регулярной и массовой «кремации» птиц. Совместно с несколькими национальными организациями был разработан специальный план, позволяющий смягчить любые потенциальные угрозы электростанции. Эта программа была утверждена в 2011 и предназначена для уменьшения потенциального риска для птиц и летучих мышей.
Но самой большой проблемой для Crescent Dunes стала утечка в резервуаре для хранения горячей соли, обнаруженная в конце 2016 года. Согласно технологии, гигантское кольцо, опирающееся на пилоны на дне резервуара, распределяет расплавленную соль по мере ее поступления из приемника. Сами пилоны должны были быть приварены к полу, а для кольца необходима возможность смещения, так как изменения температуры вызывают расширение/сжатие материалов. Вместо этого, из-за ошибки инженеров, все это хозяйство крепко-накрепко сварили вместе. Как результат, при температурных изменениях днище резервуара прогибалось и протекало.
Сама по себе утечка расплавленной соли не представляет особой опасности. При попадании на гравийный слой под резервуаром расплав сразу остыл, превратившись в соль. Тем не менее, остановка электростанции затянулась на восемь месяцев. Изучались причины утечки, виновные в инциденте, последствия ЧП и другие вопросы.
На этом неприятности SolarReserve не закончились. Производительность электростанции оказалась ниже запланированной в 2018 году, при этом средний коэффициент мощности составил 20,3% по сравнению с запланированным коэффициентом мощности 51,9%, С. В результате Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (NREL) начала 12-месячное исследование стоимости проекта CSP, сосредоточив внимание на проблемах производительности и непредвиденных расходах. Как итог, сначала на компанию подали в суд и заставили сменить руководство, а в 2019 году и вовсе вынудили признать своё банкротство.
Это ещё не конец
Но даже это не поставило крест на развитии технологии. Ведь есть аналогичные проекты и в других странах. Например, подобные технологии используются в солнечном парке имени Мохаммеда ибн Рашида Аль Мактума — самая крупной в мире сети солнечных электростанций, объединенных в едином пространстве в Дубаи. Или, допустим, Марокко. Там ещё больше солнечных дней, чем в США, а потому и эффективность электростанции должна быть выше. И первые результаты показывают, что этой действительно так.
Башня CSP Noor III мощностью 150 МВт в Марокко превысила плановые показатели по производительности и заполнению хранилища в первые несколько месяцев эксплуатации. А затраты на финансирование проектов по хранению энергии в башне соответствуют ожидаемым прогнозам, уверяет Ксавье Лара, старший консультант CSP Инженерная группа Empresarios Agrupados (EA).
Запущенная в декабре минувшего года, электростанция Noor III демонстрирует замечательную производительность. Noor III, установленный испанской SENER и китайской энергетической строительной корпорацией SEPCO, является крупнейшим в мире эксплуатационным башенным заводом и вторым по интеграции технологии хранения расплавленной соли.
Эксперты считают, что надежные ранние данные о производительности Noor III о производительности, гибкости генерации и интеграции хранилищ должны снизить проблемы с надежностью CSP-башни и хранилищ и снизить стоимость капитала для будущих проектов. В Китае правительство уже объявило о программе по созданию 6000 МВт CSP с хранилищем. SolarReserve сотрудничает с государственной компанией Shenhua Group, которая занимается строительством электростанций, работающих на угле, для разработки 1000 МВт выработки расплавленной соли CSP. Но будут ли строить такие башни-накопители дальше? Вопрос.
Впрочем, буквально на днях компания Heliogen, принадлежащая Биллу Гейтсу, заявила о своём прорыве в использовании концентрированной солнечной энергии. Heliogen смогли повысить температуру с 565 °C до 1000°C. Тем самым открыв возможность использования солнечной энергии в производстве цемента, стали, нефтехимической продукции.
Что ещё полезного можно почитать в блоге Cloud4Y
> Настраиваем top в GNU/Linux
> Пентестеры на передовой кибербезопасности
> Стартапы, способные удивить
> Экофантастика на защите планеты
> Информационная безопасность ЦОД
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью! Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу. Также напоминаем, что вы можете бесплатно протестировать облачные решения Cloud4Y.
Комментарии (83)
Sartorio
26.11.2019 13:09Речь о том, что установка по хранению тепла в расплаве, изначально дешевле в пересчете на кВт*часы по сравнению с аккумуляторами, правда время хранения измеряется днями.
И в теории значительно ниже эксплуатационные расходы.
Кроме того не загрязняется окружающая среда отходами при производстве и переработке аккумуляторных батарей.
grewishka
26.11.2019 14:18Можно упомянуть, что один из стартапов, поддерживаемый Биллом Гейтсом, создал технологию по более четкому фокусированию лучей, управляемую с помощью машинного зрения. Четыре камеры смотрят вниз на зеркала и определяют настройку зеркал. Фокусировка это достаточно сложная при настройке таких проектов, поэтому в первое время выработка энергии меньше расчетной. На это уходят месяцы. Может можно будет применить эту технологию.
edition.cnn.com/2019/11/19/business/heliogen-solar-energy-bill-gates/index.html
tim2018
26.11.2019 14:32А зачем соль?
теплоемкость, кДж/кг/К:
вода 4.2, соль 1.5, если застынет, то ничего хорошего
androude
26.11.2019 14:37Температура кипения?
tim2018
26.11.2019 15:40androude
26.11.2019 18:06соль нагревается солнечными лучами до 565 °C… Горячая соль стекает в резервуар из нержавеющей стали ёмкостью 16 тыс. м?
Грубо, пусть с учетом теплоемкости нам нужна рабочая температура 565/4,2*1,5 = 200°C. Интуиция подсказывает, что система будет плохо работать на температуре близкой к температуре кипения (температура кипения соли, к примеру 1465 °C). Тогда потребуется давление порядка 50-100 атмосфер или больше для емкости в десятки тыс. м?. Звучит дорого.
Bedal
26.11.2019 15:36за счёт более широкого температурного диапазона килограмм соли запасёт столько же энергии, сколько и килограмм воды.
Но.
1. соль плотнее и весь конструктив будет гораздо компактнее. А это — цена.
2. как Вы вообще представляете съём энергии с нагретой воды?qyix7z
26.11.2019 15:452. как Вы вообще представляете съём энергии с нагретой воды?
Гуглим ВВЭР. Ядерная энергия греет воду, вода (внезапно) греет пар, который идет в турбину.Bedal
26.11.2019 15:52ага, я даже ждал такой реакции. Переходим на давления в сотню-две атмосфер (ВВЭР — 160атм и выше) с соответствующей стоимостью? И кому это надо?
qyix7z
26.11.2019 16:09Вы же спрашивали «как вообще представляете», вот я написал широко известное решение съема. Безотносительно экономики и кому оно нужно.
Я подозреваю, что у соли своих заморочек хватает. Например, застыла она в трубе или того хуже в трубках теплообменника. Наверняка решение есть, раз работает станция на соли, но не дешевое.
Поэтому и то, и другое не используют повсеместно в качестве аккумулятора энергии.Bedal
26.11.2019 16:28Безотносительно экономики и кому оно нужно.
если безотносительно, то лучше сразу о термояде в нужных точках писать :-)
Я подозреваю, что у соли своих заморочек хватает.
реальных технологий без заморочек не бывает.
Например, застыла она в трубе или того хуже в трубках теплообменника.
Мёртвый слон остывает два дня. Но Вы правы — решения есть во множестве, они отработаны и в металлургии и в тех же АЭС на жидком натрии (РБН), да и работа с расплавами солей в промышленности далеко не нова. Насчёт «недешёвое» — уж всяко дешевле водяных систем с давлением под сотни атмосфер.
Поэтому и то, и другое не используют повсеместно в качестве аккумулятора энергии.
С аккумуляцией энергии в промышленных масштабах задача решалась в рамках существующей структуры энергетики, это делалось прежде всего гидроаккумуляцией. Дёшево, сердито, большие мощности, относительно обычное оборудованиие.
Сейчас структура меняется — и потому именно сейчас появляются иные системы. Текущее состояние ни в коем случае нельзя принимать за образец, всё это пока стартовый этап с пробами и ошибками.
Gutt
26.11.2019 16:41Хранить перегретую воду в больших количествах несколько, кгхм, проблематичнее, чем просто расплавленную соль. Фазовая диаграмма подсказывает, что для того, чтобы вода оставалась водой при 1.5 / 4.2 * 873 K ~= 500 K, нужно давление около 100 бар (здесь температура выбрана по балансу теплоёмкости). Невесть что, конечно, но умножьте на 18000*(1.5/4.2) кубометров и представьте, что будет валить из дырочки, если снаружи атмосферное давление. Опять же, даже деионизированная вода может вызывать коррозию. Опять же, энергетически выгоднее иметь соль с 600 С, чем воду с 300 С: сильнее нагреем воду, получим большее давление пара и больший КПД турбины.
Bedal
27.11.2019 09:10добавлю про воду под давлением: при появлении дырочки по системе со скоростью звука в воде распространяется волна падения давления. После чего вода превращается в пар. Объём пара в 2000 раз примерно больше объёма воды. Результатом будет тротиловый эквивалент порядка 0.4. Эффект — как тяжёлую бомбу взорвали.
Не случайно про подрыв газовоздушной смеси пишут «произошёл хлопок», а вот при закипании воды из-за потери давления говорят именно «взрыв».
В конце-концов, ещё раз про Чернобыль: из-за упущенного режима поднялась температура, возникли трещины в трубопроводах — и вот тогда-то водяным взрывом всё и разнесло в реакторе. электролиз воды, наработка гремучей смеси и её подрыв — уже следующий этап как следствие этого.dragonnur
27.11.2019 11:11На 18 кт воды уже не «тяжёлую бомбу», а вполне себе больше половины хиросимской Бомбуэ
Bedal
27.11.2019 11:16Процесс непростой, этот коэффициент «локальный», для небольшого, лабораторного, объёма. Но в любом случае мало не покажется, водяной взрыв — далеко не шутка, и повреждения наносит большие.
Потому-то, когда тут залихватски пишут про «давайте воду под давлением», сразу хочется указать на автоматический очень большой рост стоимости (и проектирования, и изготовления, и владения).
Энергетика — вообще недешёвое занятие.Psih
27.11.2019 15:07Хватает просто посмотреть на видео что происходит если обычный домашний бойлер на 100 литров выходит из строя и перегревается :D
Будет как тут: imgflip.com/i/3hpdha
qyix7z
26.11.2019 15:43Если расплавленная соль так хороша для запасания энергии, то почему ее не используют на каждой первой электростанции? И башню с зеркалами строить не надо, только бак.
Для ветряков было бы идеально. Дует много ветра, а электроэнергия не нужна? Направляем ее на нагрев соли. Нет ветра и пик потребления? Срабатываем соль.
Хм, а как срабатываем? До застывания? Или уменьшаем количество рабочего тела, куда-то откладывая твердую соль? В посте этот вопрос не освещен.Bedal
26.11.2019 16:09На каждой первой электростанции не требуется запасать энергию — она уже запасена в топливе.
Солнечные станции начались (и пока пребывают) в достаточно мелком масштабе, где фотопанели проще применять. Они масштабируются от нуля запросто. Но на больших масштабах становится уже слишком дорого, стоимость не квадратично, но и далеко не линейно растёт.
Что касается аккумулирования для ветростанций — такие проекты и реализации как раз есть. Но сказывается массовая технологичность. Всё-таки это система с парогенерацией, турбиной, генератором… эффективно только для действительно больших мощностей. А системы аккумулирования пока что в детском состоянии, на малых масштабах работают. Те, что на больших — используют более эффективную схему гидроаккумулирующей станции.
Хотя есть даже с закачкой воздуха в пещеру под давлением! Сам встраивал в одну американскую модель энергосистемы подобное.qyix7z
26.11.2019 16:26Хорошо, не на электростанции, а в каждой первой энергосистеме. В каждой энергосистеме требуется сглаживать пики — ночью запасать избыток, днем срабатывать.
Поскольку соль таки требует турбину на хвосте, то проще эту установку держать на электростанции. Собственно она и является электростанцией.
Те, что на больших — используют более эффективную схему гидроаккумулирующей станции.
Да, только капзатраты тоже мама не горюй. И на равнине не построишь.
В общем нет пока у человечества эффективного аккумулятора энергии.Bedal
26.11.2019 16:37Ещё раз: в классической энергетике энергия уже запасена в топливе. И в «бесплатных» источниках вроде воды. Пики сглаживают за счёт прокачки энергии между регионами (прежде всего в широтном направлении) — это, кстати, самый дешёвый способ. Когда генерация не нужна, а снижение мощности тепловых и атомных станций не выгодно по конструктивным причинам (котлы очень не любят менять режим) — маневрируют газовой, парогазовой, гидравлической генерацией.
Да, только капзатраты тоже мама не горюй. И на равнине не построишь.
Относительно мощностей и запаса энергии ГАЭС — затраты невелики. Было бы невыгодно — не строили бы. На равнине как раз можно, Вы же не назовёте Загорск горной местностью? А там крупнейшая ГАЭС:
Заго?рская гидроаккумули?рующая электроста?нция — гидроаккумулирующая электростанция на реке Кунье у посёлка Богородское в Сергиево-Посадском районе Московской области
В общем нет пока у человечества эффективного аккумулятора энергии.
в смысле «серебряной пули» на все случаи — нет и не будет. Для конкретных случаев — есть. Для случаев новых — нет пока.qyix7z
26.11.2019 20:07котлы очень не любят менять режим
Не соглашусь. Тот, кто Вам это говорил — хреновый машинист котла. Утверждаю это, так как больше 10 лет работал машинистом. Ради интереса достигал скоростей изменения нагрузки 10 МВт/мин при паспортных 3/5 МВт/мин. Это для газо-мазутного котла, для угольного хуже, но все равно регулируется нагрузка. Другое дело, что у котла небольшой регулировочный диапазон, от ~60 до 100 % номинала и поэтому их не очень-то привлечешь к регулированию.
Пики сглаживают за счёт прокачки энергии между регионами (прежде всего в широтном направлении)
Странно, не встречал раньше такого метода, надо будет повнимательней глянуть на карту перетоков на сайте БР в разные часы. Ну или прямо спросить коллег из системного оператора :)
Позволю себе пока потеоретизировать: Чтобы это было эффективно, надо перекачивать хотя бы в другой часовой пояс, а это большие расстояния и соответственно потери при передаче. В идеале надо перекачивать от ночного минимума к дневному максимуму, а это не меньше 10 часовых поясов.
Вы же не назовёте Загорск горной местностью?
Хм, само название Загорск как бы намекает. Да, это Восточно-Европейская равнина, но читая ту же Вики:Сооружения Загорской ГАЭС расположены на северном склоне Клинско-Дмитровской моренной гряды в пределах древней переуглублённой долины реки Куньи
В общем на совсем ровной поверхности не построишь.
Расчётный напор, м 100/105
И если это так дешево, то почему их так мало действует в России? В статье про ЗаГАЭС пишут про две действующие, в статье про ГАЭС упоминаются три, а РусгидрА в 2017 отказалась достраивать Ленинградскую ГАЭС с причиной «бабло не отобьем». И это Русгидро, которая способна Правила оптового рынка под себя переписывать.
GeBoN
26.11.2019 21:51
Ну как бы для этого в СССР и придумали единую энергосистему, которую «рыжий» так и не смог до конца добить.Пики сглаживают за счёт прокачки энергии между регионами (прежде всего в широтном направлении)
Странно, не встречал раньше такого метода, надо будет повнимательней глянуть на карту перетоков на сайте БР в разные часы.Bedal
26.11.2019 22:57придумали её у нас, но чуть пораньше. Клевещут даже, что немцы. Но у нас. Немудрено, дореволюционная энергетика России носила имя Сименс.
Вот пример из 1903 года
Bedal
26.11.2019 22:49
дадад. Вот только ресурс от этого драматически уменьшается вместе с КПДкотлы очень не любят менять режим
Не соглашусь. Тот, кто Вам это говорил — хреновый машинист котла. Утверждаю это, так как больше 10 лет работал машинистом.
Ради интереса достигал скоростей изменения нагрузки 10 МВт/мин при паспортных 3/5 МВт/мин.
кто-то ещё интересуется, как случился Чернобыль? Вот примерно так. Вообще-то за такие рекорды положено увольнять сходу. В пересчёте на жизненный цикл Вы поиграли на большие деньги.
Да, это Восточно-Европейская равнина, но читая ту же Вики:
а, ну, прямо в степи нельзя, верно.
И если это так дешево
Это не дёшево. Это дешевле других способов аккумулирования энергии — но не дёшево.
почему их так мало действует в России?
и во всём мире тоже мало. Ровно потому, что аккумулирование стоит дорого.qyix7z
27.11.2019 11:12кто-то ещё интересуется, как случился Чернобыль? Вот примерно так. Вообще-то за такие рекорды положено увольнять сходу. В пересчёте на жизненный цикл Вы поиграли на большие деньги.
Если верить моему коллеге, который работал машинистом на АЭС и в 90-х мне рассказывал примерно тоже самое, что мы увидели в сериале от НВО, то в Чернобыле были два важных отличия от того, что делал я:
а) были выведены защиты;
б) режимные параметры были далеко за пределами нормы.
Я же действовал строго в рамках инструкций, соблюдал все режимные параметры и уж точно не выводил защиты (у меня просто нет такой возможности, это не в компетенции машиниста). Соответственно ресурс никак не уменьшался, не то что драматически, а КПД и так разный на разных режимах, а если говорить чисто про котел, то он бултыхается в районе 98%, изменяясь в десятых долях.
Паспортная же скорость изменения нагрузки — это скорее рекомендованный параметр, но никак не обязательный. Мало этого, в определенных ситуациях не только допускается, но и необходимо превышать ее.
Вот пример. Недавно нам Системный оператор написал письмо, что вот у вас на ПГУ указана скорость Х, а в Правилах технологического функционирования должна быть Х2. Мы переадресовали это письмо заводу-изготовителю с вопросом «почему так?», который ответил «хз почему, но может Х2. Мы можем вам помочь за лярд денег».
Вообще крупные аварии типа Чернобыля, СШГЭС и т.п. — это всегда результат нескольких факторов (от трех и более). Убери любой из них и ничего не будет. Отключится один узел/линия/агрегат, а система даже не заметит. Один человек просто не в состоянии серьезно повлиять на систему.
Помнится, когда в 90-х начались взрывы/теракты, мы ради шутки рассуждали на смене, куда надо положить бомбу на ТЭЦ, чтобы гарантировано вывести всю станцию. Пришли к выводу, что можем ненадолго посадить на 0 одну очередь из двух и надолго вывести из строя один/два агрегата. Целиком и надолго одним взрывом невозможно.
и во всём мире тоже мало. Ровно потому, что аккумулирование стоит дорого.
Дык я о том же другими словами:нет пока у человечества эффективного аккумулятора энергии
Ждем-с. Я верю, что придумают.
Tamerlan666
26.11.2019 20:51Пики сглаживают за счёт прокачки энергии между регионами (прежде всего в широтном направлении) — это, кстати, самый дешёвый способ.
Так себе способ. "Перекачивать", то бишь передавать эффективно электроэнергию умеют пока только на расстояния не больше пары тысяч километров. Это пара часовых поясов в умеренных широтах.
Bedal
26.11.2019 23:11Ну, может, и так себе — но работает. Если учесть, что попутно решается много других проблем, получается и недорого. Например, связь Сибирь-Волга, не просто гоняет энергию, но и при проблемах и ремонтах на Жигулёвской ГЭС регулирует частоту (в том числе европейской части).
Аккумулирование — ещё дороже.
Igor_O
26.11.2019 18:13-1Бредовость такого варианта системы с солью в том, что эта соль зачем-то гоняется по трубам. Видимо, для повышения на порядки себестоимости строительства и энергозатратности эксплуатации (ибо, если остановилось все — как-то надо обратно до +801С всю систему прогреть. Плюс расплавленную соль как-то качать надо туда-обратно.).
Гораздо проще было бы сделать емкость с солью на верхушке с водяными каналами внутри емкости и водяными каналами по периметру. Солнце греет воду непосредственно, плюс греет соль. Теплота плавления соли всего в три раза меньше, чем теплота плавления льда. В результате, можно запасать на фазовом переходе кристалл-расплав раза в два, примерно, больше энергии, чем на нагревании той же массы соли с 801 до 901С. (если я не обсчитался, прикидывая в уме...) Главное, что соль — сидит себе одним куском на верхушке и никуда не перекачивается.
А все остальное оборудование — на 100% стандартная «серийная» ТЭС, просто бойлер не углем или ураном кипятим, а солнцем.
В результате, себестоимость за ватт установленной мощности получается плюс-минус на уровне стандартной угольной ТЭС.
Естественно, лучше бы было подобрать в качестве накопителя энергии что-то с большой теплотой плавления и температурой плавления в районе 550-560 градусов. Тогда можно бы было на башню гонять только воду, а накопитель энергии закопать под землю для пущей теплоизоляции и плавить его тем же перегретым паром, который бы получался на верхушке башни. Тогда и башня с фундаментом могли бы быть на порядки легче и дешевле.
Chaos_Optima
26.11.2019 19:17Бредовость такого варианта системы с солью в том, что эта соль зачем-то гоняется по трубам.
Соль выступает в роли аккумулятора, или вы предлагаете чтобы пик башни был баком на 16 тыс. м??Igor_O
26.11.2019 20:59или вы предлагаете чтобы пик башни был баком на 16 тыс. м?
Во-первых, соль с температурой 900 градусов — лучший теплоаккумулятор, чем соль с температурой 20 градусов. Но…
Во-вторых, теплота фазового перехода соли — в пять раз выше, чем энергия, которая запасется в расплавленной соли на dT = 100K… Т.е. если мы аккумулируем энергию на фазовом переходе соли, нам нужно или в пять раз меньше соли для запасания той же энергии, или мы можем запасти в пять раз больше энергии в том же объеме.
В-третьих, как я написал чуть раньше, если заменить соль на какой-то сплав с высокой теплотой плавления и температурой плавления в районе 550-560 градусов, то можно почти без адаптации и доработки использовать оборудование со стандартной серийной ТЭС, а теплоаккумулятор сделать, например, под землей. Тогда башня получается вообще легкой — «там наверху» будет пара тонн воды в парогенераторе и, собственно, сам парогенератор.
И при этом — полное отсутствие проблем с застыванием расплава в трубах. Стандартное серийное оборудование стандартной ТЭС для получения электроэнергии. Отсутствие необходимости подогревов для «первоначального запуска» и другие плюсы.
Но, правда, огромный минус есть. Конструкция получится совсем чуть-чуть дороже обычной стандатной ТЭС и может быть с ней вообще совмещена… А тут люди деньги осваивают, пока солнечную энергетику хорошо субсидируют. Тут не нужны очень дорогие решения. Тут нужны очень-очень дорогие решения…agat000
27.11.2019 06:13Высота башни 150м. Это значит, что наверху должен быть минимум массы и точек отказа. В идеале как раз нагреватель и трубы, как в сабжевой установке. Ничего лишнего.
Gryphon88
26.11.2019 21:39Собственно, так и строят. Объёма соли в башне в разных СЭС хватает или на работу ночью, или на 2 суток.
Dioxin
27.11.2019 09:27У меня такой вопрос — если предположить что ископаемое топливо включая ядерное закончилось, хватит ли имеющихся технологий чтобы хотя бы выжить?
Ведь есть же — гидро, ветро, солнце, что-то еще или этого не хватит?
LibrarianOok
27.11.2019 10:46Есть ещё биореакторы на том же самом тепле от солнца или просто тепле, и водорослях, бактериях, грибах. Тут ещё фикус в том, что, задолго до того, как запасы ископаемого топлива существенно уменьшатся, количество потребителей его уменьшится на два-три порядка.
qyix7z
27.11.2019 11:27Выжить хватит. Уменьшится предложение, взлетит цена и сами откажемся столько потреблять.
Отключимснизим майнинг, откажемся от красивой подсветки зданий в туристических местах, вынем зарядки из розеток и прочие излишества станут слишком дороги.
Jogger
27.11.2019 11:36Ну тут главный вопрос — будет ли такой соляной аккумулятор эффективнее, дешевле и долговечнее обычных химических аккумуляторов (размер не имеет значения). Потому что если будет — то ему найдётся применения и помимо солнечных батарей, плавить соль можно и электричеством, КПД нагревательных элементов довольно высокое. То есть если взлетит — то такие аккумуляторы решат главную проблему вообще всех альтернативных источников энергии.
Hab_Reader
27.11.2019 12:27Была и ещё одна сложность — с птицами. Попадая под «прицел» концентрированного солнечного света, несчастная птаха превращалась в прах. По словам представителей SolarReserve, их электростанции удалось избежать регулярной и массовой «кремации» птиц. Совместно с несколькими национальными организациями был разработан специальный план, позволяющий смягчить любые потенциальные угрозы электростанции. Эта программа была утверждена в 2011 и предназначена для уменьшения потенциального риска для птиц и летучих мышей.
Как это сделано? Как это возможно? Как это работает? Насколько это эффективно? И как изменилось количество птиц и летучих мышей?
A1exXx
Мне кажется, хранить соль при температуре 1000 когда окружающая 30 — дурная затея…
А если её не хранить, то зачем вообще это промежуточное звено?
и видеть бы примерный расчёт кпд зеркало-соль-вода-турбина-генератор в сравнении с кпд солнечной панели…
eee
Думаю квадратный метр солнечной панели на порядок дороже, чем отполированний лист стали. Листы стали к тому же легче мыть и не подвержены деградации. Так что у солнечной башни стоимость по крайней мере возведения и содержания всяко дешевле, чем у солнечных панелей.
A1exXx
Почему Вы сравниваете по цене лист стали и солнечную панель, а не зеркало-соль(башня)-вода-турбина-генератор и солнечная панель?
И ещё вопрос. а там в качестве зеркал используется сталь? А окисление стали не влияет на кпд отражения?
NickViz
ну вы тоже лукавите. «кпд зеркало-соль-вода-турбина-генератор в сравнении с кпд солнечной панели» — а почему не в сравнении с «кпд солнечной панели, плюс литиевая батарея эпических размеров, преобразователи, и т.п.»? Эта станция, в отличии от голой панели, даёт эл-во всегда (ну в теории). Соль тут тепловым буфером выступает. а так то можно и прямо на башне парогенератор разместить. Только ночью работать не будет.
Ну и не только кпд, но и цена этого счастья важна.
Я бы сказал имеет смысл сравнивать «цену на квт вырабатываемой энергии за весь срок службы + утилизация станции». Так можно сравнить и АЭС с ветряками/панелями.
Только что-то никто так не сравнивает. Стараются выпятить положительные стороны именно своего проекта и подобрать сравнение так, что бы инвесторы потянулись…
CodeNameHawk
Главная фишка — есть энергия и когда солнце не светит.
nckma
Недавно была статья тут же на хабре про производство стали на ветряках habr.com/ru/users/nckma/favorites
Там накопление энергии производилось производством и накапливанием водорода.
Потом водород сжигался для нагрева печей.
Тоже интересный спомсоб накопления энергии.
Bedal
это откровенный дурдом. Мало того, что кпд процессов с водородом весьма низок, хуже почти всех прочих методов хранения энергии, так ещё и технологических проблем выше крыши. Водород требует неординарных материалов (сквозь обычные материалы утекает потихоньку, никакие даже щели не нужны), высоких давлений (потому как плотность мала). Плюс проблемы безопасного разрушения, то есть пожаро/взрыво-безопасности при авариях.
Соль в этом смысле почти идеальна. Вытекла — застыла.
grewishka
В Англии до середины прошлого века использовался для приготовления пищи и отопления газ, наполовину состоящий из водорода. После начала добычи природного газа в северном море перешли на природный газ. Проблемы с проникновением водорода в металлы возникают только при очень высоком давлении и твердых металлах. Алюминию, нержавейке ничего не будет. В крайнем случае труба или вставыш в трубу делается из полиэтилена. Сейчас уже считается, что 20% водорода в природном газе не требует вообще никаких изменений.
Bedal
при промышленных объёмах водорода без высоких давлений не обойтись. Плотность, плотность. Смесь 20% водорода с 80% метана всего на 18% меньше по плотности, чем чистый метан.
А чистый водород по плотности в шесть раз меньше смеси. То есть давление — вшестеро выше необходимо держать.
grewishka
А сейчас что же нет промышленных объемов? В мире в год вырабатывают 50-70 миллионов тонн водорода. Есть трубопроводы в сотни километров. Все уже придумано. Перекачивать водород по трубам во многих случаях просто удобнее, чем передавать электричество по проводам. Труба уже сама по себе буфер. Сейчас много проектов, чтобы вырабатывать водород прямо в море ветряками и на берег подавать водород, а не электричество. Для примера
Bedal
В общем, не надо меня бомбить газетными новостями, раздражает.
Важным для понимания должен быть тот факт, что альтернативная энергетика развивается не потому, что она лучше или эффективнее по деньгам. Есть совершенно иные факторы, часто гуманитарного порядка — и есть деньги на это. То есть — дорого, неэффективно, но раз деньги есть, почему нет. Потому, для компенсации наиболее явных недостатков вполне можно применять столь же (или даже более) неэффективные решения — деньги есть.
Нам, с нашим менталитетом, трудно понять, как это — лишние деньги. Но вот так. Американские коллеги долго мне объясняли, когда обсуждали модель ветросолнечной генерации для в модели их энергосистемы.
grewishka
Сколько требуется, столько и вырабатывают. Нужно будет 700 миллионов, столько и выработают. В Англии сейчас меняют газовые трубы на полиэтиленовые, хотят перевести всю систему на водород. Первый город Лидс 750 тыс. жителей, 6 ТВ*ч требуемый объем энергии. Можно посмотреть, как замена труб происходит 4:20
Источникамв энергии, которые не могут следовать за нагрузкой выработка водорода тоже может помочь. В штатах многие атомные станции сейчас рассматривают такую опцию www.powermag.com/three-more-nuclear-plant-owners-will-demonstrate-hydrogen-production
Никкакой проблемы с выработкой, хранением, транспортировкой нет.
Bedal
Проблема есть — это очень дорого, в том числе по обеспечению безопасности.
Но проблемы действительно нет, потому что есть деньги.
Ну вот, представьте, у Вас дом с комнатами по 70м2 каждая. Поставить туда икея-мебель — и всё будет отлично с точки зрения функциональности и эффективности затрат. Но обставляют вычурной, менее удобной и гораздо более дорогой мебелью. Потому как считают, что иначе неприлично, а деньги есть.
Это действительно хорошая аналогия, потому как очень многое делается именно потому, что «иначе неприлично».
grewishka
Не вижу никакой разницы с обеспечением безопасности. Англия уже меняла плиты и прочее, когда с городского газа, где 50% водород, переходила на природный. Цена указана — 2 млрд. фунтов. Половина на город, в том числе замена плит и т.п, локальная газораспределительная система, половина на трубопроводы, хранилище и SMR производство.
Учитывая, что в Англии развиваются ветряные электростанции, можно будет также вырабатывать водород и использовать эти хранилища. Это как бесконечная по емкости батарейка. Никаких отрицательных цен или нагрузки на сеть. А про приличия, так эти все юморные рассуждения про экологию у обывателя заканчиваются, когда ему под носом начинают строить свалку или вредное производство. Также, я не вижу, чтобы люди ездили с выхлопной трубой, засунутой в салон, т.е. каждый понимает, что вредно, а что нет.
Bedal
да ладно, куда там «понимает». Если он на месте от этого мрёт — понимает. Если это отдалённые результаты — то следует общественному сговору. Который я и имею в виду под «приличиями».
androude
Hab_Reader
… и остаться без возможности распила денег на этой адаптации, что для ваты = отсутствие денег на покупку заграничных особняков и яхт!
Bedal
Если верно. Если суммарно по влиянию на природу (по всей совокупности производственных затрат) не хуже прошлых способов. Включать, кстати, нужно вплоть до роста выхлопа метана из коровушек, которых должно стать больше, потому что мы заплатили, а люди на эти деньги купили мясо…
Если атомной энергетики боимся.
Последний пункт особенно важен, потому что по совокупному предотвращению парникового эффекта именно АЭС лучше всего.
Второе полезнейшее действие — уничтожить животноводство, потому как там выхлопа метана даже по количеству сравнимо и больше, чем углекислого газа от промышленности и транспорта. Причём парниковый эффект от метана в несколько раз выше, чем от СО2.
Стать веганами — не поможет, метан будем выделять мы сами. Свиньи делают метана раза в два-четыре больше, чем куры, овцы — в пару раз больше свиней, коровы — вчетверо больше даже овец. Пищеварение человека далеко от травоядности, так что он будет выделять ещё больше.
Итого: АЭС (включая перспективные гибриды ТЯАЭС) и синтетическое мясо из опилок. Всё остальное — обман общественности.
Hab_Reader
Выхлоп метана коровушек примерно соответствует выхлопу диких жвачных животных, которые обитали в тех местах из которых сделали сельхозугодия.
Так что — веганская демагогия.
Массовый выхлоп метана идёт из вечной мерзлоты, тающей в результате глобального потепления.
PS А ещё парниковый эффект вызывает Гидроксильная Кислота.
Как с этим фактором предлагаете бороться?
Bedal
совершенно верно, веганство — демагогия, так как человек переваривает растительность значительно хуже травоядных животных. Соответственно, и метана выдаст гораздо больше.
О да, известная статья (из жж, кажется, но на хабре тоже светилась)? Там слегка натягивается сова на глобус, но да, тоже источник. Можно ещё про газгидраты вспомнить, вот там — огого.
Безусловно :-) Но там всё в порядке, она хорошо диссоциирует на высоте, и в отсутствие прочих факторов ситуацию из баланса не выведет.
Серьёзно — нужно строить АЭС, особенно вкладываться в быстрые нейтроны сейчас и термоядерные зажигалки потом. Учитывая, что можно будет сделать топливом, можно будет не копать чуть ли не сотню лет. И с отходами станет гораздо проще. И принципам безопасного разрушения гибриды будут отлично отвечать (выключили зажигалку — остановили работу, цепной реакции-то нет, разгоны невозможны). Я тут, конечно, очень сильно упрощаю. Было бы просто — уже бы сделали. Но перспектива именно такова.
Bedal
Это прекрасная идея для крупной солнечной станции:
— поле зеркал гораздо дешевле поля фотопанелей. Нет нужды тянуть километры и километры силовых кабелей, согласовывать неравномерности генерации панелей и т.п.
— нет проблем с генерацией энергии при налетевшей тучке или в сумерках/ночью.
— нет проблем с участием в обеспечении устойчивой работы энергосистемы в целом. В случае фотопанелей фактические расходы больше на десятки процентов за счёт затрат на регулирование энергосистемы.
Для малой генерации наоборот, фотопанели лучше.
Tamerlan666
Проблема есть. Потому что облачка могут висеть не 5 минут, а неделю, например, снижая уровень генерации на порядок. Ну, и мощность и выработка этой соляной грелки как-то не впечатляет, учитывая стоимость в районе 2 миллиардов долларов. Нудивительно, что они банкротятся.
Bedal
Вас удивит, но выработка любой солнечной станции не впечатляет. Если интересует моё личное мнение, то крупные солнечные электростанции вообще имеют мало смысла. Близко к потребителям слишком дорогое место, а там, где солнца и места завались (все упоминают Сахару обычно) — слишком далеко, и передача энергии влетает в большую копеечку. Именно потому проект большой станции в Мали заглох, хотя строить начали.
Вот у саудитов может выгореть, там редкая удобная конфигурация.
Hab_Reader
Нет, это РЕАЛЬНО УЖАСНАЯ идея!
Потому что её пиарят как якобы «зелёную» технологию, но гибель птиц и летучих мышей — делает эту технологию намного хуже атомной электростанции.
Атомная — опасна лишь в случае крупной аварии реактора или хранилища отходов, и не убивает каждый день животных в массовом количестве.
Bedal
как я люблю выхватывание одной строчки…
Писал уже, что по моему личному мнению строительство крупных солнечных станций вообще не имеет смысла.
Но, уж если стали такую, крупную, строить, то солевая лучше, чем на фотопанелях.
То, что строить нужно именно АЭС, особенно на быстрых нейтронах (БН, БРЕСТ), а потом на ТЯ-зажигалках — тоже писал.
В общем, поумерьте обличительный пыл.
Hab_Reader
На фотопанелях — экологичнее, чем вот такой суперконцетратор.
Bedal
Есть что в подтверждение или просто кинули очередное голословное утверждение?
Hab_Reader
Фотопанели — не убивают животных во время своей работы.
Какие нужны пруфы очевидного факта?!
PS я ведь у вас не прошу пруфов того, что исправная АЭС никого не убивает.
Bedal
ясно, сказать нечего. Убивают — и всё. Как убивают, с какой стати — можно же не объяснять. Тролль не должен думать!
Hab_Reader
Тупым Троллем — являешься именно ты Bedal!
Прямо в этой статье об этом прямо написано, что убивают:
дальше написано, что эту проблему пытались решить, но не написали как и насколько это работает.
grewishka
Я не знаю когда было больше смертей, во время остановки или во время работы, но случаи, видимо были в обоих случаях. Во время остановки, когда станция находится в режиме стендбай, зеркала направленны вверх. Так как их несколько тысяч, часто многие фокусировались в одной точке и птицы, пролетая через нее сгорали. Сейчас там алгоритм следит, чтобы не больше четырех зеркал могли фокусироваться в одной точке. Также используют цифровые записи (записи на ленте птицы раньше отличали, а цифровые не могут отличить от настоящих) крики хищных птиц и крики опасности. Это используется и на других производствах.
Bedal
сделать расфокусировку — проще простого. Просто на начальном этапе об этом вообще не подумали.
И нет, во время работы не было неприятностей с птицами, потому что нагретый и яркий бак — наилучшее отпугивающее средство.
Птиц отпугивают ровно потому, что они летят на тёплые зеркала (как и на тёплые фотопанели), сидят там, греются, и гадят. Очистка очень недёшево обходится.
Keynessian
Не, старая статья на Хабре про эту станцию писала про другую причину:
птицы принимают столь яркий источник света за Солнце, и держа постоянный угол азимута на фальшивое «солнце» залетают в него по спирали, как ночные бабочки в огонь, которые держат постоянный азимут на Луну.
Проблема ещё и усиливается тем, что эту высоченную вышку даже с земли видно с очень большого расстояния, а с высоты птичьего полёта видно ещё дальше. А поскольку перелётные птицы держат высоту намного больше, чем обычный полёт, то получается, что эта вышка приманивает к себе перелётных птиц с огромных расстояний.
Bedal, в пустыне — постоянно живут птицы, а ещё бывают перелётные птицы перелетающие через эту пустыню.
Птиц нет на Луне и на Марсе, но там и таких электростанций нет.
Bedal
Всё же птиц в настоящей пустыне практически нет по причине отсутствия жратвы. Те, что считаются пустынными — показаны почему-то на растениях :-) Не в тех пустынях нужно строить, а вот в таких:
тут и птиц, даже перелётных, нет (если точно, есть пара коридоров пролёта, но там и строить не надо).
Ещё раз подчеркну, что я считаю крупные солнечные станции не имеющими смысла. Кроме отдельных мест как раз в Северной Африке и до аравийских стран. Там и бесптичье, и пустыня, и потребитель есть под боком. То есть, по сути, это локальные, несистемные, станции.
Hab_Reader
Пустыня так кусками выглядит, а не сплошняком, а птицы умеют летать и просто перелетают такие куски.
Кроме того, если электростанцию построить в барханах, то её барханы просто засыпят.
Bedal
который раз говорю, что крупные солнечные станции не одобряю вообще. Ничего, кроме общественного сговора, за ними нет.
Потому обсуждать умозрительные ужастики не вижу никакого смысла. Но замечу: вопрос с птицами и песком вполне интенсивно обсуждался при строительстве станции в Мали (как раз солевой, кстати). Ничего заметно отличающегося от обычных условий нет. Проект, несмотря на уже построенную первую очередь, считай, рухнул — по совсем другим причинам.
agat000
Я тоже против, но я не против, если какие то люди за свои деньги это построят, испытают и покажут результат. Может статься так, что мы с вами ошибаемся, и такая система может быть коммерчески и технически успешной. В любом случае — это экспа в коллективный опыт человечества.
Bedal
ну так и строят. Польза всяко будет, для развития технологий нужно именно направление со слабо контролируемыми расходами. Ну так лучше на СЭС, чем на войнушку.
Hab_Reader
Я против того, чтобы технологию наносящую вред окружающей среде маркетологи называли «зелёной» и «экологичной».
Bedal
С одной стороны: по-Вашему, сельское хозяйство нужно полностью запретить?
С другой: с маркетологами спорить можно только не-совершением покупок. Раз против — перестаньте пользоваться указанными технологиями.
grewishka
На Ivanpah, где стоят три башни с мощностью 390 МВт приводятся такие цифры за один год январь 10, апрель 97. Сейчас используются или разрабатываются новые методы как запись криков хищников, крики опасности, ультрачастотные звуки, электромагнитные волны.
На всю солнечную энергетику в штатах приходится меньше тысячной процента от гибели птиц. Для сравнения, каждый год от столкновения с автомобилями в штатах погибает 340 миллионов птиц.
Bedal
чувствуется блоггер… если птицу вкинуть в фокус — сгорит. Вот только птиц там, где строят такие станции — нет. И туда, в фокус, они не полетят.
Там, где было, станцию построили в месте, где этого делать не следовало вообще (США). Ну, так сдуру можно всё сломать и осколками порезаться, дело известное.