Solar Rising Tower (solar aerodynamisk kraftverk)

Solar Ascending Tower — en av typene solkraftverk. Luften varmes opp i en enorm solfanger (lik et drivhus), stiger opp og går ut gjennom et høyt skorsteinstårn. Den bevegelige luften driver turbiner for å generere elektrisitet. Pilotanlegget opererte i Spania på 1980-tallet.

Solen og vinden er to uuttømmelige energikilder. Kan de bli tvunget til å jobbe på samme team? Den første som svarte på dette spørsmålet var ... Leonardo da Vinci. Allerede på 1500-tallet designet han en mekanisk enhet drevet av en miniatyrvindmølle. Bladene spinner i en strøm av stigende luft oppvarmet av solen.

Spanske og tyske eksperter valgte La Mancha-sletten i den sørøstlige delen av New Castilla-platået som et sted å gjennomføre et unikt eksperiment. Hvordan kan vi ikke huske at det var her den modige ridderen Don Quijote, hovedpersonen i romanen til Miguel de Cervantes, en annen fremragende skaper av renessansen, kjempet mot vindmøllene.

I 1903Den spanske obersten Isidoro Cabañez publiserte et prosjekt for et soltårn. Mellom 1978 og 1981 ble disse patentene utstedt i USA, Canada, Australia og Israel.

I 1982 nær en spansk by Manzanares Den ble bygget og testet 150 km sør for Madrid demonstrasjonsmodell av et solvindkraftverk, som realiserte en av Leonardos mange ingeniørideer.

Installasjonen inneholder tre hovedblokker: et vertikalt rør (tårn, skorstein), en solfanger plassert rundt basen, og en spesiell turbingenerator.

Prinsippet for drift av en solenergi vindturbin er ekstremt enkelt. Samleren, hvis rolle utføres av en overlapping laget av en polymerfilm, for eksempel et drivhus, overfører solstråling godt.

Samtidig er filmen ugjennomsiktig for infrarøde stråler som sendes ut av den oppvarmede jordoverflaten under den. Som et resultat, som i ethvert drivhus, er det en drivhuseffekt. Samtidig forblir hoveddelen av solstrålingsenergien under kollektoren, og varmer opp luftlaget mellom bakken og gulvet.

Luften i oppsamleren har en betydelig høyere temperatur enn atmosfæren rundt. Som et resultat genereres et kraftig opptrekk i tårnet, som, som i tilfellet med vindmøllen Leonardo, snur bladene til turbingeneratoren.

Skjematisk av et solvindkraftverk

Energieffektiviteten til et solcelletårn er indirekte avhengig av to faktorer: størrelsen på solfangeren og høyden på stabelen. Med en stor kollektor varmes et større volum luft opp, noe som fører til en større hastighet på dens strømning gjennom skorsteinen.

Installasjonen i byen Manzanares er en meget imponerende struktur.Høyden på tårnet er 200 m, diameteren er 10 m, og diameteren på solfangeren er 250 m. Designeffekten er 50 kW.

Formålet med dette forskningsprosjektet var å gjennomføre feltmålinger, for å bestemme egenskapene til installasjonen under reelle tekniske og meteorologiske forhold.

Installasjonstestene var vellykkede. Nøyaktigheten av beregningene, effektiviteten og påliteligheten til blokkene, enkelheten i kontrollen av den teknologiske prosessen har blitt bekreftet eksperimentelt.

En annen viktig konklusjon ble gjort: allerede med en kapasitet på 50 MW blir et solvindkraftverk ganske lønnsomt. Dette er enda viktigere fordi kostnadene for elektrisitet generert av andre typer solkraftverk (tårn, solcelleanlegg) fortsatt er 10 til 100 ganger høyere enn i termiske kraftverk.

Dette kraftverket i Manzanares fungerte tilfredsstillende i omtrent 8 år og ble ødelagt av en orkan i 1989.

Planlagte strukturer

Kraftverk «Ciudad Real Torre Solar» i Ciudad Real i Spania. Den planlagte konstruksjonen skal dekke et område på 350 hektar, som i kombinasjon med en 750 meter høy skorstein vil generere 40 MW utgangseffekt.

Burong Solar Tower. Tidlig i 2005, EnviroMission og SolarMission Technologies Inc. begynte å samle inn værdata rundt New South Wales, Australia for å prøve å bygge et fullt operativt solkraftverk i 2008. Den maksimale elektriske effekten dette prosjektet kunne utvikle var opptil 200 MW.

På grunn av manglende støtte fra australske myndigheter, forlot EnviroMission disse planene og bestemte seg for å bygge et tårn i Arizona, USA.

Det opprinnelig planlagte soltårnet skulle ha en høyde på 1 km, en grunndiameter på 7 km og et areal på 38 km2.. På denne måten vil soltårnet trekke ut ca. 0,5 % av solenergien (1 kW) / m2) som utstråles ved lukket.

På et høyere nivå av røykrøret oppstår et større trykkfall, forårsaket av den såkalte skorsteinseffekt, som igjen forårsaker en høyere hastighet på den passerende luften.

Å øke høyden på stabelen og overflaten til oppsamleren vil øke luftstrømmen gjennom turbinene og dermed mengden energi som produseres.

Varmen kan samle seg under overflaten av solfangeren, hvor den vil bli brukt til å drive tårnet fra solen ved å spre varmen til kjølig luft, og tvinge den til å sirkulere om natten.

Vann, som har en relativt høy varmekapasitet, kan fylle rørene som ligger under kollektoren, og øke mengden energi som returneres om nødvendig.

Vindturbiner kan monteres horisontalt i en kollektor-til-tårn-forbindelse, i likhet med de australske tårnplanene. I en prototype som opererer i Spania, faller turbinens akse sammen med skorsteinens akse.

Fantasi eller virkelighet

Så den aerodynamiske solenergiinstallasjonen kombinerer prosessene med å konvertere solenergi til vindenergi, og sistnevnte til elektrisitet.

Samtidig, som beregningene viser, blir det mulig å konsentrere energien til solstråling fra et stort område av jordens overflate og å oppnå stor elektrisk energi i enkeltinstallasjoner uten bruk av høytemperaturteknologier.

Overopphetingen av luften i kollektoren er bare noen få titalls grader, noe som fundamentalt skiller solvindkraftverket fra termiske, kjernefysiske og til og med tårnsolkraftverk.

De ubestridelige fordelene med sol-vind-installasjoner inkluderer det faktum at selv om de implementeres i stor skala, vil de ikke ha en skadelig innvirkning på miljøet.

Men etableringen av en slik eksotisk energikilde er forbundet med en rekke komplekse tekniske problemer. Det er nok å si at diameteren på tårnet alene skal være hundrevis av meter, høyden - omtrent en kilometer, området til solfangeren - titalls kvadratkilometer.

Det er åpenbart at jo mer intens solinnstrålingen er, jo mer kraft utvikler installasjonen. Ifølge eksperter er det mest lønnsomt å bygge solvindkraftverk i områder som ligger mellom 30 ° nord og 30 ° sørlig breddegrad på land som ikke er veldig egnet for andre formål. Alternativene for å bruke det fjellrike relieffet tiltrekker seg oppmerksomhet. Dette vil redusere byggekostnadene drastisk.

Imidlertid oppstår et annet problem, til en viss grad karakteristisk for ethvert solkraftverk, men får en spesiell hast når du lager store aerodynamiske solarinstallasjoner. Oftest er lovende områder for deres konstruksjon langt fra energiintensive forbrukere. Også, som du vet, kommer solenergi til jorden uregelmessig.

Små (laveffekt) soltårn kan være et interessant alternativ for å generere energi for utviklingsland, siden konstruksjonen deres ikke krever dyre materialer og utstyr eller høyt kvalifisert personell under driften av strukturen.

I tillegg krever byggingen av et solcelletårn en stor startinvestering, som igjen kompenseres av de lave vedlikeholdskostnadene som oppnås ved fravær av drivstoffkostnader.

En annen ulempe er imidlertid lavere virkningsgrad for solenergikonvertering enn f.eks i speilstrukturene til solkraftverk… Dette skyldes det større arealet som oppsamleren bruker og de høyere byggekostnadene.

Soltårnet forventes å kreve mye mindre energilagring enn vindparker eller tradisjonelle solkraftverk.

Dette skyldes akkumulering av termisk energi som kan frigjøres om natten, noe som gjør at tårnet kan fungere døgnet rundt, noe som ikke kan garanteres av vindparker eller solcelleceller, som energisystemet må ha energireserver for i form av av tradisjonelle kraftverk.

Dette faktum tilsier behovet for å lage energilagringsenheter i takt med slike installasjoner. Vitenskapen kjenner ennå ikke en bedre partner for slike formål enn hydrogen. Derfor anser eksperter det som mest hensiktsmessig å bruke elektrisiteten som genereres av anlegget spesielt til produksjon av hydrogen. I dette tilfellet blir solvindkraftverket en av hovedkomponentene i fremtidens hydrogenenergi.

Så allerede neste år vil verdens første kommersielle prosjekt for lagring av fast hydrogenenergi implementeres i Australia. Overskudd av solenergi vil bli omdannet til fast hydrogen kalt natriumborhydrid (NaBH4).

Dette ikke-giftige faste materialet kan absorbere hydrogen som en svamp, lagre gassen til det trengs, og deretter frigjøre hydrogen ved hjelp av varme. Det frigjorte hydrogenet føres deretter gjennom en brenselcelle for å generere elektrisitet. Dette systemet gjør at hydrogen kan lagres billig ved høy tetthet og lavt trykk uten behov for energikrevende kompresjon eller flytendegjøring.

Generelt gjør forskning og eksperimenter det mulig å på alvor stille spørsmål ved solvindkraftverkenes plass i den store energiindustrien i nær fremtid.