Солнечные башни Севильи. Испания

26.11.2023

Самая красивая солнечная станция - в Испании

В мае 2011 года в Испании была введена в строй гелиотермальная электростанция, концентрирующая солнечную энергию при помощи зеркал и запасающая её в виде тепла на ночь и даже на периоды низкой инсоляции. Она напоминает гигантский небесный цветок с пестиком, горящим от солнечного цвета - и самое удивительное, что солнечная электростанция продолжает работать в любое время суток и в любую погоду.

По результату работы зимой 2011–2012 года, средний коэффициент использования установленной мощности электростанции составил 74%. Такое в истории гелиотермальных и солнечных станций наблюдается впервые.

Солнечная станция Gemasolar

Первая в мире коммерческая солнечная электростанция Гемасолар, способная функционировать круглые сутки и в любую погоду. Фуэнтес-де-Андалусиа, Испания.
Gemasolar состоит из тысяч квадратных метров зеркал (а не солнечных батарей). Эти зеркала используются для концентрации солнечного света в одной точке, работая как огромное увеличительное стекло. Затем жидкость, которая течет мимо точки концентрации лучей, нагревается до сотен градусов по Цельсию и использует тепло для питания турбин.

Более 2600 зеркал, установленных на площади 185 гектаров, собирают лучи солнца на, грубо говоря, бочке с солью. Соли азотной кислоты отлично удерживают тепло и греют резервуары с водой, которая превращаясь в пар, крутит турбину.

Солнечная станция рядом с Севильей

Gemasolar Power Plant - это первая солнечная станция, которая вырабатывает энергию и ночью, а все благодаря соли, которая медленно остывает в темное время суток . Не зря слова соль и солнце созвучны! Производительность станции, строительство которой обошлось в 260 миллионов евро - 20 мегаватт . Это на два порядка меньше, чем можно получать от АЭС, но зато солнечная энергия не наносит ущерба окружающей среде и исключает экологические катастрофы. Чтобы получить ту же энергию путем сжигания топлива, потребовалось бы выбрасывать в атмосферу 30 000 тонн углекислого газа ежегодно! Gemasolar Power Plant - самая большая и, пожалуй, самая красивая станция своего типа в Европе.

Новая электростанция сможет вырабатывать около 110 000 МВт-ч энергии в год, что достаточно для снабжения энергией более 25000 домов. Стоит отметить, что электростанция была рассчитана на работу в течение 270 дней в год. Ее официальное строительство было начато в мае 2011 года.

Солнечная станция

Солнечная станция , открытая в начале октября 2011 года, пока что работает на 70% мощности, но ее создатели, компания Torresol Energy и арабский инвестор Masdar, рассчитывают уже в 2012 году выйти на полные обороты. В этом им поможет сама погода Севильи, где практически всегда солнечно. И даже в тихом сумраке ночей от Севильи до Гренады теперь будет раздаваться не звон мечей, а тихое шипение нагретой солнцем соли.

Солнечная станция, которая работает даже ночью

Солнечная электростанция Gemasolar Power Plant

См.тж.: http://www.kulturologia.ru/blogs/090811/15104/

Вокруг центральной башни этой гелиоТЭС, имеющей в высоту 140 м, расставлено 2 650 отражающих зеркал, каждое из которых имеет площадь поверхности в 120 м². Общая площадь электростанции — 195 га (1,85 км²), хотя площадь отражающих зеркал (эффективная площадь гелиоколлектора) — всего 304 000 м². Сооружение, находящееся в муниципалитете Фуэнтес де Андалусия (провинция Севилья), представляет собой первую коммерческую электростанцию такого типа, предназначенную для круглосуточной работы бóльшую часть года.

Мощность станции невелика — всего 19,9 МВт, но годовая выработка составляет 110 ГВт ч. Причём это не теория, а практический результат за прошедшие 9 месяцев (в пересчёте на год). Хотя год непрерывной работы ещё не завершился, но худшая для гелиоэнергетики часть уже позади: длительность светового дня растёт — а значит, к маю средневзвешенные показатели станции могут только увеличиться.

Ключевой момент проекта — то, за счёт чего Gemasolar удаётся вырабатывать столько энергии. Станция работает (хотя и не всегда на полной мощности) 6 400 часов год из 8 670 часов общего времени, с коэффициентом использования установленной мощности в 74%. Для запасания энергии на тёмное время суток и недлительные бессолнечные периоды (зимой) используется ёмкость с расплавленными солями, циркулирующими при температурах до 560 ˚C. Теплоаккумулятор запасает до 600 МВт ч энергии, что обеспечивает функционирование станции до 15 часов вообще без какого-либо солнечного излучения. Таким образом, более четырёх месяцев в году, с мая по сентябрь, гелиоТЭС функционирует круглые сутки на максимальной мощности. И даже с октября по апрель может работать интенсивнее других станций такого типа без теплоаккумуляторов (до 14 часов в солнечные зимние дни).

Расплав солей нагревает воду во втором контуре, а образующийся при этом пар вращает низкотемпературную турбину. По словам представителей оператора, обе ёмкости с расплавленными солями при этом сравнительно невелики: в них всего 6 250 т, что для теплоаккумулирующей способности в 600 МВт ч не так много. Практический КПД станции равен 18%; именно такая часть солнечного света, падающего на зеркала, преобразуется в электричество.

Стоимость строительства Gemasolar составила около €200 млн ($260 млн, включая урегулирование земельных вопросов), что даёт более $13 тыс. за киловатт-час установленной мощности. Разумеется, эта цифра немного обманывает: ни обычные гелиотермальные электростанции, ни солнечные батареи на фотоэлементах не работают 6 400–6 500 часов в год, поэтому прямое сравнение стоимости ввода мощностей здесь неприменимо. Да и сами представители Gemasolar признают, что им пришлось заказывать себе специальные турбины и тепловое оборудование, так как обычные ТЭС имеют совсем другие параметры теплоносителя. Естественно, стоимость индивидуального заказа превышала нормальные по отрасли цены, однако массовое строительство таких станций могло бы серьёзно улучшить ценовую ситуацию.

В особенности же эксплуатационники упирают на отсутствие у Gemasolar необходимости в топливе. Сантьяго Ариас, управляющий гелиоТЭС, отмечает и то, что в 2003-м, когда проект начинался, все считали Torresol Energy чудаками, вкладывающими деньги в «зелёный», но неприбыльный проект. «Но тогда баррель нефти стоил $28, а сейчас он дороже $120. Дайте энергетикам ещё 10 лет в том же духе, и чудаками покажутся уже они». По словам г-на Ариаса, уже через 18 лет после начала эксплуатации станции оператор намерен выплатить все заёмные деньги. И тогда «Gemasolar станет печатным станком, выпускающим тысячеевровые купюры». По мнению управляющего, даже самое драматическое снижение цен на фотоэлементы не закрывает гелиоТЭС дорогу в будущее, ведь коммерчески выгодных накопителей электроэнергии пока нет, а теплоаккумулятор на сотни МВт не только возможен, но уже успешно функционирует.

* * *

На страницах блога Культурология.Ру мы нечасто пишем о достижениях технической мысли человека. Однако удивительная солнечная станция , намедни открытая в Испании, заслуживает внимания как одно из самых интересных и прекрасных достижений человечества. Она напоминает гигантский с пестиком, горящим от солнечного цвета - и самое удивительное, что солнечная электростанция продолжает работать в любое время суток и в любую погоду.

В фантастической саге Ларри Нивена "Мир-кольцо" описывались зеркальные цветы, которые концентрировали солнечные лучи на своем пестике и получали необходимую для выживания энергию. По этому же принципу работает и солнечная станция Gemasolar Power Plant возле Севильи, Испания. Более 2600 зеркал, установленных на площади 185 гектаров, собирают лучи солнца на, грубо говоря, бочке с солью. Соли азотной кислоты отлично удерживают тепло и греют резервуары с водой, которая превращаясь в пар, крутит турбину.

Gemasolar Power Plant - это первая солнечная станция, которая вырабатывает энергию и ночью, а все благодаря соли, которая медленно остывает в темное время суток. Не зря слова соль и солнце созвучны! Производительность станции, строительство которой обошлось в 260 миллионов евро - 20 мегаватт. Это на два порядка меньше, чем можно получать от АЭС, но зато солнечная энергия не наносит ущерба окружающей среде и исключает экологические катастрофы. Чтобы получить ту же энергию путем сжигания топлива, потребовалось бы выбрасывать в атмосферу 30 000 тонн углекислого газа ежегодно! Gemasolar Power Plant - самая большая и, пожалуй, самая красивая станция своего типа в Европе.

В 2011 году в Испании появилась первая в мире солнечная электростанция, которая способна работать не только днем, но также и ночью.

1. Эта солнечная электростанция максимальной мощностью 19.9 мегаватта производит 110 гигаватт-часов энергии в год.

2. Выглядит солнечная электростанция Gemasolar весьма впечатляюще - башня, высотой около 200 метров, окруженная 2 650 зеркалами по 96 кв.м. каждое. Общая площадь «зеркального поля» составляет примерно 185 гектаров.

3. Солнечная электростанция Gemasolar состоит из огромного зеркального поля и возвышающийся в его центре башни. На поле находится множество гелиостатов - зеркал, отслеживающих движение Солнца и улавливающих его свет.

4. Этот свет, отражаясь от гелиостатов, направляется на вершину высокой башни. Сфокусированный луч нагревает воду, превращая ее в пар, который затем подается по трубам на турбины, крутит их, и, тем самым, заставляет электрические генераторы вырабатывать ток.

5. Как же солнечная электростанция может работать ночью без солнца? Весь секрет в двух баках с расплавленной солью, которые собирают тепловую энергию, производимую в течение дня. Таким образом она может генерировать электроэнергию 24 часа в сутки.

Фантастическая картина, неправда ли? Перед Вами - солнечная электростанция так называемого башенного типа с центральным приемником. В этих электростанциях для преобразования в электроэнергию солнечного света используется вращающееся поле отражателей-гелиостатов. Они фокусируют солнечный свет на центральный приемник, сооруженный на верху башни, который поглощает тепловую энергию и приводит в действие турбогенератор. Каждое зеркало управляется центральным компьютером, который ориентирует его поворот и наклон таким образом, чтобы отраженные солнечные лучи были всегда были направлены на приемник. Циркулирующая в приемнике жидкость переносит тепло к тепловому аккумулятору в виде пара. Пар вращает турбину генератора, вырабатывающего электроэнергию, либо непосредственно используется в промышленных процессах. Температуры на приемнике достигают от 538 до 1482 C.

Первая башенная электростанция под названием “Solar One” близ Барстоу (Южная Калифорния) была построена еще в 1980 году и с успехом продемонстрировала применение этой технологии для производства электроэнергии. На этой станции используется водно-паровая система мощностью 10 МВт.

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.

Солнечная электростанция PS20 концентрирует на башне высотой 161 метр лучи, отраженные от 1255 гелиостатов. Каждое зеркало гелиостата площадью 120 м 2 направляет солнечные лучи на солнечный коллектор, расположенный наверху 165-метровой башни. Коллектор превращает воду в пар, который приводит в движение турбину. Построена станция в 2007г. К 2013 году Испания планирует получать от солнечных установок разнообразной конструкции, включая башни, около 300 МВт электроэнергии.

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.

Розовым цветом показано хранилище горячей соли, синим - холодной. Красным - отмечен парогенератор, соединённый с турбиной и конденсатором пара (иллюстрация взята с сайта solarpaces.org).

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 ). 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.

Солнечная электростанция Gemasolar расположена недалеко от Севильи, в Санлукар-ла-Майор, Испания. Она состоит из двух подстанций - PS-10 (Planta Solar 10) и PS-20 (Planta Solar 20). Открытие первой подстанции PS-10 состоялось в конце 2011 года. На церемонии открытия присутствовали король Испании Хуан Карлос I, а также представители властей Объединенных Арабских Эмиратов.

Проект стоимостью 240 млн. евро является совместной работой Испании и ОАЭ. PS-10 представляет собой 115-метровую башню, окруженную 624 зеркалами и соляного накопителя, что позволяет вырабатывать энергию 24 часа в сутки. Зеркала-гелиостаты, вращаются так, чтобы направлять солнечные лучи постоянно в одном направлении – на башню-накопитель энергии. Эти зеркала, каждое площадью 120 м2, расположены по кругу вокруг центральной башни, которая аккумулирует энергию от солнечных лучей на самом верху. Мощность станции составляет 110 гигаватт-часов, этого достаточно для снабжения энергией 27.500 жилых домов. В башне, на уровне 35 этажа, установлены солнечный коллектор, парогенератор и турбина. Тепло нагревает воду в трубах центральной башни, превращая её в пар. Особенность комплекса состоит в использование накопителя большой емкости, где находится соль, расплавленная солнечными лучами до температуры до 565 градусов Цельсия. Накопленная за день энергия используется для производства электричества и в ночное время, что позволяет функционировать комплексу круглые сутки. Пока стоимость электроэнергии, вырабатываемой на этой станции, в три раза выше энергии из традиционных источников, но по мере совершенствования технологии, цены могут упасть, как это уже произошло с ветроэнергетикой. Свет вокруг башни настолько ярок, что в нем сверкают водяные пары и пыль, взвешенные в воздухе. Находиться вблизи башни без солнечных очков невозможно. Рядом располагается башня PS-20, которая введена в эксплуатацию в конце 2013 года, она еще более мощная, ее окружают 1255 зеркал. Предполагается, что функционирование башен предотвратит выбросы углекислого газа в атмосферу в размере 600 тысяч тонн ежегодно в течение 25 лет. В 2013 году мощность солнечных электростанций PS-10 и PS-20 достигла 300 МВт.