Solar Rising Tower (Solar Aerodynamic Power Plant)

Solar Ascending Tower — isa sa mga uri ng solar power plants. Ang hangin ay pinainit sa isang malaking solar collector (katulad ng isang greenhouse), tumataas at lumabas sa pamamagitan ng isang mataas na chimney tower. Ang gumagalaw na hangin ay nagtutulak sa mga turbine upang makabuo ng kuryente. Ang pilot plant ay pinatatakbo sa Spain noong 1980s.

Ang araw at hangin ay dalawang hindi mauubos na pinagmumulan ng enerhiya. Maaari ba silang pilitin na magtrabaho sa parehong koponan? Ang unang sumagot sa tanong na ito ay ... Leonardo da Vinci. Noong ika-16 na siglo, nagdisenyo siya ng isang mekanikal na aparato na pinapagana ng isang maliit na windmill. Ang mga talim nito ay umiikot sa daloy ng tumataas na hangin na pinainit ng araw.

Pinili ng mga ekspertong Espanyol at Aleman ang kapatagan ng La Mancha sa timog-silangang bahagi ng talampas ng New Castile bilang isang lugar upang magsagawa ng kakaibang eksperimento. Paanong hindi natin maaalala na dito na ang matapang na kabalyero na si Don Quixote, ang pangunahing tauhan ng nobela ni Miguel de Cervantes, isa pang natatanging manlilikha ng Renaissance, ay lumaban sa mga windmill.

Noong 1903Ang Spanish colonel na si Isidoro Cabañez ay naglathala ng isang proyekto para sa isang solar tower. Sa pagitan ng 1978 at 1981, ang mga patent na ito ay inisyu sa US, Canada, Australia at Israel.

Noong 1982 malapit sa isang bayan ng Espanya Manzanares Ito ay itinayo at sinubukan 150 km sa timog ng Madrid demonstration model ng solar wind power plant, na natanto ang isa sa maraming mga ideya sa engineering ni Leonardo.

Ang pag-install ay naglalaman ng tatlong pangunahing mga bloke: isang vertical pipe (tower, chimney), isang solar collector na matatagpuan sa paligid ng base nito, at isang espesyal na turbine generator.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang solar wind turbine ay napaka-simple. Ang kolektor, ang papel na ginagampanan ng isang overlap na gawa sa isang polymer film, halimbawa, isang greenhouse, ay mahusay na nagpapadala ng solar radiation.

Kasabay nito, ang pelikula ay malabo sa mga infrared ray na ibinubuga ng pinainit na ibabaw ng lupa sa ilalim nito. Bilang isang resulta, tulad ng sa anumang greenhouse, mayroong isang greenhouse effect. Kasabay nito, ang pangunahing bahagi ng enerhiya ng solar radiation ay nananatili sa ilalim ng kolektor, na pinainit ang layer ng hangin sa pagitan ng lupa at sahig.

Ang hangin sa kolektor ay may mas mataas na temperatura kaysa sa nakapaligid na kapaligiran. Bilang isang resulta, ang isang malakas na updraft ay nabuo sa tore, na, tulad ng sa kaso ng Leonardo windmill, lumiliko ang mga blades ng turbine generator.

Schematic ng isang solar wind power plant

Ang kahusayan ng enerhiya ng isang solar tower ay hindi direktang nakadepende sa dalawang salik: ang laki ng kolektor at ang taas ng stack. Sa isang malaking kolektor, ang isang mas malaking dami ng hangin ay pinainit, na nagiging sanhi ng isang mas mataas na bilis ng daloy nito sa pamamagitan ng tsimenea.

Ang pag-install sa bayan ng Manzanares ay isang napaka-kahanga-hangang istraktura.Ang taas ng tore ay 200 m, ang diameter ay 10 m, at ang diameter ng solar collector ay 250 m. Ang kapangyarihan ng disenyo nito ay 50 kW.

Ang layunin ng proyektong pananaliksik na ito ay upang magsagawa ng mga pagsukat sa larangan, upang matukoy ang mga katangian ng pag-install sa totoong mga kondisyon ng engineering at meteorolohiko.

Matagumpay ang mga pagsubok sa pag-install. Ang katumpakan ng mga kalkulasyon, ang kahusayan at pagiging maaasahan ng mga bloke, ang pagiging simple ng kontrol ng teknolohikal na proseso ay nakumpirma sa eksperimento.

Ang isa pang mahalagang konklusyon ay ginawa: na may kapasidad na 50 MW, ang isang solar wind power plant ay nagiging lubos na kumikita. Ito ay mas mahalaga dahil ang halaga ng kuryente na nabuo ng iba pang mga uri ng solar power plants (tower, photovoltaic) ay 10 hanggang 100 beses na mas mataas kaysa sa thermal power plants.

Ang planta ng kuryente sa Manzanares ay kasiya-siyang gumana sa loob ng humigit-kumulang 8 taon at nawasak ng isang bagyo noong 1989.

Mga nakaplanong istruktura

Power plant «Ciudad Real Torre Solar» sa Ciudad Real sa Spain. Ang nakaplanong konstruksyon ay upang masakop ang isang lugar na 350 ektarya, na kasama ng isang 750 metrong mataas na tsimenea ay bubuo ng 40 MW ng output power.

Burong Solar Tower. Noong unang bahagi ng 2005, ang EnviroMission at SolarMission Technologies Inc. nagsimulang mangolekta ng data ng lagay ng panahon sa paligid ng New South Wales, Australia upang subukang magtayo ng isang ganap na pagpapatakbo ng solar power plant noong 2008. Ang pinakamataas na output ng kuryente na maaaring mabuo ng proyektong ito ay hanggang 200 MW.

Dahil sa kakulangan ng suporta mula sa mga awtoridad ng Australia, tinalikuran ng EnviroMission ang mga planong ito at nagpasyang magtayo ng tore sa Arizona, USA.

Ang orihinal na binalak na solar tower ay dapat na may taas na 1 km, isang base diameter na 7 km at isang lugar na 38 km2.. Sa ganitong paraan, ang solar tower ay kukuha ng humigit-kumulang 0.5% ng solar energy (1 kW / m2) na pinapalabas sa sarado.

Sa isang mas mataas na antas ng tambutso, ang isang mas malaking pagbaba ng presyon ay nangyayari, sanhi ng tinatawag na chimney effect, na nagiging sanhi ng mas mataas na bilis ng dumadaang hangin.

Ang pagtaas ng taas ng stack at ang ibabaw na lugar ng kolektor ay tataas ang daloy ng hangin sa pamamagitan ng mga turbine at samakatuwid ang dami ng enerhiya na ginawa.

Ang init ay maaaring maipon sa ibaba ng ibabaw ng kolektor, kung saan ito ay gagamitin upang paalisin ang tore sa araw sa pamamagitan ng pagwawaldas ng init sa malamig na hangin, na pinipilit itong umikot sa gabi.

Ang tubig, na may medyo mataas na kapasidad ng init, ay maaaring punan ang mga tubo na matatagpuan sa ibaba ng kolektor, na nagdaragdag ng dami ng ibinalik na enerhiya kung kinakailangan.

Ang mga wind turbine ay maaaring i-mount nang pahalang sa isang collector-to-tower connection, katulad ng Australian tower plans. Sa isang prototype na tumatakbo sa Spain, ang axis ng turbine ay tumutugma sa axis ng chimney.

Pantasya o katotohanan

Kaya, pinagsasama ng solar aerodynamic installation ang mga proseso ng pag-convert ng solar energy sa wind energy, at ang huli sa kuryente.

Kasabay nito, tulad ng ipinapakita ng mga kalkulasyon, nagiging posible na pag-isiping mabuti ang enerhiya ng solar radiation mula sa isang malaking lugar ng ibabaw ng lupa at makakuha ng malaking elektrikal na enerhiya sa mga solong pag-install nang hindi gumagamit ng mga teknolohiyang may mataas na temperatura.

Ang sobrang pag-init ng hangin sa kolektor ay ilang sampu-sampung degree lamang, na pangunahing nakikilala ang solar wind power plant mula sa thermal, nuclear at even tower solar power plants.

Ang hindi mapag-aalinlanganang mga bentahe ng solar-wind installation ay kinabibilangan ng katotohanan na kahit na ipatupad sa isang malaking sukat, hindi sila magkakaroon ng nakakapinsalang epekto sa kapaligiran.

Ngunit ang paglikha ng tulad ng isang kakaibang mapagkukunan ng enerhiya ay nauugnay sa isang bilang ng mga kumplikadong problema sa engineering. Sapat na sabihin na ang diameter ng tore lamang ay dapat na daan-daang metro, ang taas - mga isang kilometro, ang lugar ng solar collector - sampu-sampung kilometro kuwadrado.

Malinaw na kung mas matindi ang solar radiation, mas maraming kapangyarihan ang bubuo ng pag-install. Ayon sa mga eksperto, ito ay pinaka-pinakinabangang upang bumuo ng solar wind power plant sa mga lugar na matatagpuan sa pagitan ng 30 ° hilaga at 30 ° timog latitude sa mga lupain na hindi masyadong angkop para sa iba pang mga layunin. Ang mga opsyon para sa paggamit ng bulubunduking lunas ay nakakaakit ng pansin. Mababawasan nito ang mga gastos sa pagtatayo.

Gayunpaman, ang isa pang problema ay lumitaw, sa ilang mga lawak na katangian ng anumang solar power plant, ngunit nakakakuha ng isang espesyal na pangangailangan ng madaliang pagkilos kapag lumilikha ng malalaking solar aerodynamic installation. Kadalasan, ang mga promising na lugar para sa kanilang pagtatayo ay malayo sa mga consumer na masinsinang enerhiya. Gayundin, tulad ng alam mo, ang solar energy ay dumarating sa Earth nang hindi regular.

Ang maliliit (mababang kapangyarihan) na mga solar tower ay maaaring maging isang kawili-wiling alternatibo upang makabuo ng enerhiya para sa mga umuunlad na bansa, dahil ang kanilang pagtatayo ay hindi nangangailangan ng mga mamahaling materyales at kagamitan o mga taong may mataas na kasanayan sa panahon ng pagpapatakbo ng istraktura.

Bilang karagdagan, ang pagtatayo ng isang solar tower ay nangangailangan ng isang malaking paunang pamumuhunan, na kung saan ay binabayaran ng mababang gastos sa pagpapanatili na nakamit ng kawalan ng mga gastos sa gasolina.

Ang isa pang kawalan, gayunpaman, ay ang mas mababang kahusayan ng solar energy conversion kaysa hal sa salamin na mga istruktura ng solar power plants… Ito ay dahil sa mas malaking lugar na inookupahan ng kolektor at mas mataas na gastos sa pagtatayo.

Ang solar tower ay inaasahang mangangailangan ng mas kaunting pag-iimbak ng enerhiya kaysa sa mga wind farm o tradisyonal na solar power plants.

Ito ay dahil sa akumulasyon ng thermal energy na maaaring ilabas sa gabi, na magpapahintulot sa tower na gumana sa buong orasan, na hindi magagarantiyahan ng mga wind farm o photovoltaic cells, kung saan ang sistema ng enerhiya ay dapat magkaroon ng mga reserbang enerhiya sa anyo. ng mga tradisyunal na planta ng kuryente.

Ang katotohanang ito ay nagdidikta ng pangangailangan na lumikha ng mga yunit ng imbakan ng enerhiya kasabay ng mga naturang pag-install. Ang agham ay hindi pa nakakaalam ng isang mas mahusay na kasosyo para sa gayong mga layunin kaysa sa hydrogen. Iyon ang dahilan kung bakit itinuturing ng mga eksperto na pinaka-kapaki-pakinabang na gamitin ang kuryente na nabuo ng pag-install partikular para sa produksyon ng hydrogen. Sa kasong ito, ang solar wind power plant ay nagiging isa sa mga pangunahing bahagi ng hinaharap na enerhiya ng hydrogen.

Kaya sa susunod na taon, ang unang komersyal-scale na solid hydrogen energy storage project sa mundo ay ipapatupad sa Australia. Ang sobrang solar energy ay gagawing solid hydrogen na tinatawag na sodium borohydride (NaBH4).

Ang hindi nakakalason na solidong materyal na ito ay maaaring sumipsip ng hydrogen tulad ng isang espongha, mag-imbak ng gas hanggang kinakailangan, at pagkatapos ay maglabas ng hydrogen gamit ang init. Ang pinakawalan na hydrogen ay ipinapasa sa isang fuel cell upang makabuo ng kuryente. Ang sistemang ito ay nagpapahintulot sa hydrogen na maimbak nang mura sa mataas na density at mababang presyon nang hindi nangangailangan ng enerhiya-intensive compression o liquefaction.

Sa pangkalahatan, ginagawang posible ng pananaliksik at mga eksperimento na seryosong tanungin ang lugar ng mga solar wind power plant sa malaking industriya ng enerhiya sa malapit na hinaharap.