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  • 什么是太阳能塔,它如何工作?

    发布时间: 2020-04-06 10:44首页:主页 > 财经 > 阅读()

      

    Ashalim电站。 电站阿斯哈林。 该太阳能电站建在比尔谢瓦(Beer-Sheva)市以南的内盖夫沙漠-以色列

     

      Ashalim发电厂在市啤酒舍瓦,以色列南部的内盖夫沙漠。(照片:Vadim Petrakov / Shutterstock)太阳能塔,也称为太阳能塔,是一种集中太阳能以使其成为更强大能源的方法。太阳能塔有时也称为定日镜发电厂,因为它们使用在野外布置的可移动镜子(定日镜)集合来收集太阳并将其聚焦在塔上。

      通过集中和收集太阳能,太阳能塔被视为一种可再生能源。太阳能塔是一种太阳能技术(包括抛物线槽或碟式发动机系统),所有这些都可以构成集中式太阳能(CSP)系统。根据太阳能工业协会的数据,美国的CSP工厂的能源容量约为1,815兆瓦。

      太阳塔的工作原理

      当太阳照在太阳塔的定日镜场上时,每个计算机控制的镜子都在两个轴上跟踪太阳的位置。设置了定日镜,以便在一天的过程中,它们将光线有效地聚焦在塔顶的接收器上。

      

    太阳塔如何运作

     

      被称为定日镜的大而平的太阳跟踪镜将阳光聚焦到塔顶的接收器上。在接收器中加热的传热流体被用来产生蒸汽,而蒸汽又被用在传统的涡轮发电机中以发电。(照片:能源效率和可再生能源办公室 /美国能源部)

      在第一次迭代中,太阳能塔利用太阳的聚焦光线加热水,然后产生的蒸汽为涡轮提供动力,以发电。较新的型号现在使用液体盐的组合,包括60%的硝酸钠和40%的硝酸钾。这些盐比水具有更高的热容量,因此其中一些热能可以在用于沸腾水之前存储起来,从而驱动涡轮机。

      这些较高的工作温度还可以提高效率,这意味着即使在阴天也可以产生一些功率。结合某种能量存储设备,这意味着太阳能塔可以每天24小时产生可靠的能量。

      对环境造成的影响

      太阳能塔有一些明显的环境优势。与煤炭或天然气发电厂这样的化石燃料燃烧厂相比,在能源生产过程中通常不会产生空气污染,水污染或温室气体排放。(在太阳能塔的建筑物中会产生一些排放物,就像在另一种类型的发电厂中一样,因为必须将材料转移到该地点并进行建造,所有这些都需要能源,通常是化石的形式燃料。)

      负面的环境影响与其他发电厂相似:一些有毒材料被用于制造发电厂的组件(在本例中为光伏电池)。当您为新植物清理土地时,生活在其中的动植物受到影响,其栖息地遭到破坏-尽管可以通过选择对当地动植物影响最小的地点来减轻部分影响。太阳能塔通常是在沙漠景观中建造的,从本质上来说,它们有些脆弱,因此在选址和建造时必须格外小心。

      一些太阳能塔是风冷的,但其他一些则使用地下水或可用的地表水进行冷却,因此尽管水没有像其他发电厂那样受到有毒废物的污染,但水仍在使用,并且可以影响当地的生态系统。一些太阳能塔可能还需要水来清洁定日镜和其他设备。(那些镜子在没有灰尘的情况下最能聚集和反射光。)根据美国能源信息中心的说法,“太阳能热系统使用潜在的危险流体来传递热量。” 确保暴风雨或其他异常情况下这些化学物质不会进入环境非常重要。

      太阳能发电塔独有的环境问题是鸟类和昆虫死亡。由于定日镜如何集中光和热,任何通过光束传播到塔中的动物都会被高温(高达华氏1000度)烧死。减少鸟类死亡的一种简单方法是确保同时对准塔的镜面不超过四个。

      太阳能塔的历史

      

    太阳能塔PS20和PS10,塞维利亚西班牙

     

      这两个太阳能塔PS20和PS10在西班牙安达卢西亚的塞维利亚附近运营。(照片:Denis Zhitnik / Shutterstock.com)

      第一座太阳能塔是由美国能源部桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)运营的国家太阳能热测试。它是为应对能源危机而于1979年建造的,至今仍作为测试设施运行,对科学家和大学开放。

      “国家太阳能热测试设施(NSTTF)是美国唯一的此类测试设施。NSTTF的主要目标是为拟议的太阳能热技术中独特组件和系统的设计,构造和运行提供实验性工程数据。计划大规模发电的电厂”,根据桑迪亚的网站。

      第一座商业太阳能塔是Solar One,该塔于1982年至1988年在莫哈维沙漠中运行。虽然它可以在晚上存储一些能量(足以在早晨启动),但效率不高,这就是为什么将其修改为“太阳能二号”的原因。这第二次迭代从使用油作为传热材料转换为熔融盐,该熔融盐还能够存储热能,并具有无毒,不易燃的附加优点。

      2009年,塞拉利昂太阳塔(Sierra Sun Tower)建于加利福尼亚州的莫哈韦沙漠(Mojave Desert),其运行能力达5兆瓦,每年可减少7,000吨的二氧化碳排放。它是作为模型制造的,但由于运行成本高而于2015年关闭。

      在美国以外,太阳能塔项目包括西班牙塞维利亚附近的PS10太阳能发电厂,该发电厂可发电11兆瓦,是旨在发电300兆瓦的大型系统的一部分。它建于2007年。德国的实验性Jülich太阳塔建于2008年,是德国唯一使用该技术的工厂。它于2011年出售给德国航空航天中心,并一直使用。其他美国和欧洲的项目在下面详细介绍。

      2013年,智利向Cerro Dominador CSP项目投入了13亿美元,这是拉丁美洲第一个太阳能塔项目。它的开始是希望在2040年之前逐步淘汰燃煤发电,并在2050年之前完全实现碳中和。但是由于该项目的出资者破产而造成的延误,这意味着在该工厂恢复建造之时,其技术已经赶超了来自中国的廉价太阳能电池板,以及可再生技术的广泛采用。塞罗·多米纳多(Cerro Dominador)收取的价格已经比其他可再生能源提供的价格高三倍。该项目现在无限期暂停。

      世界各地的太阳能塔

      

    全球各地的太阳能塔

     

      在全球多个国家/地区可以找到太阳能塔。

      太阳能塔的理想位置是平坦,干燥且风或风不太大的位置。工厂操作人员将需要获得一些水供应(如果仅用于清洁定日镜),应避免雨水或雪大量进入的区域。自然,最好有大量的晴天和尽可能多的直接太阳辐射,因此目标是最小的云量。这是通过一个称为太阳的直接法向强度(DNI)的数字来衡量的,该信息可通过国家可再生能源实验室获得。

      满足这些条件的任何地方都适合建造太阳能塔,包括中东,美国西南部,智利,西班牙南部,印度,南非和中国。

      太阳能塔的挑战

      许多太阳能塔项目已被取消或退役。挑战包括投资方面的财务问题,与其他可再生能源在价格上的竞争,建造塔所需的时间以及对环境的关注。

      取消太阳能塔项目

      智利的Cerra Domidor项目已经开始,但由于该项目背后的融资人破产而未能完成。

      封闭式太阳能塔项目

      Eurelios是1981年至1987年在西西里岛运营的太阳能塔试点工厂。

      塞拉利昂太阳塔(Sierra Sun Tower)从2009年至2015年在莫哈韦沙漠中运行。

      莫哈韦沙漠中的太阳一号和太阳二号分别于1982年至1986年以及1995年至1999年运行。

      SES-5于1985年至1989年在前苏联运作。

      亚利桑那州的Maricopa Solar建于2010年,但于2011年退役并出售。

    特别声明:文章内容仅供参考,不造成任何投资建议。投资者据此操作,风险自担。
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