Sameinuð sólarorka: Orkulausnir til framtíðar

Undanfarin ár hefur leitin að sjálfbærum orkulausnum leitt til nýstárlegrar tækni, ein þeirra er Concentrated Solar Power (CSP). Ólíkt hefðbundnu sólarrafhlöður sem breyta sólarljósi beint í rafmagn, CSP kerfi nota spegla eða linsur til að einbeita sólarljósi á lítið svæði og mynda hita sem hægt er að breyta í rafmagn.

Skilningur á þéttri sólarorku (CSP)

Concentrated Solar Power (CSP) er endurnýjanleg orkutækni sem notar spegla eða linsur til að beina sólarljósi á lítið svæði til að mynda hita. Þessi hiti er venjulega notaður til að framleiða gufu sem knýr hverfla sem er tengdur við rafal og framleiðir þannig rafmagn. CSP kerfi eru aðgreind frá hefðbundnum ljósvökva (PV) sólarrafhlöðum vegna þess að þau treysta á hita frekar en rafmagn sem myndast með því að breyta sólarljósi í jafnstraum (DC).

Hvernig CSP virkar:

1. Styrkur sólarljóss:

   • Speglar eða linsur fókusa sólarljósi að a móttakara staðsett á brennidepli.
   • Algengustu tegundir CSP kerfa eru ma fleygboga trog, sólarorkuturna, fleygbogaréttirog Fresnel endurskinsmerki.

2. Hitamyndun:

   • Einbeitt sólarljós myndar háhita hita hjá viðtakandanum.
   • Þessi hiti er síðan fluttur yfir í vinnuvökva (eins og vatn, olía eða bráðið salt).

3. Orkuframleiðsla:

   • Hitinn frá vökvanum er notaður til að framleiða gufu sem knýr a hverflum tengdur við rafmagns rafall.
   • Að öðrum kosti nota sum CSP kerfi Stirling vél, sem er knúin af hitanum til að framleiða vélrænt afl.

4. Orkugeymsla:

   • CSP kerfi eru oft búin með hitageymsla til að halda umframhita til orkuframleiðslu á skýjuðu tímum eða á nóttunni.
   • Bráðið salt er almennt notað til geymslu þar sem það getur tekið í sig og haldið hita í marga klukkutíma, sem gerir álverinu kleift að framleiða orku jafnvel þegar sólin skín ekki.

Tegundir þéttrar sólarorku (CSP)

Það eru til nokkrar mismunandi gerðir af samþjöppuðum sólarorkukerfum (CSP), hvert með sinni einstöku hönnun og aðferð til að fanga sólarljós. Við skulum skoða nánar helstu tegundir CSP tækni:

Línuleg Fresnel endurskinsmerki (LFR)

Línuleg Fresnel endurskinsmerki nota langa, flata spegla sem eru raðað í röð til að beina sólarljósi að móttökuröri sem er fyrir ofan speglana. Þessir speglar fylgjast með hreyfingum sólar yfir himininn og tryggja að sólarljósið sé á áhrifaríkan hátt allan daginn. Hitinn sem myndast í móttökurörinu hitar vökva sem síðan er notaður til að framleiða gufu til raforkuframleiðslu. LFR kerfi eru venjulega ódýrari í byggingu en önnur CSP tækni, sem gerir þau að aðlaðandi valkost fyrir verkefnum í nytjastærð.

Parabolic Dish Collectors (PDC)

Parabolic Dish Collectors samanstanda af disklaga spegli sem beinir sólarljósi að móttakara sem staðsettur er í brennidepli disksins. Þessi uppsetning gerir kleift að ná háum hita, sem gerir það mögulegt að framleiða rafmagn með Stirling vél eða lítilli gufuhverflum. Þó að PDC kerfi geti verið mjög skilvirkt og framleitt rafmagn jafnvel á smærri mælikvarða, eru þau oft flóknari og dýrari miðað við aðrar CSP gerðir, sem takmarkar víðtæka notkun þeirra.

Parabolic Trough Collectors (PTC)

Parabolic Trough Collectors eru ein algengasta CSP tæknin. Í þessari hönnun beinast fleygbogalaga speglar sólarljósi á móttökurör fyllt með hitaflutningsvökva. Þegar vökvinn hitnar er honum dreift í varmaskipti þar sem hann framleiðir gufu til að knýja hverfla. PTC kerfi eru þekkt fyrir áreiðanleika og skilvirkni og þau eru oft notuð í stórar sólarorkuver, sem gefur umtalsvert magn af orku.

Sólarorkuturna (ST)

Sólarorkuturnar, eða sólvarmaturna, nota mikið úrval af spegla (heliostats) sem fylgjast með sólinni og endurkasta sólarljósi í miðturn. Efst á turninum safnar móttakari saman sólarljósinu og hitar vökva sem hægt er að nota til að búa til gufu fyrir rafmagn. Þessi tegund af CSP kerfi getur náð mjög háum hita og er fær um að geyma orku á áhrifaríkan hátt, sem gerir það að öflugum valkosti fyrir stórfellda sólarorkuframleiðslu.

Kostir og gallar samþjappaðrar sólarorku (CSP)

Kostir

1. Mikil skilvirkni: CSP kerfi geta náð mikilli skilvirkni við að breyta sólarorku í rafmagn, sérstaklega þegar þau eru paruð við varmaorkugeymslu. Þetta gerir þeim kleift að framleiða umtalsvert magn af rafmagni.

2. Orkugeymslugeta: Einn af áberandi eiginleikum CSP er geta þess til að geyma varmaorku. Þetta þýðir að CSP verksmiðjur geta framleitt rafmagn jafnvel þegar sólin skín ekki, sem veitir áreiðanlegri orkugjafa samanborið við hefðbundnar sólarplötur.

3. Stórfelld kynslóð: CSP tækni hentar sérstaklega vel fyrir verkefni á sviði nytjastærðar. Það getur framleitt umtalsvert magn af raforku, sem gerir það að raunhæfum valkosti til að mæta orkuþörf borga og iðnaðar.

4. Minni losun gróðurhúsalofttegunda: Með því að nýta sólarorku stuðla CSP kerfi til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda samanborið við jarðefnaeldsneytisorkuver og gegna mikilvægu hlutverki við að draga úr loftslagsbreytingum.

5. Möguleiki fyrir Hybrid kerfi: Hægt er að samþætta CSP við aðra orkugjafa, eins og jarðgas, til að búa til blendingakerfi sem auka orkuáreiðanleika og skilvirkni.

Ókostir

1. Krefst beins sólarljóss: CSP tæknin er áhrifaríkust á svæðum með miklu beinu sólarljósi. Það á í erfiðleikum með að framleiða rafmagn á skýjaðri eða rigningardögum, sem getur takmarkað nothæfi þess í minna sólríku loftslagi.

2. Hár stofnkostnaður: Upphafsfjárfesting fyrir CSP kerfi getur verið umtalsverð. Kostnaður við spegla, land og innviði getur verið hár, sem getur verið hindrun fyrir suma þróunaraðila.

3. Áhyggjur af land- og vatnsnotkun: CSP plöntur þurfa mikið magn af landi til að hýsa sólargeislana. Að auki nota mörg CSP kerfi vatn til kælingar, sem vekur áhyggjur á þurrum svæðum þar sem vatnsauðlindir eru takmarkaðar.

4. Viðhald og rekstrarflækjustig: Vélrænni íhlutir CSP kerfa, eins og speglar og rakningarkerfi, þurfa reglubundið viðhald til að tryggja hámarksafköst. Þetta getur leitt til aukins rekstrarflækjustigs og kostnaðar.

5. Takmarkað landfræðilegt hæfi: CSP hentar ekki öllum landfræðilegum stöðum. Svæði með takmarkað sólarljós, mikla skýjahulu eða tíðar veðursæld gætu ekki notið góðs af þessari tækni eins mikið og sólríkari svæði.

Athyglisverð einbeitt sólarorkuverkefni um allan heim

Concentrated Solar Power (CSP) tækni hefur séð umtalsverða dreifingu um allan heim, með nokkrum athyglisverðum verkefnum sem sýna möguleika þess til stórfelldra orkuframleiðslu. Hér eru nokkur dæmigerð CSP verkefni:

1. Ivanpah sólarrafmagnskerfi (Bandaríkin)

Staðsett í Mojave eyðimörkinni í Kaliforníu, Ivanpah sól raforkuframleiðslukerfi er ein stærsta CSP verksmiðja í heimi. Samanstendur af þremur sólarorkuturnum, það hefur samtals 392 megavött (MW). Verksmiðjan notar meira en 300,000 spegla til að beina sólarljósi að katlum sem staðsettir eru ofan á turnunum. Ivanpah hóf starfsemi árið 2014 og er fær um að framleiða næga raforku til að knýja um það bil 140,000 heimili, sem dregur verulega úr kolefnislosun.

2. Noor Concentrated Solar Complex (Marokkó)

The Noor Concentrated Solar Complex, staðsett nálægt Ouarzazate, er eitt stærsta sólarverkefni á heimsvísu. Það samanstendur af fjórum áföngum, með samtals uppsett afl upp á 580 MW. Verkefnið notar blöndu af fleygboga trog og sól turn tækni. Þegar hún er komin í fullan rekstur er gert ráð fyrir að Noor sjái fyrir raforku til rúmlega milljónar manna og muni jafna um 760,000 tonn af CO2 losun árlega. Fyrsti áfangi þess, Noor I, tók til starfa árið 2016.

3. Crescent Dunes sólarorkuverkefni (Bandaríkin)

The Crescent Dunes sólarorka Project, staðsett í Nevada, notar sólarorku turnhönnun og hefur afkastagetu upp á 110 MW. Aðstaðan er með einstakt varmaorkugeymslukerfi sem gerir henni kleift að veita rafmagn jafnvel eftir sólsetur. Crescent Dunes getur veitt orku til um 75,000 heimila, með getu til að geyma orku í nokkrar klukkustundir, sem gerir það að áreiðanlegri uppsprettu endurnýjanlegrar orku. Verkefnið hóf starfsemi árið 2015 og er lykilaðili í að efla orkugeymslutækni.

4. Solana virkjunarstöð (Bandaríkin)

Einnig staðsett í Arizona, the Solana virkjunarstöð hefur afkastagetu upp á 280 MW og er þekkt fyrir fleygbogatækni sína. Þessi verksmiðja er með varmaorkugeymslukerfi sem gerir henni kleift að veita rafmagn í sex klukkustundir eftir að sólin sest. Solana getur knúið um það bil 70,000 heimili árlega og stuðlar verulega að því að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda. Aðstaðan hóf starfsemi árið 2013 og hefur verið mikilvægur þáttur í að sýna fram á hagkvæmni CSP með geymslu.

5. Gemasolar Thermosolar Plant (Spánn)

The Gemasolar verksmiðjan, staðsett í Andalúsíu, Spáni, er fyrsta verslunarverksmiðjan sem notar miðstöðvartækni með bráðnu saltigeymslu. Hann hefur 20 MW afkastagetu og getur veitt orku stöðugt, jafnvel á nóttunni, þökk sé varmageymslugetu sinni. Gemasolar getur veitt orku til um 25,000 heimila og hefur náð ótrúlegu rekstrarmeti, með yfir 15 klukkustunda samfelldri orkuframleiðslu. Verksmiðjan tók til starfa árið 2011 og hefur orðið fyrirmynd fyrir framtíðar CSP verkefni.

Kostnaður við einbeitt sólarorku

Kostnaður við CSP kerfi er venjulega mældur út frá jöfnuðum raforkukostnaði (LCOE), sem endurspeglar meðalkostnað á hverja megavattstund (MWst) af raforku sem framleitt er yfir líftíma verkefnisins. Samkvæmt skýrslu frá International Renewable Energy Agency (IRENA), var LCOE fyrir CSP tækni árið 2021 um það bil $60 til $120 á MWst, allt eftir tiltekinni tækni og eiginleikum verkefnisins.

Samanburður við aðra endurnýjanlega orkugjafa

1. Vindorku: LCOE fyrir vindorku á landi er almennt lægri en CSP. Frá og með 2021 var LCOE fyrir vindvind á landi á bilinu $30 til $60 á MWst, sem gerir það að einum hagkvæmasta endurnýjanlega orkugjafanum sem völ er á.

2. Vatnsafli: Vatnsorka hefur venjulega samkeppnishæfan LCOE, á bilinu $30 til $50 á MWst. Hins vegar er þetta mjög mismunandi eftir landfræðilegri staðsetningu, stærð aðstöðunnar og umhverfissjónarmiðum.

3. Sólarorka (PV): Kostnaður við sólarorku hefur lækkað verulega á undanförnum árum. Árið 2021 var LCOE fyrir sólarorkukerfi í nytjastærð um $30 til $50 á MWst, sem gerir það samkeppnishæft við bæði vind- og vatnsafl. Lækkandi kostnaður við sólarrafhlöður og framfarir í tækni hafa stuðlað að þessari þróun.

Er einbeitt sólarorka hentugur til heimanotkunar?

Samþjappað sólarorka (CSP) er fyrst og fremst hönnuð fyrir rekstur á veitustigi, sem gerir það óhagkvæmt fyrir íbúðarhúsnæði. CSP kerfi þurfa stór landsvæði og sérstakar aðstæður, svo sem mikið bein sólarljós, sem eru venjulega ekki framkvæmanleg fyrir einstök heimili. Flókið og kostnaður sem fylgir því að setja upp CSP tækni í litlum mæli takmarkar enn frekar notkun hennar í íbúðarskyni.

Ef þú hefur áhuga á að nýta endurnýjanlega orku heima er besti kosturinn að íhuga sólarrafhlöður á þaki. Þessi kerfi eru sérstaklega hönnuð fyrir íbúðarhúsnæði og geta á áhrifaríkan hátt umbreytt sólarljósi í rafmagn án þess að þurfa mikið land eða innviði. Sólarrafhlöður á þaki geta framleitt næga orku til að knýja heimilið þitt, draga úr trausti á raforku og lækka orkureikninginn þinn.

At Skjöldur, við bjóðum upp á hágæða 10 kW sólkerfi sniðin að þörfum íbúða. Þetta kerfi býður upp á öfluga lausn til að nýta sólarorku, sem tryggir að þú getir nýtt þér kraft sólarinnar beint frá þakinu þínu. Með auknum ávinningi skattaívilnunar og orkusparnaðar getur skipt yfir í sólarorkukerfi verið snjöll fjárfesting fyrir heimili þitt.