Termoelektrisk solenergi: Karakteristika, applikationer og fremskridt

La termoelektrisk solenergi Solvarme er en lovende teknologi, der bruger varme fra solen til at generere elektricitet. Denne proces sker i specialiserede planter kaldet solvarmekraftværker, som har udviklet sig siden begyndelsen af ​​80'erne. Den største fordel ved denne teknologi er, at den er en ren, rigelig og vigtigst af alt vedvarende energikilde.

Et interessant faktum er, at Jorden hver tiende dag modtager fra solen den samme mængde energi, som findes i alle kendte reserver af olie, gas og kul tilsammen. Dette enorme potentiale gør termoelektrisk solenergi til nøglen til en bæredygtig energifremtid. I øjeblikket eksisterer forskellige typer solvarmekraftværker side om side, hver med specifikke egenskaber. Spanien indtager en fordelagtig position med flere anlæg i drift og en konsolideret industrisektor, der aktivt deltager i internationale projekter.

Dernæst vil vi detaljere karakteristika, anvendelser og betydning af termoelektrisk solenergi i den globale energikontekst.

Hvad er termoelektrisk solenergi?

en solvarmeværk Det fungerer på samme måde som et konventionelt termisk kraftværk, men bruger solenergi i stedet for kul eller naturgas. Grundprincippet bag disse planter er enkelt: Solens stråler koncentreres af en række spejle mod en central modtager. På dette tidspunkt er der temperaturer på op til 1.000 ºC.

Denne varme overføres til en væske (normalt smeltede salte eller termiske olier), som ved opvarmning producerer damp. Denne damp flytter turbiner forbundet til generatorer, der producerer elektricitet. En af de vigtigste indledende begrænsninger ved solvarmeanlæg var, at de kun kunne fungere i solskinstimer. Men med teknologiske fremskridt har mange anlæg nu varmelagringssystemer, der giver dem mulighed for at generere elektricitet selv om natten.

Typer af solvarmeanlæg

I øjeblikket er der tre hovedtyper af termoelektriske solenergianlæg. Selvom de alle er afhængige af koncentrationen af ​​solenergi til at generere elektricitet, adskiller de sig i den måde, de koncentrerer sollys på. Lad os se hver enkelt i detaljer:

Solvarme tårnanlæg

Denne type plante bruger heliostater, som er spejle monteret på mobile strukturer, der er i stand til at følge solens bevægelse. Disse spejle koncentrerer solens stråler på en modtager placeret i toppen af ​​et centralt tårn. Solenergien koncentreret på det tidspunkt er i stand til at nå temperaturer højere end 600 ºC. På mellemlang sigt har denne teknologi vist sig at være meget effektiv og pålidelig, selvom en af ​​dens store udfordringer fortsat er at reducere byggeomkostningerne. I Spanien er Gemasolar-anlægget, der ligger i Sevilla, en pioner inden for at integrere langtids termisk lagring, som gør det muligt at generere elektricitet 24 timer i døgnet.

Parabolskål eller Stirling skål solvarmekraftværk

I denne type anlæg er parabolske spejle Skålformede koncentrerer de solens stråler i et brændpunkt, hvor en Stirling-motor er placeret, som genererer elektricitet meget effektivt. De høje temperaturer, der nås ved diskens brændpunkt, driver motoren, som producerer elektricitet ved at dreje en turbine. Denne teknologi er blevet gunstigt implementeret på steder som Mojave-ørkenen i USA.

Parabolisk gennem solvarmekraftværk

den parabolske trug kraftværker De er de mest udbredte på kommercielt niveau på grund af deres høje effektivitet og lavere implementeringsomkostninger. Lange buede spejle i form af en parabolsk cylinder fanger sollys og koncentrerer det i et rør placeret langs dets akse. Dette rør indeholder en overføringsvæske, der opvarmes og gennem et varmevekslingssystem producerer damp til at drive en turbine. Flere lande, herunder Spanien, har allerede driftsanlæg af denne type.

Udvikling af termoelektrisk solenergi

Det første grundlag for termisk solenergi blev udviklet af Augustin Mouchot i slutningen af ​​det 1980. århundrede, men det var først i XNUMX'erne, at levedygtige kommercielle applikationer begyndte at blive demonstreret. De teknologiske fremskridt siden da har været betydelige og har overvundet flere vigtige forhindringer:

• Høje startomkostninger: Selvom materialer og byggeomkostninger oprindeligt var uoverkommelige, har udviklingen af ​​nye teknologier reduceret omkostningerne betydeligt.
• Energilagring: Den største udfordring var manglende evne til at generere elektricitet om natten på grund af manglende termisk lagring. Anlæg som Gemasolar har dog vist, at det er muligt at lagre varme i smeltede salte og producere elektricitet i 24 timer.
• Vejrforhold: Regioner med høj solstråling er påkrævet hele året rundt, hvilket har begrænset installationen i mere tempererede klimaer. Projekter som Desertec har undersøgt muligheden for at installere store anlæg i ørkenområder som Sahara ved at bruge transportkabler til at sende elektricitet til Europa.

Termoelektrisk solenergi i Spanien

Spanien er et førende land på verdensplan med hensyn til installation af termoelektriske solvarmeanlæg. De geografiske og klimatiske forhold i Spanien, med store ørkenområder og rigelige solskinstimer, placerer det som et ideelt miljø for udviklingen af ​​denne teknologi. De første pilotanlæg blev bygget i Tabernas-ørkenen, Almería, i 80'erne med SSPS/CRS og CESA 1. I 2007 var Spanien en kommerciel pioner med PS10-tårnfabrikken i Sanlúcar la Mayor, Sevilla.

I 2011 var 21 solvarmeanlæg allerede i drift med en samlet kapacitet på 852 MW. Ifølge Protermosolar-foreningen forventes dette tal at fortsætte med at stige i de kommende år. Tilsammen vil disse anlæg gøre Spanien til den største producent af termoelektrisk solenergi i verden, hvilket gør det til en reference inden for vedvarende energi.

Anvendelser af termoelektrisk solenergi

Termoelektrisk solenergi har flere anvendelser i både husholdnings- og industriområder. Nogle af højdepunkterne inkluderer:

• Varmt brugsvand og varme: I enfamiliehuse kan solenergi dække op til 70 % af forbruget af varmt brugsvand.
• Pool opvarmning: Denne teknologi gør det muligt at opvarme swimmingpools effektivt og bæredygtigt hele året rundt.
• Indenlandsk elproduktion: Husejere kan installere solpaneler til selv at generere elektricitet og endda videresælge overskud til det generelle elnet.
• industrielle applikationer: Termoelektrisk solenergi bruges også i industrielle processer, der kræver store mængder varme, såsom elproduktion, madlavning og vanddestillation.

Med stadig strengere emissionsbestemmelser og stigende priser på fossile brændstoffer bliver termisk solenergi et attraktivt alternativ både med hensyn til bæredygtighed og langsigtede økonomiske besparelser.

Termoelektrisk solenergi fortsætter med at udvikle sig og vil sandsynligvis spille en væsentlig rolle i fremtiden for global energiproduktion, hvilket hjælper med at reducere vores afhængighed af fossile brændstoffer og fremme en mere bæredygtig og økologisk model.