Solar Rising Tower (solar aerodynamisk kraftværk)
Solar Ascending Tower — en af typerne af solenergianlæg. Luften opvarmes i en enorm solfanger (ligner et drivhus), stiger op og ud gennem et højt skorstenstårn. Den bevægende luft driver turbiner til at generere elektricitet. Pilotanlægget fungerede i Spanien i 1980'erne.
Solen og vinden er to uudtømmelige energikilder. Kan de blive tvunget til at arbejde på samme hold? Den første til at besvare dette spørgsmål var ... Leonardo da Vinci. Allerede i det 16. århundrede designede han et mekanisk apparat drevet af en miniaturevindmølle. Dens klinger snurrer i en strøm af stigende luft opvarmet af solen.
Spanske og tyske eksperter valgte La Mancha-sletten i den sydøstlige del af New Castilla-plateauet som et sted at udføre et unikt eksperiment. Hvordan kan vi ikke huske, at det var her, den modige ridder Don Quixote, hovedpersonen i romanen af Miguel de Cervantes, en anden fremragende skaber af renæssancen, kæmpede mod vindmøllerne.
I 1903Den spanske oberst Isidoro Cabañez offentliggjorde et projekt for et soltårn. Mellem 1978 og 1981 blev disse patenter udstedt i USA, Canada, Australien og Israel.
I 1982 nær en spansk by Manzanares Den blev bygget og testet 150 km syd for Madrid demonstrationsmodel af et solvindkraftværk, som realiserede en af Leonardos mange ingeniørideer.
Installationen indeholder tre hovedblokke: et lodret rør (tårn, skorsten), en solfanger placeret rundt om dens base og en speciel turbinegenerator.
Princippet for drift af en solvindmølle er ekstremt simpelt. Samleren, hvis rolle udføres af et overlap lavet af en polymerfilm, for eksempel et drivhus, transmitterer solstråling godt.
Samtidig er filmen uigennemsigtig for infrarøde stråler, der udsendes af den opvarmede jordoverflade under den. Som et resultat, som i ethvert drivhus, er der en drivhuseffekt. Samtidig forbliver hovedparten af solstrålingsenergien under solfangeren og opvarmer luftlaget mellem jorden og gulvet.
Luften i solfangeren har en væsentlig højere temperatur end den omgivende atmosfære. Som et resultat genereres der et kraftigt optræk i tårnet, der, som i tilfældet med Leonardo-vindmøllen, drejer vindmøllegeneratorens vinger.
Skematisk over et solvindkraftværk
Energieffektiviteten af et solcelletårn er indirekte afhængig af to faktorer: solfangerens størrelse og stakkens højde. Med en stor solfanger opvarmes en større mængde luft, hvilket medfører en større hastighed af dens strømning gennem skorstenen.
Installationen i byen Manzanares er en meget imponerende struktur.Tårnets højde er 200 m, diameteren er 10 m, og diameteren af solfangeren er 250 m. Dens designeffekt er 50 kW.
Formålet med dette forskningsprojekt var at udføre feltmålinger for at bestemme anlæggets karakteristika under reelle tekniske og meteorologiske forhold.
Installationstests var vellykkede. Nøjagtigheden af beregningerne, effektiviteten og pålideligheden af blokkene, enkelheden af styringen af den teknologiske proces er blevet bekræftet eksperimentelt.
En anden vigtig konklusion blev draget: allerede med en kapacitet på 50 MW bliver et solvindkraftværk ret rentabelt. Dette er endnu vigtigere, fordi omkostningerne ved elektricitet produceret af andre typer solenergianlæg (tårn, solcelleanlæg) stadig er 10 til 100 gange højere end i termiske kraftværker.
Dette kraftværk i Manzanares fungerede tilfredsstillende i omkring 8 år og blev ødelagt af en orkan i 1989.
Planlagte strukturer
Kraftværk «Ciudad Real Torre Solar» i Ciudad Real i Spanien. Det planlagte byggeri skal dække et areal på 350 hektar, som i kombination med en 750 meter høj skorsten vil generere 40 MW udgangseffekt.
Burong Solar Tower. I begyndelsen af 2005, EnviroMission og SolarMission Technologies Inc. begyndte at indsamle vejrdata omkring New South Wales, Australien for at forsøge at bygge et fuldt operationelt solenergianlæg i 2008. Den maksimale elektriske effekt, som dette projekt kunne udvikle, var op til 200 MW.
På grund af manglende støtte fra de australske myndigheder opgav EnviroMission disse planer og besluttede at bygge et tårn i Arizona, USA.
Det oprindeligt planlagte soltårn skulle have en højde på 1 km, en basisdiameter på 7 km og et areal på 38 km2. På denne måde vil soltårnet udvinde omkring 0,5 % af solenergien (1 kW) / m2), der udstråles ved lukket.
Ved et højere niveau af aftrækket opstår et større trykfald, forårsaget af den såkaldte skorstenseffekt, hvilket igen forårsager en højere hastighed af den passerende luft.
Forøgelse af stakkens højde og solfangerens overflade vil øge luftstrømmen gennem turbinerne og dermed mængden af produceret energi.
Varmen kan samle sig under overfladen af solfangeren, hvor den vil blive brugt til at forsyne tårnet fra solen ved at sprede varmen til kølig luft, hvilket tvinger den til at cirkulere om natten.
Vand, som har en relativt høj varmekapacitet, kan fylde rørene, der er placeret under solfangeren, og øge mængden af returneret energi, hvis det er nødvendigt.
Vindmøller kan monteres vandret i en kollektor-til-tårn-forbindelse, svarende til de australske tårnplaner. I en prototype, der opererer i Spanien, falder turbinens akse sammen med skorstenens akse.
Fantasy eller virkelighed
Så den aerodynamiske solarinstallation kombinerer processerne med at konvertere solenergi til vindenergi og sidstnævnte til elektricitet.
Samtidig bliver det, som beregningerne viser, muligt at koncentrere energien fra solstråling fra et enormt område af jordens overflade og at opnå stor elektrisk energi i enkeltinstallationer uden brug af højtemperaturteknologier.
Overophedningen af luften i solfangeren er kun et par tiere grader, hvilket grundlæggende adskiller solvindkraftværket fra termiske, nukleare og endda tårnsolkraftværker.
De uomtvistelige fordele ved sol-vind-installationer omfatter det faktum, at selvom de implementeres i stor skala, vil de ikke have en skadelig indvirkning på miljøet.
Men skabelsen af en sådan eksotisk energikilde er forbundet med en række komplekse tekniske problemer. Det er tilstrækkeligt at sige, at diameteren af tårnet alene skal være hundreder af meter, højden - omkring en kilometer, området af solfangeren - snesevis af kvadratkilometer.
Det er indlysende, at jo mere intens solstrålingen er, jo mere kraft udvikler installationen. Ifølge eksperter er det mest rentabelt at bygge solvindkraftværker i områder beliggende mellem 30 ° nord og 30 ° sydlig bredde på jorder, der ikke er særlig velegnede til andre formål. Mulighederne for at bruge det bjergrige relief tiltrækker opmærksomhed. Dette vil reducere byggeomkostningerne drastisk.
Der opstår dog et andet problem, som til en vis grad er karakteristisk for ethvert solcelleanlæg, men får en særlig påtrængning, når der skabes store aerodynamiske solenergianlæg. Oftest er lovende områder for deres konstruktion langt fra energiintensive forbrugere. Også, som du ved, ankommer solenergi til Jorden uregelmæssigt.
Små (laveffekt) soltårne kan være et interessant alternativ til at generere energi for udviklingslande, da deres konstruktion ikke kræver dyre materialer og udstyr eller højt kvalificeret personale under driften af strukturen.
Derudover kræver opførelsen af et solcelletårn en stor initial investering, som igen kompenseres af de lave vedligeholdelsesomkostninger, der opnås ved fravær af brændstofomkostninger.
En anden ulempe er dog den lavere effektivitet ved solenergiomsætning end f.eks i solenergianlæggenes spejlstrukturer… Dette skyldes det større areal, der optages af samleren og de højere byggeomkostninger.
Soltårnet forventes at kræve meget mindre energilagring end vindmølleparker eller traditionelle solenergianlæg.
Dette skyldes ophobning af termisk energi, der kan frigives om natten, hvilket vil gøre det muligt for tårnet at fungere døgnet rundt, hvilket ikke kan garanteres af vindmølleparker eller solcelleceller, som energisystemet skal have energireserver til i form af af traditionelle kraftværker.
Dette faktum dikterer behovet for at skabe energilagringsenheder sammen med sådanne installationer. Videnskaben kender endnu ikke en bedre partner til sådanne formål end brint. Derfor mener eksperter, at det er mest hensigtsmæssigt at bruge den elektricitet, som anlægget genererer, specifikt til produktion af brint. I dette tilfælde bliver solvindkraftværket en af hovedkomponenterne i fremtidens brintenergi.
Så allerede næste år vil verdens første kommercielle projekt til lagring af fast brintenergi blive implementeret i Australien. Overskydende solenergi vil blive omdannet til fast brint kaldet natriumborhydrid (NaBH4).
Dette ikke-giftige faste materiale kan absorbere brint som en svamp, opbevare gassen, indtil det er nødvendigt, og derefter frigive brint ved hjælp af varme. Det frigivne brint ledes derefter gennem en brændselscelle for at generere elektricitet. Dette system gør det muligt at opbevare brint billigt ved høj densitet og lavt tryk uden behov for energikrævende kompression eller fortætning.
Generelt gør forskning og eksperimenter det muligt for alvor at stille spørgsmålstegn ved solvindkraftværkers plads i den store energiindustri i den nærmeste fremtid.