Θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια

La θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια o Η ηλιακή θερμική είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί τη θερμότητα του ήλιου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στους λεγόμενους ηλιακούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, ή ηλιακούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, που άρχισαν να κατασκευάζονται στην Ευρώπη και την Ιαπωνία στις αρχές της δεκαετίας του 80. Το πλεονέκτημα αυτής της ενέργειας είναι ότι είναι καθαρή, άφθονη και ανανεώσιμη. : Κάθε δέκα ημέρες, η Γη λαμβάνει από τον ήλιο την ίδια ποσότητα ενέργειας με όλα τα γνωστά αποθέματα πετρελαίου, φυσικού αερίου και άνθρακα. Προς το παρόν συνυπάρχουν διάφοροι τύποι θερμοηλεκτρικών ηλιακών σταθμών. Η Ισπανία βρίσκεται σε πλεονεκτική θέση στον τομέα αυτό, καθώς διαθέτει αρκετές ηλιακές θερμικές μονάδες και έναν ισχυρό βιομηχανικό τομέα, που συμμετέχει σε έργα σε όλο τον κόσμο.

Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε για τα χαρακτηριστικά και τη σημασία της θερμοηλεκτρικής ηλιακής ενέργειας.

Τι είναι η θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια

Ένας ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός λειτουργεί όπως ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός, αλλά αντί για άνθρακα ή φυσικό αέριο, χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια. Οι ακτίνες του ήλιου συγκεντρώνονται μέσω καθρεφτών στον δέκτη, φτάνοντας σε θερμοκρασίες έως και 1.000 ºC. Αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των ρευστών και την παραγωγή ατμού, ο οποίος οδηγεί τους στρόβιλους και παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ενώ τα πρώτα εργοστάσια μπορούσαν να λειτουργήσουν μόνο τις ώρες της ηλιακής ακτινοβολίας, σήμερα μπορεί να αποθηκευτεί θερμότητα για την παραγωγή της τη νύχτα.

Είδη φυτών

Σήμερα υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ηλιακών θερμικών σταθμών. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι παρόμοια, η διαφορά είναι πώς συγκεντρώνεται η ηλιακή ενέργεια.

Ηλιακός θερμικός πύργος

Χρησιμοποιεί ένα σύνολο κατευθυνόμενων κατόπτρων, που ονομάζονται ηλιοστάτες, για να εστιάσει τις ακτίνες του ήλιου στους δέκτες που βρίσκονται στον πύργο. Μεσοπρόθεσμα, είναι μια δοκιμασμένη, αποτελεσματική και κερδοφόρα τεχνολογία. Οι πρώτες πιλοτικές μονάδες αυτού του τύπου κατασκευάστηκαν στην Αλμερία (Ισπανία) και στο Νίο (Ιαπωνία) το 1981. Η τρέχουσα πρόκληση είναι να μειωθεί το κόστος κατασκευής των πύργων ηλιακών θερμοηλεκτρικών σταθμών.

Ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός παραβολικού πιάτου ή Stirling dish

Αυτός ο ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός χρησιμοποιεί έναν παραβολικό καθρέφτη σε σχήμα πιάτου για να εστιάσει τις ακτίνες του ήλιου σε μια μηχανή Stirling στο εστιακό σημείο της παραβολής, έτσι ονομάζεται και κεντρικός δίσκος Stirling. Η συσσωρευμένη θερμότητα αυξάνει τη θερμοκρασία του αέρα, η οποία οδηγεί τον κινητήρα Stirling και τον στρόβιλο να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το πιο διάσημο φυτό παραβολικών πιάτων είναι αυτό στο Μοχάβε (Ηνωμένες Πολιτείες).

Ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός παραβολικής γούρνας

Αυτοί οι τύποι φυτών είναι τα πιο πολλά υποσχόμενα από εμπορική άποψη. Χρησιμοποίησαν έναν καθρέφτη σε μορφή παραβολικού κυλίνδρου με ένα κανάλι κατά μήκος του άξονά του που συγκεντρώνει τις ακτίνες του ήλιου. Ο σωλήνας περιέχει ένα ρευστό που θερμαίνεται και παράγει ατμό που κινεί έναν στρόβιλο. Στην Ισπανία και σε άλλες χώρες λειτουργούν παραβολικές ηλιακές θερμικές εγκαταστάσεις.

Η ανάπτυξη της θερμοηλεκτρικής ηλιακής ενέργειας

Οι θεμελιώδεις αρχές της ηλιακής θερμικής ενέργειας καθορίστηκαν από τον Augustin Mouchot το 1878, και στη δεκαετία του 1980 κάποια εμπειρία απέδειξε τη βιωσιμότητά της. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, η ηλιακή θερμοηλεκτρική ενέργεια παρεμποδιζόταν από τρεις παράγοντες:

• Το υψηλό κόστος των υλικών έχει αρχίσει να μειώνεται καθώς η τεχνολογία έχει αναπτυχθεί και οι αποδόσεις αυξάνονται.
• Είναι αδύνατο να αποθηκεύσετε ενέργεια για να την παραγάγετε κατά τη διάρκεια της νύχτας. Αυτός ο περιορισμός μόλις πρόσφατα άρχισε να ξεπερνιέται με τεχνολογίες που εξοικονομούν θερμότητα. Για παράδειγμα, το εργοστάσιο Gemasolar στη Σεβίλλη χρησιμοποιεί λιωμένο αλάτι για αποθήκευση θερμότητας, γι' αυτό και έγινε ο πρώτος ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός ικανός να παρέχει ενέργεια 24 ώρες το XNUMXωρο.
• Απαιτούνται μεγάλες ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, γεγονός που περιορίζει την εισαγωγή αυτής της ενέργειας στις νοτιότερες περιοχές. Ωστόσο, φιλόδοξα έργα όπως το Desertec προτείνουν τη δημιουργία εργοστασίων σε περιοχές όπως η έρημος Σαχάρα και στη συνέχεια αποστολή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη.
• Πολλά έργα ηλιακής θερμικής ενέργειας αναπτύσσονται αυτήν τη στιγμή σε χώρες όπως η Αλγερία, το Μαρόκο, οι Ηνωμένες Πολιτείες ή η Αυστραλία. Πολλοί συμμετείχαν ισπανικά.

Θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια στην Ισπανία

Η Ισπανία είναι μια παγκόσμια δύναμη στην ηλιακή θερμική ενέργεια. Οι συνθήκες της χώρας είναι ιδανικές για την εγκατάσταση ηλιακών θερμοηλεκτρικών σταθμών λόγω των άφθονων ωρών ηλιοφάνειας και των μεγάλων ερημικών της εκτάσεων. Οι πρώτες πιλοτικές μονάδες, που ονομάζονται SSPS/CRS και CESA 1, κατασκευάστηκαν στο Tabenas (Αλμερία) το 1981 και το 1983, αντίστοιχα.

Το 2007, τέθηκε σε λειτουργία η πρώτη εμπορική ηλιακή θερμική μονάδα πύργου PS10 στον κόσμο στο Sanlúcar la Mayor (Σεβίλλη). Το 2011, 21 μονάδες ισχύος 852,4 MW ήταν σε λειτουργία και άλλες 40 σε έργο, σύμφωνα με την Protermosolar, η Ισπανική ένωση της βιομηχανίας ηλιακής θερμικής ενέργειας. Όταν όλα αυτά τα νέα εργοστάσια τεθούν σε λειτουργία, γύρω στο 2014, η Ισπανία θα είναι ο κορυφαίος παραγωγός στον κόσμο αυτής της πολλά υποσχόμενης 100% καθαρής και ανανεώσιμης πηγής ενέργειας.

εφαρμογές

• Εφαρμογές: Ζεστό νερό υγιεινής, θέρμανση, κλιματισμός και θέρμανση πισίνας. Σε μονοκατοικίες μπορεί να καλύψει έως και το 70% της κατανάλωσης ζεστού νερού.
• Λειτουργία: Οι θερμικές πλάκες είναι υπεύθυνες για τη συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας και τη μεταφορά της θερμότητας στα υγρά που κυκλοφορούν μέσα από αυτές.
• Κανονισμοί και ενισχύσεις: Ο Τεχνικός Οικοδομικός Κώδικας (CTE) που εγκρίθηκε το 2006 απαιτεί την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών σε όλα τα νέα κτίρια. Η κρατική και εδαφική βοήθεια μπορεί να καλύψει το ένα τρίτο έως το μισό του κόστους εγκατάστασης.
• Κόστος και εξοικονόμηση: Το μέσο κόστος εγκατάστασης για 2 τετραγωνικά μέτρα είναι μόνο περίπου 1.500 ευρώ ζεστού νερού. Σε σύγκριση με έναν λέβητα φυσικού αερίου ή προπανίου, η εξοικονόμηση ενέργειας είναι 150 €/έτος και εάν τα ορυκτά καύσιμα και η ηλεκτρική ενέργεια συνεχίσουν να αυξάνονται, η εξοικονόμηση ενέργειας θα είναι ακόμη μεγαλύτερη. Χωρίς επιδοτήσεις, η περίοδος απόσβεσης είναι περίπου 10 χρόνια, με τις επιδοτήσεις χρειάζονται μόνο 5 χρόνια.

Η θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια έχει εφαρμογές και μέσα στο σπίτι. Ας δούμε ποιες είναι αυτές:

• Εφαρμογή: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για οικιακή χρήση ή για μεταπώληση στο γενικό δίκτυο.
• Λειτουργία: Τα φωτοβολταϊκά πάνελ μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια.
• Κανονισμοί και βοήθεια: Οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας υποχρεούνται νομικά να αγοράζουν φωτοβολταϊκό ρεύμα ενσωματωμένο στο δίκτυο, καταβάλλοντας έκπτωση στους παραγωγούς (σήμερα 575% της τιμής ανά κιλοβάτ). Από την άλλη, οι τεχνικοί οικοδομικοί κώδικες απαιτούν την τοποθέτηση φωτοβολταϊκών πάνελ σε οποιοδήποτε δημόσιο ή ιδιωτικό κτίριο άνω των 3.000 τετραγωνικών μέτρων.
• Κόστος και εξοικονόμηση: Για αυτοτροφοδότηση, η τιμή μιας μικρής μονάδας 5 kW είναι περίπου 35.000 ευρώ. Δεδομένου ότι η ετήσια κατανάλωση ενέργειας μιας μέσης κατοικίας είναι περίπου 725 ευρώ, η επένδυση αποσβένεται παρά μόνο μετά από 48 χρόνια.

Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη θερμοηλεκτρική ηλιακή ενέργεια και τα χαρακτηριστικά της.