Sole przeniosą ciepło w elektrowniach słonecznych

Elektrownie słoneczne odznaczają się wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, dlatego też eksperci Siemensa zamierzają znacznie zwiększyć ich wydajność. Jednocześnie badania przeprowadzone m.in. przez Komisję Europejską potwierdzają, że energetyka słoneczna termiczna należy do najbardziej efektywnych technologii produkcji ciepła z punktu widzenia ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Teraz naukowcy Siemensa zamierzają stosować związki stopionych soli jako medium transportujące energię cieplną w wysoko wydajnym słoneczno-termicznym projekcie. Przy udziale partnerów zaprojektują pilotażową instalację w Portugalii.

Ten typ elektrowni wykorzystuje wklęsłe paraboliczne zwierciadła do skupiania światła w kierunku absorbera znajdującego się w ognisku zwierciadła. Medium transportujące energię cieplną jest umieszczone wzdłuż rury. Ciepło jest przekazywane do tradycyjnego systemu wodno-parowego, gdzie woda podgrzewana jest do temperatury ponad 100 st. C, tam staje się już parą wodną, która napędza generator wytwarzający energię elektryczną. Głównym czynnikiem warunkującym wydajność systemu termalnego jest maksymalna temperatura pracy medium cieplnego, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury wykorzystanie turbiny parowej zbliża się do optymalnej wartości.

Siemens zamierza wykorzystać struktury ze stopionych soli zamiast oleju grzewczego, co skutkować będzie podniesieniem temperatury pracy nośnika ciepła z 400 st. C do 500 st. C. Dodatkową korzyścią zamiany medium jest wysokie sprężenie par i łatwopalność oleju. Solami, które będą wykorzystywane w medium cieplnym, będą przykładowo mieszaniny azotanu sodu i potasu. Są one niepalne i charakteryzują się praktycznie zerowym ciśnieniem pary. Proces ich wytwarzania jest również bardziej bezpieczny, niż jest to w przypadku oleju, dzięki braku konieczności wykorzystywania metod ciśnieniowych, co jednocześnie warunkuje cenę produktu.

Niedawno Chiny ogłosiły, że zbudują elektrownię słoneczno-termalną o mocy 2000 MW, która będzie pięć razy większa od największego istniejącego obiektu tego typu w Kalifornii. W Państwie Środka wprowadzono jednak nie tylko subsydia, ale rząd także inwestuje bezpośrednio w firmy zajmujące się produkcją energii słonecznej. Dotychczasowy amerykański Słoneczny System Generujący Energię (Solar Electric Generating System - SEGS) składa się z 400 tysięcy sferycznych luster, które zajmują powierzchnię ponad 4 milionów metrów kwadratowych. Każde z luster ma ponad 6 metrów długości, a nad nimi znajdują się specjalne rury o średnicy 10 centymetrów wypełnione olejem. Każde z nich rozgrzewa znajdujący się w rurze olej do 400 stopni Celsjusza. SEGS pozwala na zaspokojenie potrzeb energetycznych wielu kalifornijskich domów.

Rola elektrowni solarno-termalnych cały czas rośnie - jak przewiduje Lux Research, do 2015 r. Azja będzie wytwarzać 9,6 GW energii, co da jej 36 proc. produkcji światowej, Europa - 8,9 GW (34 proc.), zaś Ameryka Północna - 5,6 GW (21 proc.). Chociaż techniki słoneczne są najdroższe ze wszystkich rodzajów wytwarzania energii, to jest to jedyny sektor w branży, gdzie ceny szybko spadają. W ostatnich czterech latach ceny systemów spadły o 60 proc.

Krzysztof Olszewski