太阳能塔,又称太阳能发电塔,是一种将太阳能会集起来,使其成为更强壮的动力的办法。太阳塔有时也被称为定日镜发电厂,由于它们运用散布在一个范畴的一组可移动的镜子(定日镜)来搜集和会集太阳光在塔上。
图注:以色列比尔舍瓦市南部内盖夫沙漠的阿沙利姆发电站。
太阳能塔集太阳能于一身,被以为是一种可再生动力。太阳塔是一种太阳能技能(包含抛物线槽或碟形发动机体系),可以构成一个会集太阳能发电(CSP)体系。依据太阳能工业协会的数据,美国CSP工厂的动力产能约为1815兆瓦。
太阳塔的作业原理
当太阳照射到太阳塔的定日镜上时,每一面计算机控制的镜子都会在两个轴上盯梢太阳的方位。定日镜的设置使得在一天的时刻里,它们能有效地将光线聚集到塔顶的接收器上。
图注:被称为定日镜的大而平的太阳盯梢镜将阳光聚集到塔顶的接收器上。在接收器中加热的传热流体被用来发生蒸汽,而蒸汽又被用在传统的涡轮发电机中以发电。
在第一次迭代中,太阳能塔运用太阳的聚集光线加热水,发生的蒸汽驱动涡轮发电。较新的类型现在运用液体盐的组合,包含60%的硝酸钠和40%的硝酸钾。这些盐比水具有更高的热容,所以在用它们来煮沸水(驱动涡轮机)之前,其间一些热能可以被贮存起来。
这些较高的作业时分的温度也答应更高的功率,并意味着一些电力可以发生,即便在阴天。再加上某种储能设备,这在某种程度上预示着太阳能塔可以24小时供给牢靠的动力。
环境影响
太阳能塔具有显着的环境优势。与煤炭或天然气等化石燃料发电厂比较,在动力出产的悉数过程中不会发生空气污染、水污染或温室气体。(就像在另一种类型的发电厂相同,在太阳能塔的修建中也会发生一些排放物,由于资料有必要转移到该方位并制作,所有这些都需求动力,通常是化石燃料的方式。)
负面的环境影响与其他发电厂相似:一些有毒物质被用来制作发电厂的部件(在这样的一种情况下是光伏电池)。当你为一种新植物整理土地时,日子在那里的动物和植物会受必定的影响,它们的栖息地也会被损坏——尽管挑选一个对当地植物和动物影响最小的地址可以减轻一些这种影响。太阳塔通常是在沙漠中制作的,由于沙漠自身生态体系就有些软弱,所以在选址和制作时有必要特别当心。
一些太阳能塔是风冷式的,但另一些运用地下水或可用的地表水进行冷却,因而尽管水不像其他电厂那样遭到有毒废物的污染,但水仍在运用,这或许会影响当地的生态体系。一些太阳塔或许还需求水来清洁定日镜和其他设备。依据美国动力信息中心(US Energy Information Center)的说法,“太阳能热体系运用潜在的有害液体来传递热量。”保证这些化学物质在暴风雨或其他反常情况下不会进入环境很重要。
太阳能发电塔特有的一个环境问题是鸟类和昆虫的逝世。由于定日镜是如何将光和热会集起来的,任安在光束传输到塔中时飞过光束的动物都会被高温(高达高达538摄氏度)烧死。削减鸟类逝世的一个简略办法是保证一起瞄准塔的镜子不逾越四个。
太阳塔的前史
图注:这两个太阳能塔PS20和PS10在西班牙安达卢西亚的塞维利亚邻近运营。
第一座太阳能塔是由美国动力部桑迪亚国家试验室进行的国家太阳能热测验。作为对动力危机的回应,它于1979年建成,至今仍作为一个试验设备运转,供科学家和大学研讨。
国家太阳能热测验设备 (NSTTF) 是美国仅有此类测验设备。据Sandia网站介绍,NSTTF的首要方针是为拟建的太阳能发电太阳能热电厂中共同元件和体系的规划、制作和运转供给试验工程数据。
第一个商业太阳能发电塔是“太阳一号”,从1982年到1988年在莫哈韦沙漠运转。尽管它能在晚上贮存一些能量(满足在早上发动),但功率不高,这便是为什么它被改装成太阳能二号。第2次迭代将石油作为传热资料转换为熔盐,熔盐还可以贮存热能,而且具有无毒和不易燃的附加优点。
2009年,塞拉太阳塔在加州莫哈韦沙漠建成,其5兆瓦的发电能力使其运转时的二氧化碳排放量每年削减7000吨。它是作为一个模型制作的,但在2015年被封闭,由于它被以为运营本钱昂扬。
在美国以外,太阳能塔项目包含西班牙塞维利亚邻近的PS10太阳能发电厂,该厂出产11兆瓦的电力,是一个更大的体系的一部分,该体系旨在出产300兆瓦。它建于2007年。德国的试验性的尤利希(Jülich)太阳能塔建于2008年,是德国仅有运用这项技能的工厂。它在2011年被出售给德国航空航天中心,现在仍在运用。其他美国和欧洲项目概况如下。
2013年,智利向塞罗·多米纳多(Cerro Dominador) CSP项目投入了13亿美元,这是拉丁美洲第一个太阳能塔项目。它的开端是希望到2040年逐渐筛选燃煤发电,到2050年彻底完成碳中和。但由于该项意图出资人破产而导致的延期意味着,在该工厂康复制作时,其技能现已被来自我国的廉价太阳能电池板和广泛选用的可再生技能所逾越。塞罗·多米纳多(Cerro Dominador) CSP的电费价格现已是其他可再生动力价格的三倍。这个项目现在无限期地放置。
世界各地的太阳能塔
一个抱负的太阳能塔方位是一个平整,枯燥,不太多风或暴风雨。电厂运营商将需求取得一些供水(假如仅用于清洁定日镜),应防止呈现很多降雨或降雪的区域。当然,阳光充足的日子和尽或许多的太阳直接辐射是最好的,所以最小的云量是方针。这是由一个称为太阳直接法向强度(DNI)的数字来丈量的,这些信息可以终究靠美国国家可再生动力试验室取得。
任何契合这些规范的当地都是太阳能发电塔的好方位,包含中东、美国西南部、智利、西班牙南部、印度、南非和我国。
太阳能塔应战
一些太阳能塔项目现已撤销或退役。应战的规模从出资的财政问题,到与其他可再生动力在价格上的竞赛,到制作塔楼所需的时刻,再到环境问题。
撤销的太阳能塔项目
智利的Cerro Dominador CSP项目渐渐的开端,但由于项目背面的融资人破产而没有竣工。
世界上封闭太阳塔项目
Eurelios是1981年至1987年在西西里岛运营的太阳能塔试点工厂。
塞拉利昂太阳塔(Sierra Sun Tower)从2009年至2015年在莫哈韦沙漠中运转。
莫哈韦沙漠中的太阳一号和太阳二号别离于1982年至1986年以及1995年至1999年运转。
SES-5于1985年至1989年在前苏联运作。
亚利桑那州的Maricopa Solar建于2010年,但于2011年退役并出售。