Solvärmesamlare kan hålla anläggningen igång efter att solen gått ner. Se fler gröna vetenskapsbilder. Bild med tillstånd av EIA/NREL Om du någonsin har köpt koldioxidkompensationer, du kanske har märkt att det mesta eller hela köpeskillingen går till vindenergi, inte sol. I en värld av storskalig alternativ energi, vinden råder, mest för att det är billigare. Men en ny utveckling inom solenergiproduktion kan göra solenergi till ett mycket mer livskraftigt alternativ.
I de flesta fallen, solens energi omvandlas till elektricitet på ett av två sätt:med hjälp av fotovoltaiska celler, som förvandlar solens ljus till elektricitet med hjälp av ett halvledarmaterial som absorberar fotoner och frigör elektroner; eller använda solvärmeturbiner, som använder solens värme för att generera ånga, som sedan snurrar en turbin för att producera el. Det är solvärmeverk som väntar på en stor förändring.
Det stora problemet med solenergi är det mest uppenbara:Solen skiner inte hela tiden. På natten eller molniga dagar, kraftverk har helt enkelt inte tillgång till solens energi. Detta gör solenergi dyrt, eftersom kraftverken inte kan köras dygnet runt. Ett moln flyter över huvudet och anläggningen står helt plötsligt stilla, producerar ingenting. Det gör också att solgenererad ström inte är tillgänglig ibland-som på natten, när kraftbehovet är som störst.
Lösningen är enkel:Spara solens energi så att du kan använda den när solen inte är tillgänglig. Tyvärr, implementeringen av den lösningen har varit extremt problematisk-tills ett nyligen genombrott gjorde solenergilagring till ett realistiskt alternativ för energibranschen.
I den här artikeln, vi kommer att ta reda på hur det är möjligt att effektivt lagra strömmen i solsken så att vi kan komma åt den när solen går ner. Vi kommer också att titta på det första kommersiella kraftverket som byggdes för att använda tekniken för att ta reda på hur systemet fungerar.
Förvaringsmaterialet som gör genombrottet möjligt sitter nog i ditt kök just nu.
En rad kollektorer kan samla energi från solen som lagras för senare användning. Bild med tillstånd av Sandia National Laboratories Tanken att lagra solens energi är inget nytt. Människor har försökt hitta ett sätt att pausa processen - håll fast vid energin i solljus ett tag innan de konverterar den till el - så länge som solenergi har varit ett elalternativ. Alla tidigare försök, fastän, har varit oöverkomligt problematiska.
Vissa har försökt att lagra solens energi genom att pumpa vatten uppför, där energin stannar tills vattnet rör sig tillbaka nedför, släpper den. Komprimering och sedan avkomprimering av luft är ett annat alternativ. Men båda dessa metoder slösar bort energi - bara cirka 80 procent av solenergin som läggs in återvinns i andra änden [källa:Bielo]. Batterier är också extremt ineffektiva, vilket gör dem för dyra för att vara ett livskraftigt lagringsalternativ i stor skala. Du kan lagra lika mycket energi i en kaffetermos som i ett bärbart batteri, som kostar 10 gånger så mycket [källa:Wald].
Och det är där genombrottet kommer in:Värme är lätt att lagra.
Det är i princip vad termosen gör, lagra värmen i det kaffet. Och värme genererar el i ett solvärmeverk, så att lagra värme är ett sätt att pausa processen:Låt solen värma upp något, håll det varmt tills solen går ner, och använd sedan den värmen för att generera ånga som vänder turbinen.
Självklart, lika lätt som det är att lagra värme, du måste hitta rätt ämne för en solenergiapplikation. För att lagra den extrema värmen som driver ett solvärmeverk, ämnet måste förbli stabilt vid höga temperaturer - i området 750 grader F (400 grader C) - annars skulle du stöta på problem med förångning och tryckförändringar [källa:Bielo]. Det är också bra om ämnet är billigt och lättillgängligt.
Ange det vita, kristallina saker i ditt skåp som du förmodligen lägger på dina äggröra, ditt margaritaglas och ditt edamame:salt. Salt smälter vid mycket höga temperaturer, förångas mycket, mycket höga temperaturer och det finns i praktiskt taget obegränsat, lågkostnadsförsörjning. Plus, den förlorar bara cirka 7 procent av energin som läggs i den [källa:Bielo].
Faktiskt, det första saltlagringsutrustade solkraftverket använder inte bordsalt. Den använder en annan saltblandning som ofta appliceras som gödningsmedel, en kombination av natrium och kaliumnitrat. Andasol 1 -kraftverket i Grenada, Spanien, är packad med 30, 865 ton (28, 000 ton) av grejerna [källa:Bielo].
Ett paraboliskt solsystem med solfångare kan värma oljerör till enorma temperaturer. Bild med tillstånd av Sandia National Laboratories Anläggningen i Andasol 1 i Spanien började producera kraft i november 2008, och så länge solen skiner, den fungerar ungefär som alla andra solvärmeverk. Solljus slår någon slags solfångare - i det här fallet, ett fält med paraboliska speglar med fokus på rör fyllda med olja, som värmer till mer än 752 grader Farenheit (400 grader Celsius). Att het olja används för att koka vatten, som producerar ånga, som snurrar en turbin.
Det är först när solen inte skiner som lagringssystemet påverkar energiproduktionen. Installationen går så här:
Fältet för solfångare vid Andasol 1 är tillräckligt stort för att samla nästan dubbelt så mycket solljus som anläggningen behöver för att fungera under soliga tider. Den extra uppvärmda oljan skickas till en värmeväxlare som löper mellan gigantiska kärl med smält salt. Ett kärl rymmer relativt svalt smält salt (cirka 500 grader F eller 260 grader C). Det saltet pumpas in i värmeväxlaren, där det tar upp värme från oljan. Det nu varmare smälta saltet (752 grader F eller 400 grader C) rinner in i det andra kärlet, där den väntar tills solen dyker bakom ett moln.
När kraftverket behöver lagrad värme, det varmare smälta saltet pumpas tillbaka genom värmeväxlaren. Där, den överför sin värme till oljan som genererar ånga. Den hetare oljan färdas till kraftcentralen, och det nu svalare smälta saltet rinner tillbaka till kyltanken. Processen börjar sedan om.
Använd salt för att lagra solens värme, anläggningen kan fungera utan solljus, kör nästan dubbelt så länge som andra solkraftverk. Med saltlagringsinstallationen kan Andasol 1 generera 50 procent mer energi än den skulle göra utan det-178, 000 megawattimmar el [källa:Fairly]. Den extra genereringsförmågan sänker den totala kostnaden för anläggningens el. Det kan så småningom konkurrera med kostnaden för naturgas.
Denna typ av saltlagring är inte den enda designen på bordet för att lagra solens energi. Vissa växter tittar på att använda ett mer direkt tillvägagångssätt som hoppar över oljan - de skulle både samla och lagra solens värme i salt. Sand är ett annat potentiellt värmelagringsmaterial.
Och en annan grupp har utvecklat ett system som efterliknar fotosyntesens molekylära effekter för att lagra solenergi:Den använder solljus för att dela vattenmolekyler i väte och syre, som sedan sätts tillbaka i en bränslecell.
För mer information om lagring av solenergi och relaterade ämnen, titta på länkarna på nästa sida.
