Солнечная электростанция в Америке: как выглядит технология 21 века по получению дешевого электричества. Айвонпа – это исполинское сооружение в США в реальности является не только определенным шагом в будущее, но и весьма полезным объектом – мощность составляет почти 400 мегаватт. Этого хватит для того, чтобы запитать около 70 тысяч домов, правда, в дневное время.
Для чего США строит такие электростанции? Ведь нефти в штатах довольно много. Дело в том, что в Америке существует проект, по которому треть энергоресурсов должны добываться из природных возобновляемых источников.
Это позволяет не только сберечь экологию, но и сохранить запасы нефти и газа для будущих поколений. Ведь кто бездарно разбазаривает природные богатства, тот по сути, крадет их у детей и внуков. В США это понимают, поэтому активно вкладывают деньги в будущее.
Айвонпа была построена за 2,2 миллиарда долларов, основными инвесторами выступили компании Bright Source Energy и NRG Energy. Также около 15% заплатила компания Google, которая всегда поддерживает подобные проекты. Несмотря на высокую стоимость строительства, устройство СТЭС достаточно простое и надежное, так что рентабельность вырисовывается через 5-10 лет эксплуатации. Срок службы зеркал почти бесконечный, поэтому владельцам придется лишь менять раз в 20 лет обмотки генераторов и подвижные части турбины.
Как это работает
Высокие технические характеристики обеспечиваются вовсе не , как думают многие. На площади 14 квадратных километров установлены 360 тысяч зеркал. Они собирают солнечный свет и направляют его на башни с парогенераторами. Разогретый солнцем пар вращает турбину – все, как в обычной ТЭС. Примечательно, что отработанный пар не выбрасывается в атмосферу, а охлаждается через специальный контур, так что система полностью экологически чистая, а КПД намного выше, чем в топливных станциях.
При плохой погоде станция может работать на газе. Однако, такое бывает редко, поскольку в Калифорнии продолжительность светового дня даже зимой превышает 9 часов (летом до 14,5 часов), а количество осадков в этом районе минимально.
Данная солнечная электростанция в Америке у многих вызывает критику из-за своей дороговизны, однако, это первый проект, который был введен в эксплуатацию в 2014 году. Поскольку США имеют план по переходу на возобновляемую энергию, и активно датируют эту нишу, в том числе и налоговыми льготами, нет никаких сомнений, что через 8-10 лет такие станции будут дешевыми и эффективными.
В СССР
В Советском союзе существовали солнечные электростанции малой мощности, работающие по тому же принципу, что и Айвонпа в США. Первая электростанция СЭС-5 была открыта в Крыму в 1985 году, это был пилотный проект на 5 мегаватт. Тогда советские инженеры испытали большие проблемы с ориентированием зеркал – ведь солнце на небосводе не стоит на месте, и чтобы концентратор вырабатывал пар под давлением, необходимо, чтобы угол отражения был всегда идеальным. И если сегодня это делает компьютер, то раньше реализовать это с высокой эффективностью было сложно.
Больше того, любая солнечная электростанция – это объект повышенной пожарной опасности. На той же Айвонпа в Америке в 2016 году случился пожар, из-за того, что концентрированные лучи попали на другой объект. Поэтому подобные объекты требуют точных расчетов и большого начального финансирования.
В 1995 году СЭС-5 в Крыму закрыли, а спустя 10 лет порезали на металлолом. В 2010-2012 годах на полуострове были построены 4 СЭС нового образца – «Родниковое», «Охотниково», «Перово» и «Митяево». Запуск самой мощной электростанции «Владиславовка» на 110 МВт при новой власти откладывается из-за проблем с финансированием, а два других проекта солнечных станций «Хлебное» и «Островское» полностью заморозили.
Тем не менее, на постсоветском пространстве Крым остается одной из наиболее удачных территорий для воплощения подобных идей.
Солнечные электростанции возводятся также в и других странах Евросоюза. Несмотря на высокую инвестиционную стоимость, это направление энергетики имеет огромные перспективы, в том числе и для экономического развития.
Солнечная энергия даже по ночам? Это начало новой эры человечества. Революционный план Калифорнии - 33% всей энергии от солнца и ветра уже через 5 лет . Штат продолжает огромными темпами наращивать мощности альтернативной электроэнергетики пытаясь обеспечить треть от всего энергопотребления за счет солнца, ветра и гейзеров уже к 2020 году. И вот в строю очередная мегаэлектростанция. Это крупнейшая во всем мире солнечная гелиотермальная станция. Сегодня это уже не экспериментальная, а обычная работающая технология. По всему миру уже построено около 100 таких станций (все за последние 5 лет), на подходе еще не менее 50, а некоторые из них уже могут вырабатывать энергию даже по ночам. Новая калифорнийская станция обеспечивает чистым электричеством 140 000 домов. Как? Знакомьтесь: Иванпа Солар Электрик Систем . Давайте посмотрим поближе, как все это устроено и чем нам всем это грозит.
2. Станция Иванпа Солар расположена в пустыне Мохаве, в 3 часах езды к востоку от Лос-Анджелеса. Ее строительство велось около трех лет, стоило 2 миллиарда 200 миллионов долларов и вот, наконец, весной 2014 года она введена в строй. Станция вырабатывает абсолютно чистую энергию, без необходимости сжигать какое либо топливо. Энергия черпается от солнца, но метод отличается от солнечных батарей. Обратите внимание на три башни окруженные тысячами зеркал - в них весь секрет.
3. Станция Иванпа не использует уже привычные солнечные батареи (фотоэлектрические модули). Вместо них используются совершенно обычные зеркала, вроде тех, что висят у нас с вами дома.
4. Каждый зеркальный модуль - это система из двух больших зеркал размером с гаражные ворота. Называется такой модуль - гелиостат . На станции таких гелиостатов 173 тысячи.
5. Все эти зеркала-гелиостаты, отражают солнечные лучи на вершины тех самых трех высоченных башен находящихся в центре. Каждый гелиостат подвижен, и с помощью компьютера все 170 тысяч гелиостатов все время поворачиваются за солнцем. Таким образом, солнечные лучи попадают на вершины башен постоянно, пока солнце не ушло за горизонт.
6. Как вы уже догадались, на верху башен находятся котлы с жидкостью, которая от нагрева превращается в пар. Точно такие же котлы находится в привычных всем ТЭЦ, но нагреваются они там при сжигании газа или угля. Здесь лишь неисчерпаемая энергия Солнца! Кстати, общая мощность станции Иванпа Солар - 392 мегаватт . Чтобы было понятно, это вполне сопоставимо со средней московской ТЭЦ (Например ТЭЦ-16 в районе Хорошево-Мневники, работающая на газе, вырабатывает 360 мегаватт).
7. Чем выше башня, тем больше вокруг нее можно поставить зеркал. Эти башни очень большие - высотой с 50 этажный дом (148 метров ). На пике дня котел может нагреваться до 700 градусов и даже больше. Пар идет вниз, к турбине, и вращает ее - вырабатывается электрическая энергия. Просто! Такой принцип выработки энергии называется гелиотермальным . Но что же происходит после заката?
8. Преимуществом гелиотермальных электростанций перед обычными солнечными батареями является возможность запасать излишки энергии на пике, а значит работать после захода солнца . Если объяснять просто, часть разогретой жидкости временно нагнетается в специальные огромные хранилища, и постепенно выпускается оттуда после захода солнца продолжая крутить турбину. Хранилища могут обеспечить работу турбин подобных станций до 15 часов после захода солнца при полной мощности. Таким образом гелиотермальные станции оснащенные теплохранилищами, могут вырабатывать энергию даже после захода солнца, а некоторые даже работать круглосуточно. Станция Иванпа пока не имеет своих собственных хранилищ тепла, но вот на этом видео, на примере подобной станции в Испании, которая уже умеет запасать тепло на ночь, подробно объясняется как все это работает (на моменте 2 мин. 50 секунд как раз рассказывают про 15 часовой запас энергии в ее хранилищах).
9. Интересной особенностью строительства станции является программа охраны экологии вокруг нее. Да, сама станция абсолютно безвредна - это обычные зеркала нагревающие паровой котел. Но ее строительство ставило под угрозу редкие виды черепах живущие в пустыне. Поэтому компания-владелец станции провела специальную программу: была куплена обширная территория в стороне от станции, куда было переселено около 200 редких черепах. Программа обошлась компании в 22 миллиона долларов, которые были потрачены на покупку земли, найм биологов и переселение уникальных животных.
10. В заключении хочется сказать, что 33% энергии от альтернативных источников в штате Калифорния к 2020 году - это колоссальная цифра. Кто не знает, ВВП штата Калифорнии - 2,2 триллиона долларов, что превышает ВВП большинства стран на планете. Это даже больше чем у таких мощных стран как Россия, Италия, Индия, Канада, Австралия или Испания. Энергии нужно много, очень много! И сейчас на глазах происходит настоящая революция альтернативной энергетики .
СМИ и аналитики официально объявили эру альтернативной энергетики открытой. Солнечные панели резко подешевели и продаются в обычных городских магазинах. По данным журнала TIME каждые 3 минуты минимум 1 американский дом переходит на энергию солнца установив панель на крыше и эта динамика растет. Правительство всячески поддерживает альтернативную энергию: беспроцентные займы на панели для простых людей, специальные законы обязывающие закупать альтернативную энергию для крупных компаний.
По данным того же TIME 90% новых генерирующих станций введенных в строй в США в 2014 году - солнечные электростанции. Все это привело к тому, что количество вредных выбросов в США уже сократилось на 17% с 2005 года. Иванпа Солар - только одна из 7 крупных солнечных электростанций только что введенных в строй в Калифорнии. Также вводятся ветряные и геотермальные. Введение в строй одной этой станции эквивалентно удалению из атмосферы 400 000 тонн CO2 ежегодно. А это, как будто с дорог сразу исчезло 77 000 коптящих атмосферу автомобилей. Это происходит сегодня, это реальность, это уже обычная современная технология.
Пожар, произошедший на крупнейшей в мире солнечной электростанции, заставил остановить выработку на ней электроэнергии и пересмотреть стандарты безопасности в области освоения альтернативных источников энергии.
«Архимед бы гордился собой», — мрачно пошутило издание Register, вспомнив легенду, которая приписывает древнегреческому ученому сожжение римского флота при помощи зеркал, сконцентрировавших на них солнечный свет.
Technocrazed.com
Инцидент произошел на крупнейшей в мире солнечной электростанции Ivanpah Solar Electric Generating System (ISEGS), расположенной в Калифорнии. Как стало известно позднее, пожар возник из-за неправильного расположения зеркал, направляющих солнечный свет на бойлерную вышку.
В итоге сконцентрированный солнечный свет попал не в положенное место, на вышке возник пожар, который расплавил и сжег паропроводы, повредил электрические кабели.
Пожар удалось потушить силами сотрудников электростанции, хотя прибывшим на место пожарным и пришлось забираться на высоту 150 метров. Станция ISEGS состоит из трех блоков зеркал, в центре которых размещены башни, окруженные 350 тыс. зеркал, управляемых при помощи компьютеров. Поскольку один из блоков станции последнее время находился на ремонте, после пожара станция стала работать на треть мощности, которая составляет 392 мегаватта.
Подсчитано, что этой энергии хватает для энергоснабжения 140 тыс. домохозяйств в штате Калифорния.
Как скажется авария на обеспечении этих домов и когда станция сможет возобновить производство энергии, не сообщается.
Калифорнию называют самым зеленым штатом США — именно здесь в энергетическом балансе штата наибольшую долю составляет производство экологически чистой энергии, в первую очередь это солнечные и ветряные электростанции. Тут же сосредоточено около 40% электромобилей США.
San Bernardino County Fire Department via AP
Именно поэтому два года назад было принято решение об открытии в пустыне Мохаве, в 70 км к юго-западу от Лас-Вегаса, гигантской солнечной электростанции, строительство которой поддержала корпорация Google. Каждое из поворотных зеркал размером с гаражные ворота направляет луч света на башню, где расположен бойлер.
Бойлер нагревается до тысячи градусов Цельсия и дает пар, который вращает турбины, производящие ток.
Это первый пожар, случившийся на электростанции такого типа за всю историю их использования, однако не первый случай, доказавший, что использование солнца в качестве источника энергии может быть небезопасным. Год назад американские экологи забили тревогу после того, как аналогичная электростанция, использующая сконцентрированный солнечный свет,
стала причиной гибели нескольких сотен птиц, пролетевших близко к центральной башне.
Кроме того, ранее поступали жалобы от пилотов гражданской авиации на ослепление зеркалами подобных установок. Что касается пострадавшей станции в пустыне Мохаве, случившийся пожар способен только усугубить проблемы, с которыми ее руководство столкнулось ранее. В последние месяцы станция не могла производить энергию на уровне, прописанном проектной документацией. Тогда комиссия по энергетике Калифорнии назвала причиной плохой работы станции «облака, следы инверсии самолетов и плохую погоду». Чтобы улучшить производительность, операторам станции было отведено время до 31 июля 2016 года. Ясно, что пожар вряд ли ускорит этот процесс.
Эксперты опасаются: повредивший станцию инцидент приведет к тому, что цена электроэнергии, производимой подобными станциями, резко возрастет, и поменяет подходы к тому, как использовать солнечную энергию.
В 2007 году, когда ISEGS только задумывалась, стоимость киловатт-часа, произведенного такими станциями, была примерно равна стоимости энергии, произведенной классическими солнечными станциями на основе фотоэлектрических панелей.
Спустя несколько лет себестоимость последней упала до 6 центов, в то время как у аналогов ISEGS стоимость осталась на уровне 15-20 центов.
Если фотоэлектрические панели и производимое ими электричество дешевеют благодаря применению новых технологий и росту КПД солнечных батарей, у станций, использующих паровые турбины, потенциала для падения стоимости нет. «У установок, концентрирующих солнечную энергию, такого не будет, поскольку это в большей степени конструкции из стали и стекла», — уверен Адам Шульц, руководитель проекта из Калифорнийского университета в Дейвисе.
Другим преимуществом фотоэлектрических станций является их масштабируемость. Такие установки работают, занимая всего несколько квадратных метров на крыше дома, при этом использовать полученную энергию можно там, где она произведена. В отличие от них станции, аналогичные ISEGS, занимают огромные площади, имеют множество движущихся зеркал и сложное устройство генератора, требующее постоянного поддержания и затрат.
Теоретически такие станции хороши тем, что сглаживают пики в потреблении электроэнергии. Давать ток, будучи освещенными, они начинают не с самого утра, а с небольшим запозданием.
Однако вечером, когда солнце садится, запасы произведенного пара продолжают вращать турбины и станция продолжает производить энергию.
При этом некоторые станции, например Crescent Dunes Solar Energy Project в Неваде, используют для хранения энергии не воду и пар, а расплавы солей, что позволяет дольше запасать энергию. Как бы то ни было, в США пока не планируется строить новых станций, аналогичных сгоревшей, строительство подобной установки сейчас ведется в Марокко.
Солечная энергия даже по ночам? Это начало новой эры человечества. Революционный план Калифорнии - 33% всей энергии от солнца и ветра уже через 5 лет (!). Штат продолжает огромными темпами наращивать мощности альтернативной электроэнергетики пытаясь обеспечить треть от всего энергопотребления за счет солнца, ветра и гейзеров уже к 2020 году. И вот в строю очередная мегаэлектростанция. Это крупнейшая во всем мире солнечная гелиотермальная станция. Сегодня это уже не экспериментальная, а обычная работающая технология. По всему миру уже построено около 100 таких станций (все за последние 5 лет), на подходе еще не менее 50*, а некоторые из них уже могут вырабатывать энергию даже по ночам. Новая калифорнийская станция обеспечивает чистым электричеством 140 000 домов. Как? Знакомьтесь: Иванпа Солар Электрик Систем. Давайте посмотрим поближе, как все это устроено и чем нам всем это грозит.
2. Станция Иванпа Солар расположена в пустыне Мохаве, в 3 часах езды к востоку от Лос-Анджелеса. Ее строительство велось около трех лет, стоило 2 миллиарда 200 миллионов долларов и вот, наконец, весной 2014 года она введена в строй. Станция вырабатывает абсолютно чистую энергию, без необходимости сжигать какое либо топливо. Энергия черпается от солнца, но метод отличается солнечных батарей. Обратите внимание на три башни окруженные тысячами зеркал - в них весь секрет.
3. Станция Иванпа не использует уже привычные солнечные батареи (фотоэлектрические модули). Вместо них используются совершенно обычные зеркала, вроде тех, что висят у нас с вами дома.
4. Каждый зеркальный модуль - это система из двух больших зеркал размером с гаражные ворота. Называется такой модуль - гелиостат. На станции таких гелиостатов 173 тысячи.
5. Все эти зеркала-гелиостаты, отражают солнечные лучи на вершины тех самых трех высоченных башен находящихся в цетре. Каждый гелиостат подвижен, и с помощью компьютера все 170 тысяч гелиостатов все время поворачиваются за солнцем. Таким образом, солнечные лучи попадают на вершины башен постоянно, пока солнце не ушло за горизонт.
6. Как вы уже догадались, на верху башен находятся котлы с жидкостью, которая от нагрева превращается в пар. Точно такие же котлы находится в привычных всем ТЭЦ, но нагреваются они там при сжигании газа или угля. Здесь лишь неисчерпаемая энергия Солнца! Кстати, общая мощность станции Иванпа Солар - 392 мегаватт. Чтобы было понятно, это вполне сопоставимо со средней московской ТЭЦ (Например ТЭЦ-16 в районе Хорошево-Мневники, работающая на газе, вырабатывает 360 мегаватт).
7. Чем выше башня, тем больше вокруг нее можно поставить зеркал. Эти башни очень большие - высотой с 50 этажный дом (148 метров). На пике дня котел может нагреваться до 700 градусов и даже больше. Пар идет вниз, к турбине, и вращает ее - вырабатывается электрическая энергия. Просто! Такой прицип выработки энергии называется гелиотермальным. Но что же происходит после заката?
8. Преимуществом гелиотермальных электростанций перед обычными солнечными батареями является возможность запасать излишки энергии на пике, а значит работать после захода солнца. Если объяснять просто, часть разогретой жидкости временно нагнетается в специальные огромные хранилища, и постепенно выпускается оттуда после захода солнца продолжая крутить турбину. Хранилища могут обеспечить работу турбин подобных станций до 15 часов после захода солнца при полной мощности. Таким образом гелиотермальные станции оснащенные теплохранилищами, могут вырабатывать энергию даже после захода солнца, а некторые даже работать круглосуточно. Станция Иванпа пока не имеет своих собственных хранилищ тепла, но вот на этом видео, на примере подобной станции в Испании, которая уже умеет запасать тепло на ночь, подробно объясняется как все это работает (на моменте 2 мин. 50 секунд как раз рассказывают про 15 часовой запас энергии в ее хранилищах).
9. Интересной особенностью строительства станции является программа охраны экологии вокруг нее. Да, сама станция абсолютно безвредна - это обычные зеркала нагревающие паровой котел. Но ее строительство ставило под угрозу редкие виды черепах живущие в пустыне. Поэтому компания-владелец станции провела специальную программу: была куплена обширная территория в стороне от станции, куда было переселено около 200 редких черепах. Программа обошлась компании в 22 миллиона долларов, которые были потрачены на покупку земли, найм биологов и переселение уникальных животных.
10. В заключении хочется сказать, что 33% энергии от альтернативных источников в штате Калифорния к 2020 году - это колоссальная цифра. Кто не знает, ВВП штата Калифорнии - 2,2 триллиона долларов, что превышает ВВП большинства стран на планете. Это даже больше чем у таких мощных стран как Россия, Италия, Индия, Канада, Австралия или Испания. Энергии нужно много, очень много! И сейчас на глазах происходит настоящая революция альтернативной энергетики. СМИ и аналитики официально объявили эру альтернативной энергетики открытой. Солнечные панели резко подешевели и продаются в обычных городских магазинах. По данным журнала TIME каждые 3 минуты минимум 1 американский дом переходит на энергию солнца установив панель на крыше и эта динамика растет. Правительство всячески поддерживает альтернативную энергию: беспроцентные займы на панели для простых людей, специальные законы обязывающие закупать альтернативную энергию для крупных компаний. По данным того же TIME 90% новых генерирующих станций введенных в строй в США в 2014 году - солнечные электростанции. Все это привело к тому, что количество вредных выбросов в США уже сократилось на 17% с 2005 года. Иванпа Солар - только одна из 7 крупных солнечных электростанций только что введенных в строй в Калифорнии. Также вводятся ветряные и геотермальные. Введение в строй одной этой станции эквивалентно удалению из атмосферы 400 000 тонн CO2 ежегодно. А это, как будто с дорог сразу исчезло 77 000 коптящих атмосферу автомобилей. Это происходит сегодня, это реальность, это уже обычная современная технология.