Strona główna » energia elektryczna » Elektrownie słoneczno-cieplne, czyli całkiem dobra synergia na pustynie. Cz. 1

Elektrownie słoneczno-cieplne, czyli całkiem dobra synergia na pustynie. Cz. 1

Archiwum

Oprócz powszechnie kojarzącej się z energetyką słoneczną fotowoltaiki jest jeszcze jedna technologia. Znacznie starsza, ale paradoksalnie dziś znacznie mniej zaawansowana technicznie. Są to elektrownie słoneczno – cieplne, czyli działające przez zwyczajne przekształcenie energii cieplnej w mechaniczną, tak samo jak elektrownie spalające paliwa i elektrownie atomowe, ale uzyskujące ciepło dzięki energii  słonecznej.

Pierwsze tego typu konstrukcje powstały już w XIX wieku. Wystarczyło wziąć   powszechnie znaną maszynę parową i zagotować wodę w kotle używając do tego energii Słońca i luster.  Jeśli zostalo to poprawnie zrobione, to takie rozwiązanie działało wtedy i będzie działać dziś. Ale w XIX wieku pozostawało kilka nierozwiązanych problemów, m.in.: jak dostosowywać ognisko luster do ciągle zmieniającej się pozycji Słońca, jak uzyskać wystarczającą skalę działania dla zapewnienia jakiejś rentowności i wreszcie – jaki model biznesowy takiego rozwiązania mógłby konturować z tanim węglem i prostą do wydobycia ropą. Zwłaszcza to ostatnie było wystarczające, aby pomysł pogrzebać na cały XX wiek.  Ale XX wiek minął. Odkurzamy każdy pomysł, który pozwoli zmienić energetykę i nie usmażyć naszej jedynej planety.

Problem z kierowaniem lustrami został rozwiązany przez skupianie promieniowania nie na punkcie kotła, ale na rurze czyli linii, co przy odpowiedniej optyce pozwala stosować nieruchome lustra, lub przez elektronikę nimi sterująca. Dzięki podgrzewaniu w rurach oleju lub innego płynu  można oddzielić wytwarzanie pary od gromadzenia ciepła, co umożliwia całkiem dużą skalę operacji. To rozwiązało podstawowe problemy techniczne.

Niemniej bez wielu konstrukcji, stopniowego nabierania doświadczenia przez projektantów i wykonawców będą to zawsze drogie prototypy, co nas sprowadza do ostatniej kwestii, czyli modelu biznesowego.

Elektrownia sloneczno-cieplna moze  działać nawet w dwudziestowiecznym modelu. Energetyka zawsze potrzebuje źródeł elektryczności łatwych do uruchomienia i zmiany mocy na żądanie. A elektrownię cieplną można w ten sposob  zbudować, pamiętając o ograniczeniach wynikających z konstrukcji turbin parowych (które nie mogą pracować w zakresie od 0 do 40% mocy nominalnej albo mogą, ale często trzeba je wymieniać na nowe ;)).

Co  istotne, cieplna elektrownia słoneczna może i powinna pozyskane ciepło gromadzić w miarę możliwości i wykorzystywać w miarę potrzeb. To sprawia, że w systemie energetycznym nie jest to zastępnik elektrowni fotowoltaicznych, a ich uzupełnienie. Zmagazynowana energia cieplna pozwala wytwarzać parę i następnie prąd nie tylko wtedy gdy akurat świeci słońce, ale w dowolnie wybranym czasie. To właśnie jest uzupełnienie fotowoltaiki i wiatru. Możemy wytwarzać prąd na zamówienie. Wtedy, kiedy jest potrzebny, a nie wtedy, gdy akurat jest dostarczana energia słoneczna. Dzięki temu elektrownie słoneczno – cieplne mogą pracować jako dzisiejsze elektrownie szczytowe (czyli zapewniające elektryczność tylko czasowo w szczycie zapotrzebowania), a w przyszłości elektrownie dostarczające elektryczności kiedy brakuje jej z energii wiatru i słońca. Czyli jest dobrze. Mamy kolejną rzecz, która może uzupełnić system energetyczny. System nie tylko bez paliw kopalnych, ale nawet bez spalania.

Jest jednak druga strona medalu. Tego typu elektrownia potrzebuje bezpośredniego światła. Zachmurzenie nie przeszkadza fotowoltaice, a jedynie zmniejsza produkcję elektryczności, ale w przypadku koncentrowania światła słonecznego chmury całkowicie eliminują dostarczanie energii. Dla Europy oznacza praktycznie całkowita nieprzydatność takiego rozwiązania na północ od Alp, oraz dość wątpliwą wszędzie indziej, za wyjątkiem samego południa kontynentu.

Afryka to inna sprawa

Przy warunkach pogodowych północnej Afryki elektrownie słoneczno – cieplne mogą działać znakomicie, tylko po co? Biedna populacja, relatywnie niskie zapotrzebowanie na energię, ale przede wszystkim brak kapitału i technologii na eksperymenty z nowymi i jeszcze kosztownymi technologiami. Aby to wszystko mogło działać, potrzebny jest z jednej strony tani kapitał, a z drugiej stabilne warunki dla ryzykownych inwestycji. W dzisiejszej sytuacji Afryki Północnej jest to, poza Marokiem, po prostu niemożliwe.

Dobre regulacje i technologia mogą zdziałać cuda

Naprawdę cuda. Wróćmy na chwilę do sposobu działania takiej elektrowni. Najpierw za pomocą skoncentrowanego (soczewkami lub lustrami) promieniowania słonecznego ogrzewamy olej lub – w zaawansowanej wersji – roztopioną sól. Tę pośrednią subtancję magazynujemy w zbiorniku i w ten sposób przechowujemy ciepło do późniejszego wykorzystania. W miarę potrzeby ze zgromadzonego ciepła w wymienniku wytwarzamy parę. Z wody, rzecz jasna.

Tu dochodzimy do następnej możliwości. Parę można wytwarzać nie tylko ze zdemineralizowanej i odgazowanej wody w obiegu zamkniętym, jak to zwykle się robi w elektrowniach; można także wytwarzać ją ze ścieków, jakiejkolwiek wody zanieczyszczonej lub  morskiej. Wymaga to innego systemu ulepszania wody kotłowej i także samej konstrukcji kotła (wymiennika) oraz skutkuje nieco niższa sprawnością. Więc po co to robić? Odpowiedź jest bardzo prosta: za cenę nieco mniejszej sprawności mamy w miejscach obfitości energii słoneczniej i taniej ziemi, czyli zazwyczaj na pustyniach, duże ilości wody destylowanej. A to już w zupełności zasługuje na miano cudu. Przy okazji otrzymujemy prąd produkowany na żądanie, czyli najdroższy. Potrzeba jedynie dopracowania już istniejącej technologii oraz odpowiedniego modelu biznesowego. Takiego modelu biznesowego, aby to wszystko opłacało się robić.

Za pomocą wody destylowanej można zazielenić nawet zasolone tereny pustynne albo gleby zniszczone nieumiejętną irygacją. Jeśli nie będziemy dostarczać glebie nowych jonów (a w wodzie destylowanej ich nie ma), to te aktualnie obecnie w końcu zostaną wyciągnięte z gleby przez wegetację, jakkolwiek skąpa by ona nie była w początkowej fazie. W ten sposób każda gleba zostanie stopniowo odsolona.

Weźmy pod uwagę dzisiejszy Egipt, kraj o beznadziejnej sytuacji wodnej, żywnościowej i przemysłowej w porównaniu do populacji. Niemniej Egipt posiada dość dobry dostęp do słonej wody, oraz praktycznie niewyczerpane ilości terenów pustynnych o niezłym usłonecznieniu. Dla przykładu dostarczanie wody morskiej z Morza Śródziemnego do depresji Qattara pozwoli na wykorzystanie spadku terenu i jeszcze po drodze wytworzenie prądu. A przy okazji teren do którego łatwo i tanio możemy dostarczyć morska wodę, zostanie znacznie zwiększony. To ostatnie nie jest aż tak potrzebne, ale zawsze to coś więcej. Samego wybrzeża i terenów odległości kilku kilometrów od niego wystarczy aż nadto.

Przypomnieć tu należy, że nie mówimy o żadnej technologii wymagającej zaawansowanych technik produkcji. Wręcz przeciwnie, spora część może być wytworzona w warunkach niewielkich zakładów, albo wręcz garaży, a elementy wymagające szczególnej wytrzymałości i precyzji mogą być całkiem standardowe i wykorzystywane w wielu innych dziedzinach przemysłu. Ale wymaga to wszystko dojrzałości projektów, jeszcze wielu prób i nieco błędów oraz modelu w którym będzie istnieć jakaś opłacalność całego przedsięwzięcia. Opłacalności dla wszystkich. Czyli rozwoju kraju, zwrotu kapitału oraz częściowego rozwiązania problemów wody, żywności i bezrobocia. Na szczęście akurat w Egipcie istnieją wszystkie te problemy, niestety zaraz obok korupcji i braku kultury technicznej.

W takim razie wyobraźmy sobie następujące rozwiązanie:

Gdzieś w nadmorskiej pustyni Egiptu powstają kompleksy składające się ze słonecznych elektrowni cieplnych i oaz (czy kompleksów szklarni) nawadnianych wodą wytwarzaną prze te elektrownie. Prąd wytwarzany przez te elektrownie zastępuje generację z ropy, która jest zużywana przez gospodarkę lub eksportowana oraz generację z gazu, którego eksport można zwiększyć (obecnie głównie do Izraela) albo zwiększyć produkcję nawozów sztucznych albo, co w sumie najrozsądniejsze, użyć go do napędu samochodów, a paliwo ropę eksportować.  Tak czy inaczej oszczędza gaz dziś spalany w elektrowniach i może zaoszczędzić jego całość. Albo pozwoli eksportować prąd. Pozostaje drobny problem polegający na tym, że dziś to rozwiązanie jest droższe niż produkcja elektryczności z gazu, nawet nie licząc podatku korupcyjnego. Pozostają dwie możliwości. Jedna to dotowanie do czasu osiągnięcia wystarczającej doskonałości technologii co najmniej dla konkurowania z produkcją elektryczności ze spalania ropy, a druga możliwość to sprzedaż wody. Która użyta do irygacji przy gospodarce bliższej ogrodnictwu niż wielkoobszarowemu rolnictwu przy okazji załatwia problem bezrobocia w biednym kraju.

Jak widać problem sprowadza się do dobrej organizacji państwa, właściwej wyceny i stabilności dla sensownych długoterminowych kontraktów. Właściwie jak wszędzie w rewolucji energetycznej. Niestety w skorumpowanym do cna postkolonialnym i postdyktatorskim kraju sprawa wygląda na raczej beznadziejną. Do tego należy dołożyć głębokie konflikty społeczne oraz zależność budżetu od wyczerpujących się surowców i zagranicznych dotacji i mamy przepis na katastrofę, a nie na technologiczne prosperity.

Reklamy

2 Komentarze

  1. PawelW pisze:

    A do tego populacja w wysokości ponad 80mln osób, która notabene urosła od lat 50tych do takiej wysokości z poziomu 30mln… katastrofa to mało powiedziane. Jak im się ropa i dotacje skończą to może być niezła zadyma 😦 którą Europa również odczuć może.

  2. Naprawdę bardzo wiele, a mam podejrzenia że praktycznie całość problemu sprowadza sie do sprawnego państwa i działającej administracji razem ze społeczeńtwem które wspiera i ma zaufanie do władzy. Przyjrzałem się dla odmiany Etiopii. To jest kraj, którego problemami można pół świata obdzielić i rozsądny człowiek nie dałby złamanego grosza za samo przetwanie tego państwa. A tymczasem podejście mają niesamowite i imponujące sukcesy, a wszystko najwyraźniej dość sprawnie działa.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: