Wybór placu budowy nie jest przypadkowy. Pustynia i słońce to nierozłączne pojęcia. Pustynie od dawna przyciągają jak magnes wszystkie poważne firmy, które specjalizują się w dziedzinie energii słonecznej. Z tego powodu pustynia w Arizonie nie pozostała niezauważona przez znanych „słonecznych” specjalistów. To właśnie w Arizonie EnviroMission przygotowuje się do realizacji ambitnego pomysłu budowy potężnej elektrowni słonecznej, znanej już jako wieża słoneczna.
Idea leżąca u podstaw konstrukcji takiej konstrukcji jest dość prosta. Promienie słoneczne oświetlają i ogrzewają określony obszar powierzchni u podnóża wieży, obszar ten pokryty jest specjalnym materiałem termoizolacyjnym. On sam jest jak bardzo duża szklarnia. Powietrze ogrzane w tej „szklarni” ma tendencję do góry, spływając do jedynej dziury w tej powłoce, znajdującej się pośrodku. To właśnie w tym miejscu u podstawy wieży słonecznej znajdują się turbiny, które wytwarzają energię elektryczną w wyniku naturalnie wznoszących się strumieni ogrzanego powietrza.
Trudno jest poważnie potraktować ten system, dopóki nie zostaną wykonane wszystkie niezbędne obliczenia związane z różnicą temperatur i wielokrotnym wzrostem wielkości całej konstrukcji. Dokładnie to zrobili australijscy deweloperzy. Jeśli podobną konstrukcję umieścimy na pustyni, gdzie temperatura powierzchni w ciągu dnia dochodzi do 40 stopni i więcej, a do tego dodamy też wpływ wytworzonego sztucznie „efektu cieplarnianego”, to temperatura powietrza w takim zbiorniku już osiągnie 80-90 stopni Celsjusza. Pozostaje więc tylko sprowadzić wielkość zbiornika szklarniowego wokół wieży słonecznej do promienia kilkuset metrów, aby uzyskać wystarczająco dużą objętość gorącego powietrza.
Przydałoby się zwiększyć wysokość wieży słonecznej do wysokości kilkuset metrów (podczas gdy co 100 metrów od powierzchni pustyni oznacza spadek temperatury otoczenia o 1 stopień Celsjusza). Im większa różnica temperatur, tym mocniej wieża fotowoltaiczna „wciągnie” gorące powietrze z dna magazynu i tym więcej energii będą w stanie wyprodukować jej turbiny.
Zalety tych źródeł energii leżą na powierzchni:
• Ponieważ wieża solarna działa na podstawie różnicy temperatur, a nie temperatury bezwzględnej, będzie mogła kontynuować swoją pracę przy każdej pogodzie.
• Ponieważ gleba jest wystarczająco gorąca w ciągu dnia, jest wystarczająco dużo ciepła resztkowego, aby kontynuować pracę w nocy.
• Ponieważ miejsce, w którym znajduje się gorąca, sucha gleba, najlepiej nadaje się do budowy wieży, możliwe jest zbudowanie takiej elektrowni na mniej lub bardziej bezużytecznym obszarze w samym środku pustyni.
• Wieża fotowoltaiczna nie wymaga praktycznie żadnej konserwacji poza okazjonalną inspekcją i/lub drobnymi naprawami turbin. Wieża „po prostu działa” od początku jej budowy aż do momentu, w którym istnieją struktury tworzące wieżę.
• Taka elektrownia nie potrzebuje surowców do pracy – ani uranu, ani węgla, tylko światło słoneczne i powietrze, którego nie brakuje na każdej pustyni.
• Wieża solarna jest produkcją całkowicie bezodpadową, nie emituje żadnych zanieczyszczeń do atmosfery ziemskiej poza ciepłym powietrzem; co więcej, niektóre obszary „szklarni” można nawet wykorzystać zgodnie z ich przeznaczeniem do uprawy w nich różnych roślin.
Warto zauważyć, że ta technologia jest dość dobrze znana, ludzie pracują nad takimi projektami od ponad wieku. Tak więc w 1980 roku hiszpańscy inżynierowie zbudowali 256-metrową wieżę testową, w której ogrzane powietrze poruszało się w górę przez turbiny. Wieża ta wytwarzała prąd przez 7 lat, po czym została zniszczona przez burzę. Pod tym względem znacznie trudniejsza jest kwestia nie możliwości realizacji, ale wysokich kosztów projektu. Do wytworzenia znacznych ilości energii elektrycznej potrzebny jest ogromny obiekt, a bardzo duże konstrukcje wymagają bardzo dużych inwestycji kapitałowych.
Koszt budowy, według australijskich deweloperów, to około 750 milionów dolarów. A efektywność energetyczna tej elektrowni ma wynieść 60%, co czyni taki obiekt znacznie bardziej niezawodnym i wydajnym niż wiele innych odnawialnych źródeł energii. Ponadto wiadomo dokładnie, dokąd trafi energia produkowana przez taką elektrownię. Nie tak dawno EnviroMission podpisało umowę o współpracy ze Stanową Administracją Energii Południowej Kalifornii (przedsprzedaż energii elektrycznej na okres 30 lat). Bazując na wynikach modelowania finansowego, budowa takiej wieży opłaciłaby się w ciągu zaledwie 11 lat, a jej konstrukcja została zaprojektowana na 80 lat. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, wieża fotowoltaiczna może zacząć przesyłać energię elektryczną do amerykańskich domów już na początku 2015 roku.
Projekt alternatywny
Ale wieża fotowoltaiczna ma już konkurentów. Mowa o elektrowni o jeszcze większej mocy – do 1,5 GW. Informacje o niej pojawiły się w Runecie w maju 2014 roku. Podobno firma Clean Wind Energy wydzierżawiła już działkę pod budowę swojego potomstwa. Jednocześnie mówimy też o wieży, która działałaby, wytwarzając sztuczny wiatr do generowania elektryczności. Różne źródła wskazują na różną wysokość konstrukcji, która waha się od 675 do 900 metrów (czyli o 400 metrów więcej niż słynny wieżowiec Empire States Building).
U podstawy ogromnej wieży słonecznej zostanie umieszczonych jednocześnie 120 bardzo dużych turbin, a także wysokowydajne pompy zaprojektowane do przemieszczania ponad 11 miliardów litrów wody obiegowej. Pustynna wieża fotowoltaiczna oddana do użytku będzie miała ogromną moc, którą można porównać z energią wysokosprawnej elektrowni wodnej czy turbin wiatrowych, które są zainstalowane na obszarze 40 XNUMX hektarów.
Zasadę działania takiej wieży energetycznej w latach 60-tych XX wieku przedstawił Philip Carlson. Jednak w tamtych latach po prostu nie było środków, które można by przeznaczyć na realizację takiego projektu. Według dostępnych danych koszt budowy takiej elektrowni na pustyni w Arizonie to ponad 1,5 miliarda dolarów. Jednocześnie budowa takiej wieży może wynieść amerykańską energetykę wiatrową na zupełnie nowy poziom, a energia produkowana przez wieżę będzie najczystsza na świecie i pozwoli firmie zarobić na jej produkcji duże pieniądze .
Główną ideą, w przeciwieństwie do projektu EnviroMission, jest ruch powietrza nie z dołu do góry, ale z góry na dół. Pomysł polega na spryskaniu wodą szczytu wieży, co powoduje ochłodzenie gorącego powietrza i rzucenie się w kierunku ziemi. Zanim dotrze do podnóża wieży, jego prędkość powinna osiągnąć 90 km/h, co jest idealnymi warunkami do pracy turbin. Taka wieża ma swoje zalety w stosunku do standardowej energii wiatrowej i słonecznej. Elektrownia będzie mogła bezproblemowo pracować dzień i noc, poza tym jej działanie nie wymaga ciągłego wiatru i światła słonecznego, nie trzeba go nawet odkurzać, jak w przypadku paneli słonecznych zainstalowanych na pustyni, aby ją utrzymać warunki pracy. Wieża będzie nadal generować energię elektryczną, dopóki powietrze będzie ciepłe, co jest bardzo prawdopodobne na gorącej pustyni. Samo wytwarzanie energii elektrycznej będzie działać na podstawie jej produkcji: około 11% energii elektrycznej będzie zużywane na pompowanie wody na sam szczyt wieży, a około ¾ wody będzie zbierane na jej dole.
Największa na świecie działająca termiczna elektrownia słoneczna na kalifornijskiej pustyni Mojave
Konkurenci w postaci elektrowni jądrowych
Wieże solarne mają bardzo realnego i silnego konkurenta w postaci „starych dobrych” elektrowni jądrowych. Po 30 latach przerwy rząd USA podjął decyzję o wznowieniu ich budowy. Administracja prezydenta USA przeznacza 6,5 miliarda dolarów na budowę nowej elektrowni jądrowej. Podobno nowa elektrownia atomowa powinna pojawić się w stanie Gruzja, gdzie już działa elektrownia atomowa Vogtle.
W 2010 roku władze USA i przedstawiciele koncernu energetycznego Southern podpisali umowę na budowę nowych bloków tej elektrowni jądrowej.
Ostatni, czwarty blok energetyczny został przekazany klientowi jesienią 4 roku. Teraz mówimy o budowie nowej elektrowni jądrowej od podstaw. Kwota przeznaczona na jego budowę zostanie podzielona między koncern energetyczny Southern Georgia Power, Oglethorpe Power Corporation i samorząd miejski Gruzji. Poinformowano, że Oglethorpe i Georgia Power otrzymały pierwszą transzę na ten projekt 2013 lutego 19 r.
Źródła informacji:
http://www.facepla.net/index.php/the-news/energy-news-mnu/1509-solar-plant
http://radiomaster.ru/reviews/view/208
http://gearmix.ru/archives/11823
http://pronedra.ru/alternative/2014/05/06/energiy-arizona-proekt
http://pronedra.ru/atom/2014/02/19/aes-ssha