Systémy technologií koncentrované solární energie (CSP, podle anglického Concentrated solar power) dělají čest svému jménu. Koncentrují energii Slunce pomocí zrcadel na jedno místo, kde je přeměněna na teplo. Tímto způsobem bylo doposud možné vytvořit dostatečné množství tepla pro produkci elektřiny, obvykle pomocí parní turbíny. Zároveň ale systémy koncentrované solární energie nedosahovaly tak vysokých teplot, aby se mohly prosadit v různých průmyslových procesech.
Startup Heliogen, který sídlí v kalifornském Lancasteru a těší se podpoře Billa Gatese, nedávno ohlásil významný pokrok, když se jim podařilo se systémem koncentrované solární energie prolomit snovou hranici 1000 °C. Použili k tomu vlastní patentovanou technologii koncentrované solární energie a uspěli jako první, alespoň pokud jde o komerční systémy tohoto druhu.
Překročení teploty 1000 °C dává těmto pozoruhodným energetickým systémům dříve nevídané možnosti. Teď se mohou uplatnit v rozmanitých průmyslových aplikacích, jako je například výroba ropných produktů, cementu nebo oceli. Všechny tyto průmyslové výrobní postupy přitom doposud typicky spoléhají na spalování fosilních paliv. Termosolární technologie Heliogenu má tudíž potenciál drasticky omezit emise skleníkových plynů z těchto druhů průmyslové výroby. Jen samotná produkce cementu ve světě zodpovídá asi za 7 procent emisí oxidu uhličitého.
Heliogen nehodlá spát na vavřínech. Dělají si zálusk na teplotu 1500 °C. Kdyby se jim to povedlo, tak s takovým žárem by bylo možné rozkládat molekuly oxidu uhličitého nebo molekuly vody, a vyrábět tím zelená paliva, tedy syntetický plyn a vodík.
Tajemství úspěchu Heliogenu spočívá v umělé inteligenci. Mají k dispozici pokročilý software počítačového vidění, který dokáže brilantně ovládat soustavu zrcadel zvaných heliostaty. Díky tomu zrcadla koncentrují sluneční paprsky s extrémní přesností, čímž systém dosahuje extrémně vysokých teplot.
Podle zakladatele a šéfa Heliogenu Billa Grosse má teď svět jen omezené časové okno na podstatné omezení emisí skleníkových plynů. V dnešní době se věnuje mnoho úsilí na prosazení zelených technologií ve výrobě elektřiny. Ale elektřina přitom představuje jen méně než čtvrtinu globální spotřeby energie. Heliogen svým technologickým průlomem míří na oněch zbývajících 75 procent, která zahrnují spotřebu fosilních paliv pro průmyslovou výrobu a dopravu. Jejich technologie nabízí levnou, zelenou a přitom extrémní teplotu, která si jistě najde svoje uplatnění.
Video: Heliogen Achieves Breakthrough Temperatures
Literatura
Heliogen 19. 11. 2019.
Termosolární elektrárna v Andalusii
Autor: Stanislav Mihulka (29.03.2012)
Nová termosolární megaelektrárna v Arizoně
Autor: Stanislav Mihulka (14.10.2013)
Energie z oběžné dráhy: Čína staví vesmírnou solární elektrárnu
Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2019)
Diskuze:
Alexander Bernáth,2020-01-08 19:59:47
Zvláštne, chvália sa, že dosiahli 1000 st. C, ako ďalší ciel si vytýčili 1500 st. C, dokonca s počítačom riadenými panelmi...
Prvá slnečná pec v Európe/ na svete
Prvú a najväčšiu slnečnú pec sa svete postavili v roku 1969 vo Francúzsku pri meste Odeillo. Odeillo sa nachádza 42km od hlavného mesta Andory, Andora la vella. Je umiestnená vo výske 1700m.n.m. a je tam zásluhou francúzského vedca Dr. Felixa Trombeho. Pec sa sklada z parabolického zrkadla ktorého veľkosť je 2000m2 ktoré je pripevnené na laboratornej a kancelárskej budove. Pod pecou je rozložených dalších 63 heliostatov (zrkadiel) ktoré odrážajú slnečné lúče rovnomerne na pec. Plocha týchto heliostatov je 2835m2 . Výsledná sila svitu sa koncentruje vo veži ktorá je oproti peci. Samotné ohnisko má veľkosť 625cm2 a skladá sa z 9500 segmentov/častí. Pri normálnom slnečnom žiarení je do ohniska pece sústredených cca 1100kW. Kedže stavba tejto pece je zmysluplná iba v oblastiach s viac ako 2400hodinami slnečného svitu, služi táto pec iba čisto na vedecké účely. Vďaka dobrej polohe pece ju môže prevádzkovať cez 200 dní v roku na skúmanie správania sa látok pri extrémnom zahriatí a rôznych experimetoch. Pec dokáže vytvoriť teplotu 3800°C, čo predstavuje úplne maximum v metalurgii (metalurgia je náuka o získavaní kovov z rúd).
K tomu cementu
Stanislav Kneifl,2019-11-26 08:18:36
Slušelo by se dodat, že většina CO2 vzníká při výrobě cementu z chemické reakce pálení vápna, nikoli fosilních paliv pro ohřev. A už vůbec se nedodává, že stejné množství CO2 se zase pohltí při tvrdnutí cementu.
V praxi tazko pouzitelne
Martin X,2019-11-23 14:27:48
Vo vacsine Europy, kvoli nedostatocnemu poctu slnecnych dni, nepouzitelne.
V noci nepouzitelne ani v juznej Europe, severnej Afrike a na podobnych miestach, kde je slnecnych dni dostatok.
Pouzitelne snad len na prevadzky, ktore nemusia fungovat 24/7 a vysledny produkt je tak drahy, ze sa technologia zaplati aj ked nebude vyrabay v nepretrzitej prevadzke.
Re: V praxi tazko pouzitelne
Pavel Hudecek,2019-11-23 20:36:36
Zas tak černě bych to neviděl, vysokopotenciálové teplo se dá poměrně dobře skladovat v roztavených solích. V rozsahu 800-1600 °C je zrovna dobrý výběr, začíná tou kuchyňskou, uskladní cca 1 kWh v litru objemu, takže MWh/m3 a ty další jsou na tom podobně.
Ale pamatuji si, jak jsem před více lety přemýšlel o termosolární elektrárně, chtěl jsem cca 400-600 °C, ale tam byl výběr horší. Drahé, bouchací a pod. A pak jsem tady na Oslu čet, jak někde bouchla taková elektrárna s dusičnanem amonným, kde byl jako teplonosné médium olej. To sem málem bouchnul smíchy:-) Chápu, že před 100 lety mohlo někoho napadnout kombinovat vodíkový a horkovzdušný balón, ale postavit v roce 2000 a něco elektrárnu s tunama žhavých komponent levné výbušniny? :-)
Hlavní problém bych tady viděl spíš u toho zvyšování teploty:
- Koncentrování má svou jasnou mez: Při dokonalém zaostření dostaneme ostrý obrázek sluníčka o velikosti dané průměrem slunce a poměrem vzdálenosti slunce-země k ohniskové vzdálenosti.
- S rostoucí teplotou roste i zpětné vyzařování. A to hned se 4. mocninou. Při těch 1000°C začíná mocnina vítězit nad "pidikonstantou" a ztráta je 150 kW/m2, na 1500°C je to už přes půl MW/m2.
Poznámka: Prosím redakci o doplnění odkazu na bouchlou elektrárnu:-)
Re: Re: V praxi tazko pouzitelne
Jan Veselý,2019-11-23 23:39:42
To byste se divil. Co říkáte na zařízení, kde se v jednom výměníku potkává roztavený sodík s radioaktivními částicemi a voda?
Při tak vysokých teplotách hlavně začínáte mít problém s tím, že potřebujete speciální=drahé trubky a pumpu na přenos tepla.
BTW. V čem by tohle zařízení mělo být pro průmyslové aplikace lepší než indukční nebo oblouková pec? Elektřina se dá vyrobit z lecčeho a její přeprava je dávno vyřešeným a levným problémem.
Re: Re: Re: V praxi tazko pouzitelne
Milan Štětina,2019-11-25 10:54:55
Já bych to tak kategoricky nezavrhoval. Elektřina je výborná věc a lze ji použít univerzálně (kromě mobilních a hlavně leteckých aplikací - tam pořád vidím problém v bateriích - hlavně v ceně), ale problém je na straně výroby. Pokud se elektřina vyrábí spalováním čehokoliv, tak nejméně polovinu až dvě třetiny vzniklého tepla musíte vyhodit - řídí se to pravidly termodynamiky, zejména Carnotovým cyklem. Proto pokud potřebujete to teplo, je výhodnější palivo pálit rovnou v místě spotřeby.
A s tou přepravou elektřiny to také není tak bezproblémové, jak myslíte. V součastnosti se pro "přepravu" elektrické energie na velké vzdálenosti používají vedení o napětí 400 až 500kV (zkouší se i více, ale jsou tam různé technologické potíže). To jsou ta s třemi dráty na každé fázi (izolátoru na sloupu). Přenesou 2.5GW a na každých 50km se ztratí 1% přenášeného výkonu na ohmických ztrátách (ty závisí na přenášeném výkonu - při nižším je to méně). Pak jsou ještě dielektrické ztráty (ty nezávisí na přenášeném výkonu, ale jen na napětí - ty neumím přesně spočítat, ale je to v řádu desítek kW/km).
Možná se Vám ty čísla zdají příznivá, ale stačí si uvědomit, že spotřeba České republiky kolísá od 4 do 12 GW (a to pořád více než polovina spotřeby je přímé spalování fosilních paliv - kdyby se to mělo nahradit elektřinou, jak navrhujete, tak si čísla zdvojnásobte), a z východu na západ je to 500km a už to tak bezproblémově a levně nevypadá. A pokud by vás napadlo postavit solární elektrárnu na Sahaře a zásobovat Evropu energií, tak kromě technologických potíží (solární panely rychle obrousí písek hnaný větrem), zjistíte, že "dávno vyřešeným a levným způsob dopravy" vůbec nefunguje (resp. není levný a ani snadno řešitený).
Re: Re: V praxi tazko pouzitelne
Vojta Ondříček,2019-11-24 00:12:53
Také jsem o tom kdysi trochu přemýšlel.
Ten solárně ohřívaný reaktor by měl být zavěšen ve vakuované komoře zevnitř zrcadlově reflektující tepelné záření. Ta komora musí mít pochopitelně i prosklené vstupní okno o odpovídajícím průměru. Při vzdálenosti solárních zrcadel 150 metrů od okýnka té komůrky, má to okýnko tedy tak 1,5metru v průměru.
Problémy se sehnáním vyhovujících materiálů jsou asi sotva překonatelné. Třeba jen to prosklené okno. To okénko může být pochopitelně i menší, třeba jen půl metru, ale pak nesmí být solární zrcadlo dál od okna, než 50 metrů. Přesto musí propustit bez velkých ztrát odpovídající tok energetického záření a při tom odolat vakuu komory.
Re: Re: V praxi tazko pouzitelne
Ivan L,2019-11-24 17:12:51
Tých 150 resp. 500 kW je energia vyžarovaná všetkými smermi. Na nevyužité smery (kde nie je zrkadlo k Slnku) možno dať zrkadlo späť a straty sa redukujú na zlomok. Napr. 1/10 by bolo 50kW / m² a asi by šlo aj viacej.
Ak sa tým osvetľovaná časť zavrie do kupoly, nebude ju ani veľmi ovievať vietor. Možno aj presklievať, robiť vákuum a oddeľovať spektrá, ako píše p. Ondříček, ale to sa mi zdá príliš problematické na mieru prínosu.
Re: Re: V praxi tazko pouzitelne
Jan Novák9,2019-11-24 20:53:44
Možné je všechno, můžete použít miliardu liščích ocasů a ebonitových tyčí nebo zaměstnat milion lidí a nechat je šlapat milion dynam.
Nejdůležitější je ne jestli to jde, ale kolik stojí vyrobit 1KWh. Také jestli kvůli téhle elektrárně musí jet za kopcem tepelná elektrárna aby tuhle nahradila když zajde slunce.
Té tepelné elektrárny se zbavíte pokud bude tahle mít zásobu energie aspoň na týden. Pokud uvažujete zimu tak na půl roku :-)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
