211service.com
Billig solenergi - på natten
När världens största solvärmekraftverk – i Ivanpah, Kalifornien – öppnade tidigare i år, möttes det med skepsis. Kraftverket är onekligen imponerande. En samling av 300 000 speglar, var och en lika stor som en garageport, fokuserar solljus på tre 140-meterstorn, vilket genererar höga temperaturer. Den värmen producerar ånga som driver samma typ av turbiner som används i fossilbränslekraftverk. Den värmen kan lagras (som genom att värma upp smälta salter) och användas när solen går ner mycket billigare än det kostar att lagra el i batterier (se Världens största solvärmekraft levererar ström för första gången ).
Brännande sol : Tusentals speglar fokuserar solljus på ett torn för att generera höga temperaturer vid ett kraftverk i Ivanpah, Kalifornien.
Men många experter – även några som investerade i anläggningen – säger att det kan vara den sista i sitt slag. David Crane , VD för NRG Energy, ett av tre företag, inklusive BrightSource Energy och Google, som finansierade anläggningen, säger att ekonomin såg bra ut när anläggningen först föreslogs för sex år sedan. Sedan dess har priset på konventionella solcellspaneler rasat. Nu satsar vi på solceller, sa han till en skara forskare och entreprenörer vid en konferens tidigare i år.
Lockelsen med solvärmeteknik är enkel. Till skillnad från konventionella solpaneler kan den generera ström även när solen inte skiner. Men i praktiken är det mycket dyrare än både fossilbränslekraft och el från solpaneler. Och den verkligheten har fått forskare att leta efter sätt att göra tekniken mer konkurrenskraftig.
En stor utmaning, säger Philip Gleckman, teknisk chef för Areva Solar , är att uppsättningen av speglar, såväl som motorerna och växellådorna som används för att rikta dem mot solen, är dyra. En potentiell fix, säger han, kommer från en startup i San Francisco, Otherlab , som ersätter motorerna med pneumatik och ställdon som kan tillverkas billigt med den tillverkningsutrustning som för närvarande används för att tillverka vattenflaskor av plast.
Chefen för Otherlabs solenergiinsatser, Leila Madrone , säger att tekniken kan minska kostnaden för spegelfält för att koncentrera solljus med 70 procent. Men även denna kostnadsminskning, säger hon, kommer inte att räcka för att göra tekniken konkurrenskraftig med solpaneler – även om speglarna står för en tredjedel till hälften av den totala kostnaden för en solvärmeanläggning.
För att få ner de totala kostnaderna kommer det att krävas en ökning av mängden energi som en solvärmeanläggning kan generera, så att den kan sälja mer kraft för samma investering. Ett tillvägagångssätt för att öka effektuttaget är att öka de temperaturer vid vilka solvärmekraftverk kan fungera, vilket skulle göra dem mer effektiva. De arbetar för närvarande vid 650 °C eller lägre, men vissa forskare utvecklar sätt att öka detta till allt från 800 °C till 1 200 °C. Det tillvägagångssättet eftersträvas av en annan startup, Haloteknik , som använder screeningprocesser med hög genomströmning för att utveckla nya material – inklusive nya sorters salt och glas – som kan lagra värme vid dessa höga temperaturer (se Billig solenergi på natten).
Ett annat alternativ, som finansieras av ett nytt program vid U.S. Advanced Research Projects Agency for Energy, är att tillverka kraftverk som lägger till solpaneler till solvärmekraftverk. Grundtanken är att solpaneler endast effektivt kan omvandla vissa våglängder av ljus till elektricitet. Mycket av energin i infrarött och ultraviolett ljus, till exempel, omvandlas inte, utan avges istället som värme. De nya projekten letar efter sätt att utnyttja den värmen.
Solsystem som kombinerar värme och solpaneler är inte nya. I många år har företag erbjudit solcellssystem som drar vattenledningar bakom solpaneler – spillvärmen från panelerna gör att vattnet är tillräckligt varmt för duschar.
Det nya tillvägagångssättet är dock att leta efter sätt att nå mycket högre temperaturer – tillräckligt höga för att användas för att generera el. Sådana metoder involverar vanligtvis att koncentrera solljus för att generera höga temperaturer, och sedan avleda en del av det koncentrerade solljuset till solpaneler.
I ett fall absorberar nanopartiklar suspenderade i en vätska våglängder av solljus som solpaneler inte omvandlar effektivt. Dessa nanopartiklar värmer upp vätskan. Ljus som solpanelerna kan använda passerar genom vätskan till en solpanel. Andra forskare använder speglar som tillåter endast vissa våglängder att passera genom dem.
Howard Branz , programchefen som ansvarar för dessa projekt på ARPA-E, säger att förhoppningen är att den extra kostnaden för dessa hybridsystem kommer att kompenseras av två saker. För det första kommer systemen att bli effektivare och potentiellt omvandla mer än hälften av energin i solljus till elektricitet, jämfört med 15 till 40 procent med befintliga konventionella solpaneler.
För det andra, möjligheten att lagra värme för användning när den behövs kommer att bli mer värdefull när mer solenergi installeras. Tyskland, som har mycket mer solenergi än något annat land, måste ibland betala sina grannar för att ta överskottssolenergi som genereras under några soliga dagar. Det här programmet ser ut mot en framtid som kan vara i morgon i Tyskland, tre år bort i Kalifornien, fem år bort i Arizona, säger Branz. Men så småningom kommer denna framtid att komma överallt där människor vill generera mycket el med solenergi.