211service.com
Blanda solenergi med kol för att minska kostnaderna
Ett projekt som kommer att lägga till solenergi till ett koleldat kraftverk skulle kunna minska mängden kol som krävs för att generera el och dramatiskt sänka kostnaden för solenergi.
Solseende: En återgivning av en föreslagen solpanel på platsen för en kolanläggning nära Grand Junction, CO.
Tillvägagångssättet, meddelat av Abengoa Solar , baserat i Lakewood, CO, och Xcel energi , Colorados största elverk, skulle göra det enklare för elbolag i soliga stater som Kalifornien att möta kommande statliga krav på förnybar energi.
Projektet kommer att innebära att bygga en rad paraboliska speglar utformade för att koncentrera värme från solen, och använda den värmen för att göra ångan som driver kolverkets turbiner och generatorer till att göra elektricitet. Sådana speglar har använts i årtionden för att generera elektricitet vid fristående koncentrerade solkraftverk, även kallade solvärmeanläggningar, som för närvarande är den billigaste källan till solenergi. Men att para ihop koncentreringsspeglarna med ett kolkraftverk erbjuder ett sätt att göra denna typ av solenergi ännu billigare eftersom en stor del av kostnaden för en solvärmeanläggning är utrustningen för att omvandla värme till el. Abengoa Solar-projektet kommer att använda befintliga pannor, turbiner, generatorer och så vidare, vilket minskar denna kostnad.
Det som är attraktivt med detta är att du bara behöver köpa solfältsdelen av anläggningen, vilket är 50 till 60 procent av kostnaden för anläggningen, säger Hank Price, teknikchef på Abengoa Solar. Det skulle effektivt kunna göra solvärmeenergi cirka 30 till 50 procent billigare, enligt olika uppskattningar. Det skulle motsvara ett intervall på cirka sex till 12 cent per kilowattimme, vilket är konkurrenskraftigt med många konventionella elkällor. Det är potentiellt det mest kostnadseffektiva sättet att få betydande solenergi på nätet, säger han.
I det nya projektet, eftersom paraboliska tråg inte genererar tillräckligt höga temperaturer, kommer värmen de producerar inte att matas direkt in i turbinerna. Istället kommer det att användas för att förvärma vatten som kommer att matas in i kolverkets pannor, där kol eldas för att omvandla vattnet till ånga. Vanligtvis görs denna förvärmning genom att man suger bort lite kolgenererad ånga. Under den nya designen kan mer av den ångan ledas till turbinen för att generera elektricitet. Nettoeffekten är att mindre kol används för att generera en given mängd el, och det utökade systemet minskar koldioxidutsläppen lika mycket som en fristående solvärmeanläggning med samma storlek, men till en mycket lägre kostnad, säger Craig Turchi, senior ingenjör i programmet för koncentrerad solenergi vid National Renewable Energy Lab i Golden, CO.
Det kommer inte att vara första gången solvärme och fossila bränslen paras ihop. Flera solvärmeanläggningar har byggts med naturgas som reservenergikälla så att bland annat produktionen kan bibehållas under molniga dagar. Men att integrera solvärme med befintliga kraftverk har ett par fördelar. Den första är kostnadsbesparingarna som kommer från att använda befintliga turbiner och generatorer. En andra fördel är möjligheten att arbeta med högre effektivitet. Turbinerna och generatorerna i solvärmeanläggningar är optimerade för att köras vid de temperaturer som genereras av paraboliska speglar (åtminstone i nuvarande konstruktioner), som är lägre än de som genereras i fossilbränsledrivna anläggningar – cirka 400 °C mot 500 °C eller högre. Att använda turbinerna med högre temperaturer i kolkraftverk ger högre effektivitet – cirka 45 procent av energin i värmen som genereras av kol- och solkraftskoncentratorerna kombineras omvandlas till elektricitet, till skillnad från endast 38 procent av värmen med en typisk solenergi. termisk anläggning.
Ett annat tillvägagångssätt för att integrera solenergi med fossilbränsleanläggningar används i projekt i Nordafrika, varav två byggs av Abengoa Solars moderbolag, Abengoa, baserat i Spanien. Vid dessa projekt matas solvärme till kombinerade naturgasdrivna anläggningar som är utformade med solenergi i åtanke. En turbin vänds av gaser som expanderar när naturgasen förbränns, och värmen som genereras av förbränning av naturgas används för att göra ånga som driver en andra turbin. Den termiska solvärmen används för att generera denna ånga, vilket förbättrar anläggningens totala effektivitet.
Även om dessa tillvägagångssätt erbjuder ett sätt att minska kostnaderna för solenergi, kommer deras omfattning att vara begränsad. Som mest kommer bidraget från solenergi vid befintliga anläggningar troligen inte vara mer än 10 till 15 procent av den producerade elen, säger Turchi. För Colorado-projektet, som är ett relativt litet demonstrationsprojekt, kommer andelen att vara drygt 3 procent, även om detta kan ökas genom att installera ett större utbud av speglar. Dessutom är de enda kolanläggningar som kan utökas med solenergi de i soliga områden med tillräckligt med mark i närheten för att rymma spegeluppsättningarna.