211service.com
Solvärmeteknik innebär utmaningar för det torkadrabbade Kalifornien
Kaliforniens ambitiösa mål att få en tredjedel av sin el från förnybara energikällor till 2030 testas av det torraste året någonsin, en del av en flerårig torka som allvarligt belastar vattenförsörjningen. Den statliga planen är starkt beroende av solvärmeteknik, men denna typ av solenergi förbrukar också vanligtvis enorma mängder vatten.
Torkare kraft : Vid solvärmeverket Ivanpah i en öken i Kalifornien, är ett torn upplyst med koncentrerat solljus från tusentals speglar.
Torkan tvingar redan utvecklare av solvärmekraftverk att använda alternativa kylmetoder för att minska vattenförbrukningen. Detta kommer både att höja kostnaderna och minska elproduktionen, särskilt under sommarmånaderna när efterfrågan på el är hög. Flera forskargrupper över hela landet utvecklar sätt att minska dessa kostnader och undvika minskningar av effekt.
Solvärmekraftverk använder stora fält av speglar för att koncentrera solljus och värma vatten, vilket producerar ånga som snurrar kraftverksturbiner. Verktyg gillar dem eftersom deras effekt är mycket mindre varierande än kraften från banker av solpaneler (se BrightSource Pushes Ahead on Another Massive Solar Thermal Plant and Sharper Computer Models Clear the Way for More Wind Power ).
Nackdelarna är att solvärmeanläggningar genererar stora mängder spillvärme, och de förbrukar mycket vatten för kylning, vilket vanligtvis görs genom att vatten förångas. Solvärmeanläggningar kan förbruka dubbelt så mycket vatten som kraftverk med fossila bränslen, och ett nyligen föreslagit solvärmeprojekt skulle ha förbrukat cirka 500 miljoner liter vatten per år.
En teknik som kallas torrkylning, som har börjat dyka upp i kraftverk under de senaste tio åren eller så, kan minska den vattenförbrukningen med 90 procent. Istället för att förånga vatten för att kyla anläggningen, håller tekniken vattnet i ett slutet system. När det kyler kraftverket värms vattnet upp och cirkuleras sedan genom enorma, åtta våningar höga kyltorn som fungerar ungefär som kylaren i en bil.
Torrkylningsteknik kostar från två och en halv till fem gånger mer än konventionella evaporativa kylsystem. Och det fungerar inte bra under varma dagar, vilket ibland tvingar kraftverksoperatörer att dra ner på elproduktionen. På sommaren kan detta minska kraftproduktionen med 10 till 15 procent, säger Jessica Shi , en teknisk programledare vid Electric Power Research Institute. Under extremt varma dagar kan elproduktionen minska ännu mer än så.
Ett sätt att lösa detta problem är att överdimensionera kylsystemet så att det kan leverera tillräckligt med kyla även under varma dagar. Det är tillvägagångssättet som utvecklarna av Kaliforniens nya solvärmeanläggning Ivanpah, som är på väg att starta produktion (se Världens största solvärmekraftverk levererar kraft för första gången). Men det ökar kostnaden för ett redan dyrt system.
Mer än ett dussin forskargrupper finansierade av Electric Power Research Institute och Nationella vetenskapsfonden utvecklar sätt att undvika de nuvarande problemen med torrkylningsteknik. Ett projekt använder ett konventionellt evaporativt kylsystem men fångar upp vattenångan för att återanvända den. Andra arbetar för att effektivisera torrkyltorn så att de kan göras mindre och billigare. Ett tredje tillvägagångssätt är att använda nanopartiklar i kylvätskan för att förbättra dess förmåga att absorbera värme. Och nya konstruktioner som förbättrar luftcirkulationen kan minska storleken och kostnaderna för kyltorn.
Torkan och vattenbristen som Kalifornien genomgår kommer att öka kostnaderna för solvärmekraft, men de kommer sannolikt inte att stoppa spridningen av tekniken som skriker. Medan torr kylning kostar mycket mer än konventionell vattenkylning, står den för en relativt liten del av den totala kostnaden för en anläggning – cirka fem procent av cirka 2 miljarder dollar.