Сравнение тэс гэс и аэс: Основные принципы организации производства и потребления электроэнергии в России

404 Cтраница не найдена

Размер:

AAA

Изображения

Вкл.
Выкл.

Обычная версия сайта

К сожалению запрашиваемая страница не найдена.

Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже

зачем это нужно и сколько стоит? Большой разговор с заместителем министра энергетики, Новости Узбекистана

Узбекистан, Ташкент – АН Podrobno. uz. Заместитель министра энергетики Шерзод Ходжаев в интервью корреспонденту Podrobno.uz рассказал, зачем Узбекистан намерен строить атомную электростанцию и какова будет себестоимость получаемого там электричества.

«Когда я знакомился с экономикой этого проекта, то пришел к выводу, что 1 кВт/час, произведенный на АЭС, по стоимости будет практически равен 1 кВт/час, произведенному на ГЭС или тепловых электростанциях при условии, что эти объекты строятся сейчас, а не 30 лет назад. Например, если начать возведение условной ГЭС на 200 или 400МВт, то расходы на ее строительство и последующая стоимость 1 кВт/час будут сопоставимы с показателями атомной станции», – рассказал он.

Если говорить о тепловой энергетике, добавил Ходжаев, то здесь все зависит от стоимости топлива, то есть природного газа. Если брать цену, которая сейчас у нас есть на рынке – это чуть менее 65 долларов за 1000 кубометров, то себестоимость электроэнергии на ТЭС меньше, а если сравнивать со среднемировыми, например, 150-200 долларов, то здесь уже в выигрыше атомная энергетика, поясняет замминистра.

При этом он привел пример, что в Европе, где есть разветвленная сеть газопроводов и относительно недорогой газ из России, тем не менее работают атомные электростанции и вырабатываемая ими энергия дешевле, чем на ТЭС. В среднесрочной перспективе с учетом стоимости природного газа для тепловых электростанций на внутреннем рынке, считает Ходжаев, стоимость атомной электрической энергии будет почти одинаковой.

«Мне бы не хотелось лукавить и не проговаривать один важный момент, который отмечают многие эксперты. Есть так называемый срок окупаемости и возврата инвестиций, он может быть сокращен, а может быть продлен. Это зависит от срока эксплуатации станции. Например, есть тепловая электростанция, которая служит 25 лет. Если вы ставите срок возврата инвестиций 20 лет, то у вас будет один тариф на электроэнергию, если 15 лет – то естественно он будет выше, 10 лет – еще выше», – отметил собеседник.

По его словам, очень часто бывает, что инвестор первые 10 лет ставит максимальный тариф, а затем резко снижает, когда окупит себестоимость генерирующего объекта. Если сравнить инвестиции на срок службы тепловой станции на 25 лет и средства, вложенные в атомную станцию, которая будет работать 60 лет, цена за 1 кВт/час будет одинаковой.

«Теперь давайте посмотрим на АЭС с другой стороны. Раньше мы говорили об этом проекте с точки зрения бизнеса – вкладываем инвестиции и получаем доход. Атомная энергетика за собой будет «тянуть» много отраслей. Это не только подготовка кадров или производство новых строительных материалов. Это фундаментальная наука, здравоохранение и еще много чего», – заметил Ходжаев.

Он также добавил, что Узбекистан географически расположен там, где ориентироваться полностью на возобновляемую энергетику невозможно. При нашем климате солнечная электростанция зимой будет вырабатывать в четыре раз меньше энергии, чем летом. Это доказывают в том числе международные исследования.

«Отечественная гидроэнергетика основана на тающих снегах, то есть ее основной цикл – это весна-лето. Зимой снег накапливается в горах, летом – тает, мы вырабатываем электроэнергию. У нас нет больших водохранилищ с многолетним циклом. В результате стабильной круглогодичной выработки энергии нет. Именно поэтому основным источником в стране является тепловая энергетика – сжигаем уголь и газ. Уже сейчас надо задаться вопросом, а если через 25 лет газа не будет, что будем делать дальше?», – вопрошает замминистра.

По его мнению, дальше стране просто будет невыгодно сжигать газ, так как он необходим для получения других востребованных химических продуктов: во всем мире сейчас активно развивается газохимия.

«Солнечная и ветровая энергетика пока не могут стать полноценной альтернативой для страны. Мы просто не можем построить столько солнечных электростанций, чтобы зимой покрыть все наши нужды. С другой стороны – что будем делать с избытками энергии летом? Нельзя построить электростанцию, сказав инвестору, что мы будем покупать у тебя всю энергию зимой, а летом – только четверть объема. Под такие условия иностранные инвестиции просто не привлечь», – считает чиновник.

Поэтому, уверен Ходжаев, нам нужны сбалансированные энергетические мощности, которые будут доступны круглогодично, без привязки к метеорологическим условиям или ко времени года. В этом плане атомная энергетика подходит как нельзя лучше. Если появится другая альтернатива, возможно, Узбекистан пойдет и по этому пути, рассуждает собеседник.

Ходжаев также добавил, что сейчас переговоры по строительству атомной станции с потенциальным подрядчиком еще не завершены.

«Нам нужно чуть больше времени для подготовки контракта, чтобы мы могли сказать, что да, эти условия нас удовлетворяют. К сожалению, пока мы еще не готовы. С одной стороны, это плохо, что немного затягивается процесс. А с другой – после каждого раунда переговоров условия для узбекской стороны улучшаются. В какие-то моменты лучше сделать чуточку позже, но на гораздо более привлекательных условиях. Вот сейчас как раз-таки такой момент», – подчеркнул он.

По словам замминистра, сейчас идет детальное обсуждение всех параметров проекта между узбекской и российской сторонами.

«В моем понимании хороший контракт – как если вы его подписали, положили на полку и больше оттуда не доставали. Там все должно быть детально прописано, без разногласий и разночтений. И главное – обе стороны должны не просто осознавать, но и верить в то, что этот контракт взаимовыгодный. Мы сейчас работаем над этим, хотим сделать контракт взаимовыгодным и без разночтений. На повестке и технические аспекты, и финансовые. Могу сказать – мы на финишной прямой по обсуждению всех деталей контракта, но еще не готовы к подписанию», – рассказал он.

При этом, добавил Ходжаев, важно, что власти двух стран не ставят жестких условий перед специалистами и профильными структурами, когда должен быть подписан контракт.

«Руководством страны поставлена задача – контракт должен отвечать интересам Узбекистана. Наша задача его таким образом сформулировать», – заключил собеседник.

Актуальные новости, объективный анализ и эксклюзивные комментарии. Найди Podrobno.uz в Google News.

Nuclear

Как работает ядерная энергия?

Разница между традиционными методами получения энергии и атомной энергией заключается в том, что на атомных станциях ничего не сжигается. На ядерной энергетической установке тепло, используемое для производства пара, производится путем деления. Турбины, работающие от пара, вращаются для производства электроэнергии.

Преимущества ядерной энергии

Ядерная энергия является безопасным и надежным источником энергии для Соединенных Штатов. Он не зависит от непредсказуемых погодных или климатических условий, и потребители получают большую выгоду от того, что стоимость ядерного топлива колеблется реже, чем стоимость других источников топлива.

Проверенная технология

Атомная энергетика, безопасная и надежная работа которой в США насчитывает более 50 лет, является проверенной и инновационной технологией. Georgia Power признает роль ядерной энергетики в повышении энергетической независимости нашей страны при одновременном сокращении выбросов парниковых газов.

В настоящее время более 440 реакторов работают в 31 стране и обеспечивают более 11 процентов мировой электроэнергии в качестве непрерывной надежной энергии для удовлетворения потребностей базовой нагрузки без выбросов углекислого газа. В мире строятся еще 60 реакторов. Кроме того, в 55 странах эксплуатируется примерно 250 исследовательских реакторов, а еще 180 ядерных реакторов питают примерно 140 кораблей и подводных лодок.

Надежность

Американские ядерно-энергетические объекты продемонстрировали высокий уровень надежности с коэффициентом мощности — фактической выходной мощностью — примерно 90 процентов. Подобные безопасные и надежные эксплуатационные записи повышают общественное и политическое доверие к атомной энергетике и обеспечивают поддержку при продлении лицензий и строительстве новых объектов.

Ядерная энергия Обеспечивает: 

• Большая часть мировой базовой мощности. Станции базовой нагрузки работают круглосуточно и без выходных, чтобы удовлетворить непрерывный спрос на электроэнергию в регионе. Они имеют высокую надежность и низкие производственные затраты по сравнению с другими доступными источниками энергии.
• Бесперебойное электроснабжение в течение длительных периодов времени — до 24 месяцев — что особенно важно для станций с базовой нагрузкой.
• Электричество для каждого пятого дома и предприятия в США и ключевой элемент стабильности энергосистемы США.

Экономическая эффективность

Доказано, что ядерная энергия является экономически эффективным ресурсом для производства электроэнергии, обеспечивая потребителям экономию энергии в течение шестидесяти-восьмидесяти лет. Атомные генерирующие установки являются единственными управляемыми безуглеродными генерирующими ресурсами базовой нагрузки, доступными для клиентов, и являются важной и экономически эффективной частью диверсифицированного генерирующего парка Georgia Power.

Отработавшее топливо низкого и высокого уровня активности

Georgia Power безопасно хранит отработавшее ядерное топливо на наших заводах, пока правительство США ищет место для постоянного захоронения отработавшего ядерного топлива. Налогоплательщики внесли существенный финансовый вклад в изучение сайта.

Использование воды

Блоки 1 и 2 завода Vogtle используют около 1-2% среднегодового стока реки Саванна при нормальных условиях эксплуатации. Добавление двух дополнительных блоков на площадке увеличит эту сумму до 2-3% при нормальных условиях эксплуатации.

Защита окружающей среды

Компания Georgia Power разработала планы минимизации отходов/предотвращения загрязнения, чтобы максимально разумно и экологически ответственно использовать ресурсы. Каждый объект ядерной энергетики уделяет первоочередное внимание выявлению рентабельных возможностей предотвращения загрязнения в результате всех операций на своих объектах. Этот акцент на предотвращении загрязнения у источника в сочетании с минимальным воздействием ядерных энергетических процессов на воздух, воду и землю делает ядерную энергию ключевым элементом экологических показателей Georgia Power.

Для получения более подробной информации об атомной энергии и окружающей среде посетите сайт nei.org.

Как работают атомные электростанции

Объект ядерной энергетики мало чем отличается от электростанций, работающих на угле, нефти или газе. Разница между традиционными энергетическими методами и атомной энергией заключается в том, что атомные станции ничего не сжигают. На ядерной энергетической установке тепло, используемое для производства пара, производится путем деления. Турбины, работающие от пара, вращаются для производства электроэнергии.

Могущественная сила крошечных атомов

Деление — это расщепление атомов на более мелкие части. Некоторые атомы, сами по себе крошечные, расщепляются, когда их ударяют еще более мелкие частицы, называемые нейтронами. Каждый раз, когда это происходит, все больше нейтронов выходит из расщепленного атома и ударяет по другим атомам, вызывая цепную реакцию. Ядерная энергетическая установка способна контролировать цепную реакцию, чтобы она не высвобождала слишком много энергии слишком быстро. Благодаря цепной реакции деление становится самоподдерживающимся.

Немногие природные элементы имеют атомы, которые расщепляются в цепной реакции. Железо, медь, серебро и многие другие распространенные металлы не расщепляются. Есть изотопы железа, меди и т. д., которые радиоактивны. Это означает, что у них нестабильное ядро ​​и они излучают радиоактивность. Однако то, что они просто радиоактивны, не означает, что они будут делиться или расщепляться. Но уран будет. Таким образом, уран подходит для топлива атомной энергетической установки.

Что означает радиоактивность

Радиоактивность означает излучение. Радиация – это самопроизвольное испускание энергии ядрами атомов. Он встречается в природе, но также является побочным продуктом процесса деления. Уран радиоактивен, и когда он расщепляется, образующиеся атомы также радиоактивны. Кроме того, некоторые металлы, которые не распадаются при ударе нейтрона, поглощают нейтрон и затем становятся нестабильными или радиоактивными.

Тепло заставляет работать

Когда атомы разделяются и сталкиваются, они нагреваются. Атомная энергетическая установка использует это тепло для создания пара. Давление расширяющегося пара вращает турбину, соединенную с генератором.

Получение заряда от этого

После производства пара атомная энергетическая установка работает почти так же, как электростанция, работающая на ископаемом топливе: турбина вращает генератор. Вращающееся магнитное поле генератора производит электричество. Затем электричество проходит по проводам, натянутым на высоких башнях, которые вы можете увидеть вдоль шоссе, к электрической подстанции в вашем районе, где мощность регулируется до надлежащей мощности. Затем он поступает в дома и предприятия, обеспечивая электричеством освещение, обогреватели, кондиционеры, компьютеры и многое другое.

Новая ядерная энергия

Блоки 3 и 4 завода Vogtle являются первыми новыми атомными блоками в Соединенных Штатах за 30 лет. Новые блоки станут первыми в отрасли, в которых будет использоваться усовершенствованная технология водо-водяного реактора Westinghouse AP1000. Эта передовая технология позволяет охлаждать активные зоны ядерных реакторов даже без вмешательства оператора или механической помощи. AP1000 — самая безопасная и экономичная атомная электростанция, доступная на мировом коммерческом рынке, и единственный реактор поколения III+, получивший сертификат конструкции от Комиссии по ядерному регулированию США (NRC).

В случае чрезвычайной ситуации новые ядерные системы в большей степени полагаются на такие силы, как гравитация и естественная тепловая конвекция, а не на насосы, клапаны, дизель-генераторы и действия оператора. Новые атомные станции спроектированы так, чтобы эффективно и безопасно останавливаться с использованием естественных сил гравитации, естественной циркуляции и сжатых газов, чтобы предотвратить перегрев активной зоны и защитной оболочки.

Благодаря упрощенной конструкции установки AP1000 установка, строительство, эксплуатация и техническое обслуживание которой проще и дешевле. В проекте завода имеется:

• На 50 % меньше клапанов, на 35 % меньше насосов, на 80 % меньше трубопроводов, на 45 % меньше объема здания и на 70 % меньше объема по сравнению с атомными электростанциями предыдущего поколения. Модульная конструкция также позволяет ускорить строительство.

Безопасность прежде всего

Комиссия по ядерному регулированию (NRC) следит за тем, чтобы атомные электростанции в США защищали здоровье и безопасность населения, а также окружающую среду. NRC лицензирует использование ядерных материалов и проверяет пользователей, чтобы убедиться, что они соблюдают правила безопасности.

Объекты атомной энергетики имеют множество систем безопасности для защиты работников, населения и окружающей среды. Эти системы безопасности включают в себя быстрое закрытие реактора и остановку процесса деления, системы охлаждения реактора и отвода тепла от него, а также барьеры для сдерживания любой радиоактивности и предотвращения ее выхода в окружающую среду. Узнайте больше о приверженности Georgia Power безопасности ядерной энергии.

Nuclear Plants

Georgia Power владеет двумя ядерными установками, Hatch и Vogtle, которые обеспечивают около 20% электроэнергии, потребляемой в Джорджии. Станциями управляет Southern Nuclear, дочерняя компания, принадлежащая Southern Company, которая специализируется на ядерных операциях. Southern Nuclear также управляет атомной электростанцией Фарли компании Alabama Power.

Плант-Хэтч

Плант-Хэтч — один из двух ядерных объектов Джорджии Пауэр. В отличие от Plant Vogtle, который был построен с возможностью расширения, в настоящее время нет планов по увеличению мощностей Plant Hatch.

Учить больше

Завод Vogtle

Завод Vogtle, расположенный в Уэйнсборо, Джорджия, содержит первые новые ядерные блоки в США за 30 лет. Строительство Vogtle 3 и 4 является крупнейшим проектом по созданию рабочих мест в Грузии.

Посетите завод Vogtle

Институт ядерной энергии

Узнайте о важной роли Института ядерной энергии в вопросах законодательства и регулирования, затрагивающих атомную энергетику.

Подробнее

Комиссия по ядерному регулированию

Узнайте о важной роли, которую Комиссия по ядерному регулированию играет в ядерной безопасности, окружающей среде и лицензировании ядерных материалов и инспекций.

Подробнее

Learning Power

Образовательный веб-сайт компании Georgia Power Learning Power предлагает увлекательные занятия, игры и головоломки, которые оживляют захватывающий мир электричества для учителей, учащихся и родителей.

Узнать больше

Последние достижения в области хранения тепловой энергии

По мере того, как возобновляемые источники энергии укрепляются в энергетической системе, важность хранения энергии в натуральном выражении будет возрастать. В связи с продолжающимся постепенным отходом от традиционных источников энергии базовой нагрузки разработка эффективных систем хранения энергии является настоятельной необходимостью.

Нравится вам это или нет, но энергетический баланс США меняется. По данным Управления энергетической информации, производство ископаемого топлива в США упало на 7% с 2015 по 2016 год. В частности, производство угля сократилось на 18%, достигнув самого низкого уровня с 1978 года. до сланцевого бума, упал на 2% с 2015 по 2016 год.

Производство возобновляемой энергии, с другой стороны, увеличилось на 7% за этот период, причем почти четверть этого скачка приходится на ветер и солнечную энергию.

Проблема с этим сдвигом, конечно же, заключается в потере генерации базовой нагрузки. Нации нужно электричество 24 часа в сутки, а не только когда светит солнце и дует ветер. К счастью, ответ на эту проблему известен. Возобновляемые источники энергии должны сочетаться с некоторыми формами хранения энергии, такими как аккумуляторы, гидроаккумуляторы или аккумулирование тепловой энергии (ТЭС, рис. 1).

На первый взгляд, TES — довольно простая идея. Энергия хранится в виде тепла в той или иной форме среды для будущего использования. Однако если углубиться в возможности и приложения TES, можно увидеть гораздо более сложную картину.

Аккумулятор тепловой энергии 101

Существует три основных типа систем ТЭС, только один из которых имеет значительную коммерческую доступность в энергетическом секторе. По сравнению с другими вариантами аккумулирование явного тепла является относительно недорогим и гораздо менее сложным. Системы накопления скрытой энергии и термохимические накопители дороги и пока в значительной степени экспериментальны.

Аккумулятор явного тепла. Наиболее широко используемой формой ТЭС в секторе производства энергии является аккумулирование явного тепла. В системе TES с явным теплом жидкая или твердая среда хранения, такая как вода, расплавленные соли, песок или камни, нагревается или охлаждается для накопления энергии.

Аккумулирование явного тепла широко используется в приложениях концентрированной солнечной энергии (CSP), где использование TES позволяет проекту производить электроэнергию после захода солнца (см. «Проект солнечной энергии Crescent Dunes, Тонопа, Невада» в POWER’s , выпуск за декабрь 2016 г.). Как правило, в установках CSP с TES предпочтительной средой являются расплавы солей, которые могут выдерживать чрезвычайно высокие температуры.

Существует множество различных систем CSP, каждая из которых предъявляет уникальные требования к хранению энергии. В то время как прямая система TES, использующая расплавленные соли, является жизнеспособной для системы опорной электростанции, такой как в проекте Crescent Dunes (рис. 2), для проекта параболического желоба, вероятно, потребуется немного другая система TES. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), почти все новые действующие или строящиеся станции CSP оснащены системой TES.

Аккумулирование скрытого тепла. Аккумулирование скрытого тепла не так часто используется в секторе производства энергии, но недавние разработки показали многообещающие результаты в некоторых приложениях. Аккумулирование скрытой теплоты связано с изменением состояния аккумулирующей среды, например, с твердого на жидкое. Среды, аккумулирующие скрытую теплоту, часто называют материалами с фазовым переходом (PCM).

В то время как явный нагрев является наименее дорогим вариантом TES, PCM предлагают преимущества, заслуживающие внимания, если можно снизить затраты. Например, аккумулирование явного тепла требует очень больших объемов аккумулирующей среды из-за низкой плотности энергии. PCM предлагают плотность энергии примерно в три раза выше.

Термохимическое хранилище. Как следует из названия, термохимическое хранение (TCS) использует химические реакции для хранения энергии. Системы TCS предлагают еще большую плотность энергии, чем PCM.

Практически все, что связано с TCS, стоит дорого. Например, IRENA указывает в технологическом обзоре, что стоимость оборудования термохимического реактора намного выше стоимости материала для хранения, что не означает, что стоимость материала незначительна.

Применение в концентрированной солнечной энергии

CSP пришлось нелегко, поскольку родственная технология, фотогальваническая (PV) солнечная энергия, несколько лет успешно развивалась. По данным Ассоциации производителей солнечной энергии, рынок фотоэлектрических систем вырос на 97% с 2015 по 2016 год, поскольку цены на фотоэлектрические панели упали почти на 20%. CSP, с другой стороны, не может идти в ногу со снижением стоимости PV.

Чтобы оставаться конкурентоспособным с PV, CSP должна предложить что-то уникальное, и она сделала это в форме TES. «Для продвижения любой из этих технологий CSP требуется тепловое хранение», — сказал Ануп Матур, главный технический директор и основатель Terrafore Technologies, POWER .

Использование TES в CSP позволяет этой технологии когда-нибудь удерживать больший процент энергопотребления, поскольку фотоэлектрическая энергия и ветер в настоящее время не подходят для использования в качестве источников генерации базовой нагрузки. С TES завод CSP может работать 24 часа в сутки, что SolarReserve доказала своим проектом Crescent Dunes в Неваде.

Проект Crescent Dunes — это электростанция мощностью 110 МВт, расположенная в трех часах езды от Лас-Вегаса. Электростанция может похвастаться 1100 МВт-ч накопителей энергии, которые могут обеспечить 10 часов электроэнергии при полной нагрузке. Станция снабжает электроэнергией 75 000 домов во время пиковой нагрузки.

Энергетическая башня проекта из расплавленной соли находится в центре массивного поля зеркал или гелиостатов, направляющих свет на вершину башни (рис. 3). Зеркала нагревают носитель энергии напрямую, что делает процесс более эффективным, чем другие системы, которые «прикручиваются» к накопителю энергии, сказал генеральный директор SolarReserve Кевин Смит.0162 МОЩНОСТЬ . «Я думаю, что точка зрения в мире солнечной тепловой энергии заключается в том, что конфигурация башни с расплавленной солью является наиболее эффективным и экономичным хранилищем тепла для больших масштабов». Собранное тепло используется для производства пара, который, в свою очередь, приводит в действие турбогенератор.

Технология SolarReserve перекачивает расплавленную соль наверх башни, где она нагревается, полностью используя уникальные свойства солей. Расплавленные соли, используемые SolarReserve, остаются твердыми, пока не нагреются примерно до 450F, но как только они переходят в жидкую форму, они остаются в этом состоянии при температурах до 1050F. «Холодные» соли SolarReserve хранятся при температуре от 500F до 550F, а это означает, что система TES компании имеет рабочий диапазон около 500 градусов.

Напротив, параболические желоба CSP нагревают промежуточную жидкость, которая, в свою очередь, нагревает расплавленную соль. «Сложность этой технологии заключается в том, что [жидкость], которая используется для теплопередачи… имеет максимальную температуру, может быть, 700F или 750F. Таким образом, они работают в диапазоне от 550F до 700F или 750F [диапазон], что составляет всего 200-градусную дельту, тогда как мы можем передать 500-градусную дельту в наши расплавленные соли. По сути, это означает, что мы вкладываем больше энергии в каждый фунт расплавленной соли», — сказал Смит. «Это примерно в два или три раза больше энергии, хранящейся в солях».

Благодаря 10-часовому запасу энергии проект Crescent Dune может производить электроэнергию 24 часа в сутки, хотя обычно он работает всего 12–14 часов в сутки. Как правило, электростанция вырабатывает электроэнергию для NV Energy примерно с 10:00 до 22:00. (Рисунок 4) просто потому, что большего и не требуется.

4. Освещение ночи. Используя разумное накопление тепла, проект Crescent Dunes может производить энергию еще долго после захода солнца, помогая питать огни Лас-Вегаса . Предоставлено: SolarReserve

«На некоторых рынках, например, в Чили или других странах, они действительно хотят, чтобы подобный проект работал 24 часа в сутки. У США довольно разнообразное сочетание сил; существует еще достаточное количество угольных электростанций и много ядерных, и эти объекты должны работать 24 часа в сутки», — отметил Смит.

Однако по мере того, как энергетический баланс страны продолжает меняться, SolarReserve прогнозирует, что Дюны Полумесяца могут работать дольше. «В долгосрочной перспективе многие [угольные и ядерные] будут прекращены, и по мере того, как рынки США будут меняться в долгосрочной перспективе, мы можем увидеть, что можем работать больше 24 часов в сутки. Но на данный момент это больше периоды пикового спроса 8, 10, 12, 14 часов в день генерации и, как правило, в вечерние часы», — сказал Смит.

Значение для будущего

Несмотря на то, что в настоящее время в области ТЭС доминирует явная теплопередача, ведется много исследований и разработок в области ПХМ и ТКС. Один из таких проектов, инкапсулированный PCM, разработанный Terrafore Technologies, получил значительную поддержку Министерства энергетики и, возможно, находится на грани коммерциализации.

Как уже отмечалось, PCM обладают преимуществом перед носителями физического тепла из-за их повышенной плотности энергии. Матур сказал, что лучший способ воспользоваться преимуществами PCM — это инкапсулировать их. Однако сделать это — непростая задача.

«Большая проблема инкапсуляции заключается в том, как инкапсулировать твердое тело, которое расширяется почти на 20%?» он сказал. «Это означает, что у вас должна быть капсула, подумайте о шаре, частично наполненном солью, как вы это делаете? Вы не можете открыть его, заполнить часть и запечатать, потому что запечатывание становится проблемой».

Ответ, по мнению Матхура, это полимеры. «Я думал об этом, мечтал об этом, поэтому я сказал, почему мы не можем положить какой-нибудь полимер поверх моей капсулы, на соль? Затем положите материал моей оболочки, а затем нагрейте его, и тогда полимер исчезнет, ​​оставив после себя пустоту», — пояснил он. «Итак, это дает ему объем расширения. Это химический способ создания пустоты внутри скорлупы».

Система Terrafore совершенствует традиционную систему явного тепла тем, что для выполнения той же работы требуется меньше материала. В то время как система расплавленной соли, используемая в Crescent Dunes, требует двух больших резервуаров, один для «холодной соли» и один для нагретой соли, для системы Terrafore требуется только один резервуар и меньше материала.

В резервуаре должны быть сложены три разные соли. Вверху находятся соли с самой высокой температурой плавления, а внизу — соли с самой низкой точкой плавления, а посередине слой солей со средней точкой плавления. В системе используется жидкость-теплоноситель, которая течет от солнечного ресивера к верхней части резервуара, где затем проходит через уложенный друг на друга слой капсул, нагревая их по очереди по мере того, как жидкость медленно остывает. Как только теплоноситель достигает дна резервуара, он перекачивается обратно в солнечный ресивер.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока не понадобится накопленная энергия, и в это время жидкий теплоноситель перекачивается из бака в силовой блок, где вырабатывается пар для привода турбины.

Поиск подходящей пары

Матхур не ожидает, что его процесс PCM будет принят в крупномасштабных проектах CSP, таких как Crescent Dunes, в самом ближайшем будущем, но он надеется, что в какой-то момент он может проникнуть в этот сектор. На данный момент он считает, что лучшее место для выхода его технологии на рынок — это распределенная CSP.

Работая с компанией в Швеции, Матур считает, что нашел хорошую пару. «Они разработали тарелочную систему Стирлинга, которая может работать при температуре около 800–900°C, но работает точно так же, как фотоэлектрическая батарея — когда светит солнце, она вырабатывает электричество. Таким образом, они не могут конкурировать с PV, потому что стоимость PV очень низка. Теперь, если они могут добавить к нему хранилище, они становятся конкурентоспособными с точки зрения диспетчеризации», — сказал он.