211service.com
Goedkope zonne-energie - 's nachts
Toen 's werelds grootste thermische zonne-energiecentrale - in Ivanpah, Californië - eerder dit jaar werd geopend, werd deze met scepsis begroet. De energiecentrale is onmiskenbaar indrukwekkend. Een verzameling van 300.000 spiegels, elk zo groot als een garagedeur, richten het zonlicht op drie torens van 140 meter hoog, waardoor hoge temperaturen worden gegenereerd. Die warmte produceert stoom die dezelfde soort turbines aandrijft die worden gebruikt in elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen. Die warmte kan worden opgeslagen (zoals door gesmolten zouten op te warmen) en gebruikt wanneer de zon ondergaat, veel goedkoper dan het kost om elektriciteit op te slaan in batterijen (zie 's Werelds grootste thermische zonne-energie levert voor het eerst stroom).
brandende zon : Duizenden spiegels richten zonlicht op een toren om hoge temperaturen te genereren in een elektriciteitscentrale in Ivanpah, Californië.
Maar veel experts, zelfs sommigen die in de fabriek hebben geïnvesteerd, zeggen dat het misschien wel de laatste in zijn soort is. David Kraan , CEO van NRG Energy, een van de drie bedrijven, waaronder BrightSource Energy en Google, die de fabriek financierden, zegt dat de economie er goed uitzag toen de fabriek zes jaar geleden voor het eerst werd voorgesteld. Sindsdien is de prijs van conventionele fotovoltaïsche zonnepanelen sterk gedaald. Nu rekenen we op fotovoltaïsche zonne-energie, vertelde hij eerder dit jaar aan een menigte onderzoekers en ondernemers op een conferentie.
De allure van thermische zonnetechnologie is eenvoudig. In tegenstelling tot conventionele zonnepanelen, kan het zelfs stroom opwekken als de zon niet schijnt. Maar in de praktijk is het veel duurder dan zowel stroom uit fossiele brandstoffen als elektriciteit uit zonnepanelen. En die realiteit heeft onderzoekers ertoe aangezet om manieren te vinden om de technologie concurrerender te maken.
Een grote uitdaging, zegt Philip Gleckman, chief technology officer van Areva Solar , is dat de reeksen spiegels, evenals de motoren en versnellingsbakken die worden gebruikt om ze op de zon te richten, duur zijn. Een mogelijke oplossing, zegt hij, komt van een startup in San Francisco, anderslab , die de motoren vervangt door pneumatiek en actuatoren die goedkoop kunnen worden gemaakt met behulp van de productieapparatuur die momenteel wordt gebruikt om plastic waterflessen te maken.
Het hoofd van de zonne-inspanningen van Otherlab, Leila Madrone , zegt dat de technologie de kosten van spiegelvelden voor het concentreren van zonlicht met 70 procent kan verlagen. Maar zelfs deze kostenverlaging, zegt ze, zal niet genoeg zijn om de technologie concurrerend te maken met zonnepanelen, ook al vertegenwoordigen de spiegels een derde tot de helft van de totale kosten van een thermische zonne-installatie.
Om de totale kosten te verlagen, moet de hoeveelheid stroom die een thermische zonne-installatie kan genereren, worden verhoogd, zodat deze meer stroom kan verkopen voor hetzelfde investeringsbedrag. Een benadering om het vermogen te verhogen is om de temperaturen te verhogen waarbij thermische zonne-energiecentrales kunnen werken, waardoor ze efficiënter zouden worden. Ze werken momenteel bij 650 °C of minder, maar sommige onderzoekers ontwikkelen manieren om dit te verhogen tot ergens tussen 800 °C en 1200 °C. Die aanpak wordt gevolgd door een andere startup, Halotechniek , die gebruikmaakt van screeningprocessen met een hoge doorvoer om nieuwe materialen te ontwikkelen, waaronder nieuwe soorten zout en glas, die warmte kunnen opslaan bij deze hoge temperaturen (zie Goedkope zonne-energie 's nachts).
Een andere optie, gefinancierd door een nieuw programma van het Amerikaanse Advanced Research Projects Agency for Energy, is om energiecentrales te maken die zonnepanelen toevoegen aan thermische zonne-energiecentrales. Het basisidee is dat zonnepanelen alleen bepaalde golflengten van licht efficiënt kunnen omzetten in elektriciteit. Veel van de energie in bijvoorbeeld infrarood en ultraviolet licht wordt niet omgezet, maar als warmte uitgestraald. De nieuwe projecten zoeken naar manieren om die warmte te benutten.
Zonnesystemen die warmte en zonnepanelen combineren zijn niet nieuw. Al vele jaren bieden bedrijven zonnesystemen aan die waterleidingen achter zonnepanelen laten lopen - de afvalwarmte van de panelen maakt het water warm genoeg voor douches.
De nieuwe benadering is echter om te zoeken naar manieren om veel hogere temperaturen te bereiken - hoog genoeg om te worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit. Dergelijke methoden omvatten meestal het concentreren van zonlicht om hoge temperaturen te genereren en vervolgens een deel van dat geconcentreerde zonlicht om te leiden naar zonnepanelen.
In één geval absorberen nanodeeltjes die in een vloeistof zijn gesuspendeerd, golflengten van zonlicht die zonnepanelen niet efficiënt omzetten. Die nanodeeltjes verwarmen de vloeistof. Licht dat de zonnepanelen kunnen gebruiken, gaat door de vloeistof naar een zonnepaneel. Andere onderzoekers gebruiken spiegels die alleen bepaalde golflengten doorlaten.
Howard Branz , de programmamanager die verantwoordelijk is voor deze projecten bij ARPA-E, zegt dat de hoop is dat de extra kosten van deze hybride systemen door twee dingen zullen worden goedgemaakt. Ten eerste zullen de systemen efficiënter zijn en mogelijk meer dan de helft van de energie in zonlicht omzetten in elektriciteit, vergeleken met 15 tot 40 procent met bestaande conventionele zonnepanelen.
Ten tweede zal de mogelijkheid om warmte op te slaan voor gebruik wanneer dat nodig is waardevoller worden naarmate er meer zonne-energie wordt geïnstalleerd. Duitsland, dat veel meer zonne-energie heeft dan enig ander land, moet soms zijn buurlanden betalen om op sommige zonnige dagen overtollige zonne-energie af te nemen. Dit programma kijkt uit naar een toekomst die morgen in Duitsland zou kunnen zijn, over drie jaar in Californië, over vijf jaar in Arizona, zegt Branz. Maar uiteindelijk komt deze toekomst overal waar mensen veel elektriciteit willen opwekken met zonne-energie.