211service.com
Zonne-energie mengen met kolen om kosten te besparen
Een project dat zonne-energie zal toevoegen aan een kolengestookte elektriciteitscentrale kan de hoeveelheid steenkool die nodig is om elektriciteit op te wekken verminderen en de kosten van zonne-energie drastisch verlagen.
Zonnevisie: Een weergave van een voorgesteld zonnepaneel op de plaats van een kolencentrale in de buurt van Grand Junction, CO.
De aanpak, aangekondigd door Abengoa Solar , gevestigd in Lakewood, CO, en Xcel Energie , Colorado's grootste elektriciteitsbedrijf, zou het voor nutsbedrijven in zonnige staten zoals Californië gemakkelijker maken om te voldoen aan de naderende eisen van de staat op het gebied van hernieuwbare energie.
Het project omvat het bouwen van een reeks parabolische spiegels die zijn ontworpen om de warmte van de zon te concentreren, en die warmte te gebruiken om de stoom te maken die de turbines en generatoren van de kolencentrale aandrijft, waardoor elektriciteit wordt opgewekt. Dergelijke spiegels worden al tientallen jaren gebruikt om elektriciteit op te wekken in stand-alone geconcentreerde zonne-energiecentrales, ook wel zonnethermische centrales genoemd, die momenteel de goedkoopste bron van zonne-energie zijn. Maar het koppelen van de concentratiespiegels aan een kolencentrale biedt een manier om dit type zonne-energie nog goedkoper te maken, omdat een groot deel van de kosten van een zonnethermische centrale de apparatuur is om warmte om te zetten in elektriciteit. Het Abengoa Solar-project zal gebruik maken van bestaande ketels, turbines, generatoren, enzovoort, waardoor deze kosten worden verlaagd.
Het aantrekkelijke hiervan is dat je alleen het zonneveldgedeelte van de plant hoeft te kopen, wat 50 tot 60 procent van de kosten van de plant is, zegt Hank Price, directeur technologie bij Abengoa Solar. Dat zou volgens verschillende schattingen effectief zonne-energie zo'n 30 tot 50 procent goedkoper kunnen maken. Dat zou neerkomen op een bereik van ongeveer zes tot twaalf cent per kilowattuur, wat concurrerend is met veel conventionele elektriciteitsbronnen. Het is mogelijk de meest kosteneffectieve manier om aanzienlijke zonne-energie op het net te krijgen, zegt hij.
Omdat parabolische troggen in het nieuwe project niet voldoende hoge temperaturen genereren, wordt de warmte die ze produceren niet rechtstreeks naar de turbines gevoerd. In plaats daarvan zal het worden gebruikt om water voor te verwarmen dat naar de ketels van de kolencentrale wordt gevoerd, waar kolen worden verbrand om het water in stoom om te zetten. Gewoonlijk wordt dit voorverwarmen gedaan door een deel van door kolen opgewekte stoom af te tappen. Onder het nieuwe ontwerp kan meer van die stoom naar de turbine worden geleid om elektriciteit op te wekken. Het netto-effect is dat er minder steenkool wordt gebruikt om een bepaalde hoeveelheid elektriciteit op te wekken, en het verbeterde systeem vermindert de uitstoot van kooldioxide net zo veel als een stand-alone thermische zonnecentrale met dezelfde grootte, maar tegen veel lagere kosten, zegt Craig Turchi, een senior ingenieur in het programma voor geconcentreerde zonne-energie bij het National Renewable Energy Lab in Golden, CO.
Dit zal niet de eerste keer zijn dat thermische zonne-energie en fossiele brandstoffen worden gecombineerd. Er zijn meerdere zonnewarmtecentrales gebouwd met aardgas als back-up energiebron, zodat onder andere op bewolkte dagen het rendement behouden kan blijven. Maar het integreren van thermische zonne-energie met bestaande energiecentrales heeft een aantal voordelen. De eerste is de kostenbesparing die voortvloeit uit het gebruik van bestaande turbines en generatoren. Een tweede voordeel is de mogelijkheid om met hogere efficiëntie te werken. De turbines en generatoren in thermische zonne-energiecentrales zijn geoptimaliseerd om te werken bij de temperaturen die worden gegenereerd door parabolische spiegels (althans in de huidige ontwerpen), die lager zijn dan die welke worden gegenereerd in centrales die op fossiele brandstoffen werken - ongeveer 400 ° C versus 500 ° C of hoger. Het gebruik van turbines met een hogere temperatuur in kolencentrales resulteert in een hogere efficiëntie - ongeveer 45 procent van de energie in de warmte die wordt gegenereerd door de gecombineerde kolen- en zonneconcentratoren wordt omgezet in elektriciteit, in tegenstelling tot slechts 38 procent van de warmte met een typische zonne-energiecentrale. thermische installatie.
Een andere benadering om zonne-energie te integreren met fossiele brandstoffen wordt gebruikt in projecten in Noord-Afrika, waarvan er twee worden gebouwd door Abengoa Solar's moederbedrijf, Abengoa, gevestigd in Spanje. Bij deze projecten wordt thermische zonnewarmte ingevoerd in door aardgas aangedreven centrales met gecombineerde cyclus die zijn ontworpen met het oog op de input van zonne-energie. Eén turbine wordt aangedreven door gassen die uitzetten als het aardgas wordt verbrand, en de warmte die wordt gegenereerd door het verbranden van aardgas wordt gebruikt om stoom te maken die een tweede turbine aandrijft. De thermische zonnewarmte wordt gebruikt om deze stoom te helpen genereren, waardoor de algehele efficiëntie van de installatie wordt verbeterd.
Hoewel deze benaderingen een manier bieden om de kosten van zonne-energie te verlagen, zal hun reikwijdte beperkt zijn. Hoogstens zal de bijdrage van zonne-energie bij bestaande centrales waarschijnlijk niet meer zijn dan 10 tot 15 procent van de geproduceerde elektriciteit, zegt Turchi. Voor het Colorado-project, dat een relatief klein demonstratieproject is, zal het aandeel meer dan 3 procent bedragen, hoewel dit kan worden verhoogd door een grotere reeks spiegels te installeren. Bovendien zijn de enige kolencentrales die kunnen worden aangevuld met zonne-energie die in zonnige gebieden met voldoende land in de buurt om de spiegelarrays te huisvesten.