Solskorstene: Levedygtig energiløsning eller meget varm luft?

Vi tænker på, at den strøm, vi genererer, kommer fra alle disse forskellige slags kilder. Olie, gas, kul, atomkraft, vind... så varieret! Og alligevel kommer de alle grundlæggende til at flytte en gas gennem en turbine for faktisk at skrue en generator op og lave noget juice. Selv nogle solcelleanlæg arbejdede på denne måde, idet de brugte solens energi til at opvarme vand til damp for at dreje nogle knive og holde lysene tændt.

Et solvarmetårn arbejder også efter disse grundlæggende principper, men i en ret unik konfiguration. Det er ikke siden begyndelsen af ​​den industrielle tidsalder, at menneskeheden gik rundt og byggede masser af store skorstene, og hvis denne teknologi giver god mening, kan vi have termin igen. Lad os finde ud af, hvordan det virker, og om det er alt det blæst værd, eller om det bare er en masse varm luft.

Du drejer mig lige op, skat, lige op

Konceptet med et solvarmetårn er relativt enkelt at forstå. Ideen er at skabe en stor drivhus-type struktur, der omgiver en høj lodret skorsten. Når solenergi passerer gennem drivhusets glas, opvarmer den luften inde samt gulvet og andet indhold. Da drivhuset stort set ikke er helt åbent for atmosfæren, kan varmen ikke uden videre forsvinde ved konvektion, og luften indeni har derfor en tendens til at blive varmere end den omgivende temperatur. Altså bortset fra skorstenen. Efterhånden som luften under drivhuset bliver varmere, bliver den mindre tæt, og derfor ønsker den på grund af opdriftskræfter at rejse opad, og den eneste vej ud er via skorstenen. Det er således muligt at installere turbiner i bunden af ​​skorstenen for at fange energi fra denne luft, når den rejser op og ud af tårnet.

Ud over simpel elproduktion tilbyder solenergi-updraft-tårnet også et vist potentiale for energilagring, ligesom en vandkraftdæmning. Solen kan bruges til at opvarme luften under drivhuset, men den luft skal ikke umiddelbart have lov til at passere gennem skorstenen. Den kan opbevares i nogen tid, før den føres gennem møllerne og op i stablen. Nogle koncepter foreslår at forbedre opbevaringskapaciteten yderligere ved at tilføje store vandtanke som termiske dræn under drivhuset. Men som al termisk opbevaring er den tidsbegrænset, da luften i drivhuset begynder at tabe energi, når solen går ned og den omgivende temperatur falder.

Enkel konstruktion fortæller os, at den potentielle effekt primært afhænger af, hvor meget varm luft du har for at dreje turbinen, og hvor meget du kan få den til at bevæge sig. Således vil et større drivhusopsamlerområde have mere effektpotentiale. Det samme vil en højere skorsten, som vil skabe en større trykforskel mellem den varme luft ved jordoverfladen og den køligere omgivende luft i toppen. Som du måske forestiller dig, er der ikke en enorm mængde energi pakket ind i luften, der lige har været varmet lidt op ved solen. For at få et betydeligt output, vil du derfor have en enorm opsamler og en enorm skorsten. Hvis du undrer dig over skalaen, vil du overveje mange hundrede meter høje skorstene og drivhuse målt i kvadratkilometer.

Som en guide, et foreslået projekt i det vestlige Australien lovet at generere 200 MW strøm. Afvejningen? Det involverede et 1 km højt tårn og en samler på 10 km i diameter, der skulle bygges til en pris af 1.67 milliarder dollars. Ingeniørteamet bag ideen, Schlaich Bergermann og Partner, bemærkede, at solvarmetårne ​​i virkeligheden kun giver mening i disse massive skalaer. Mindre installationer er ikke konkurrencedygtige med solcellepaneler, men større kan være. Store anlæg laver strøm nok til at opveje de enorme byggeomkostninger, og løbende vedligeholdelse er billigt, da det egentlig bare går ud på at holde møllerne og generatoren i gang. Der er ingen snavsede paneler at rengøre f.eks.

I det store og hele er solvarmetårne ​​stort set forblevet konceptuelle, med få virkelige projekter bygget. Det bedste eksempel på et egentligt solenergi tårn var en mindre indsats bygget i Manzanares, en lokalitet syd for Madrid, Spanien i 1982. Den blev bygget til en effekt på 50 kW og beregnet til at fungere i kun 3 år. Den kørte i 7 år til sidst, før den kollapsede i 1989 på grund af stormvind og tærede tråde, der holdt det 194 meter høje tårn oppe. Skorstenen blev parret med en opsamler med en diameter på 244 meter ved hjælp af en kombination af glas- og plastmembraner til at skabe drivhuset.

På det seneste har andre pilotprojekter eksperimenteret med teknologien. Forskere i Botswana eksperimenterede med en lille bygning på kun 22 meters højde med en lille opsamler på 15 meter i diameter. Landet har i stedet set på solcelle- og koncentrerede solenergikoncepter siden.

Den kinesiske indsats kom lidt længere, men ikke meget. I Jinshawan blev der bygget et soltårn i et 200 millioner dollars projekt på ørkenland tilbage i 2010. Den kombinerede generering af solenergi med en speciel luftindgangsdør, der også lod den fange strøm fra fremherskende vinde. Store planer var at se bygningen udvides i flere faser for i sidste ende at generere 27.5 megawatt, men det kom aldrig i nærheden. Den opnåede blot 200 kilowatt og var plaget af glaspaneler, der knuste i drivhusopsamleren. Den skulle oprindeligt have en 200 meter høj skorsten, men en nærliggende lufthavn betød, at den kun kunne bygges til 50 meter i stedet. Dette begrænsede i høj grad den tilgængelige trykforskel for at hjælpe med at generere strøm fra den opvarmede luft. Projektet fortsatte for flere år, men har ikke gjort meget indtryk.

Solar updraft tårne ​​er et interessant koncept, for at være sikker. De er afhængige af simpel fysik og er nemme at forstå. Men for at generere meningsfuld kraft kræver de enorme landområder og utroligt høje tårne. De udgør en lang række udfordringer, hvoraf mange blot er konstruktions- og arealanvendelsesrelaterede, og kommer med rigtig mange ubekendte.

Til sammenligning har vi nu lært, hvordan man klæber solpaneler på hver flad overflade, der bliver brugt, og er i stand til at generere enorme mængder strøm ad den vej. For pokker, de er lige sætter dem på vandet nu. Kun få regeringer eller virksomheder ville ønske at acceptere et el-produktionsprojekt, der involverer byggeri i massiv skala, når der er nemmere veje at gå. Det ser ud til, at teknologien har marcheret et godt stykke forbi det punkt, hvor skorstene med solenergi kan være levedygtige, men hvem ved! Måske en dag, vil en med en masse penge og smag for megaprojekter måske bare gøre en til virkelighed igen.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/