Aurinkohormit: elinkelpoinen energiaratkaisu vai paljon kuumaa ilmaa?

Ajattelemme tuottamamme voiman olevan peräisin kaikista näistä erilaisista lähteistä. Öljy, kaasu, hiili, ydinvoima, tuuli… niin erilaisia! Ja kuitenkin ne kaikki perustuvat pohjimmiltaan kaasun siirtämiseen turbiinin läpi generaattorin pyörittämiseksi ja mehun tekemiseksi. Jopa jotkin aurinkovoimalat toimivat tällä tavalla ja käyttivät auringon energiaa veden lämmittämiseen höyryksi pyörittämään joitain teriä ja pitämään valot päällä.

Auringon nousutorni toimii myös näiden perusperiaatteiden mukaan, mutta melko ainutlaatuisessa kokoonpanossa. Teollisuuden aikakauden kynnyksellä ihmiskunta ei ole rakentanut paljon suuria savupiippuja, ja jos tämä tekniikka on järkevää, voimme joutua uudelleen. Selvitetään, miten se toimii ja onko se kaiken hämmennyksen arvoinen vai onko se vain nippu kuumaa ilmaa.

Pyörität minut ylös, kulta, oikealle ylös

Auringon nousutornin käsite on suhteellisen yksinkertainen ymmärtää. Ajatuksena on luoda suuri kasvihuonetyyppinen rakenne, joka ympäröi korkeaa pystysuoraa piippua. Kun aurinkoenergia kulkee kasvihuoneen lasin läpi, se lämmittää sisällä olevan ilman sekä lattian ja muun sisällön. Koska kasvihuone ei pääsääntöisesti ole täysin avoin ilmakehälle, lämpö ei pääse helposti poistumaan konvektiolla, joten sisällä oleva ilma pyrkii kuumenemaan ympäristön lämpötilaa lämpimämmäksi. Eli savupiippua lukuunottamatta. Kun kasvihuoneen alla oleva ilma lämpenee, sen tiheys vähenee ja siten kelluvuusvoimien vuoksi se haluaa kulkea ylöspäin, ja ainoa tie ulos on savupiipun kautta. Näin ollen on mahdollista asentaa turbiinit savupiipun pohjaan ottamaan energiaa tästä ilmasta, kun se kulkee ylös ja ulos tornista.

Yksinkertaisen sähköntuotannon lisäksi aurinkoenergian nousutorni tarjoaa myös potentiaalia energian varastointiin, aivan kuten vesivoiman pato. Aurinkoa voidaan käyttää lämmittämään ilmaa kasvihuoneen alla, mutta sen ilman ei tarvitse päästää välittömästi piipun läpi. Sitä voidaan säilyttää jonkin aikaa ennen kuin se viedään turbiinien läpi ja ylös pinoon. Jotkut konseptit ehdottavat varastointikyvyn parantamista lisäämällä suuria vesisäiliöitä lämpönieluiksi kasvihuoneen alle. Kuten kaikki lämpövarastointi, se on kuitenkin aikarajoitettu, sillä kasvihuoneen ilma alkaa menettää energiaa auringon laskiessa ja ympäristön lämpötilan laskeessa.

Yksinkertainen suunnittelu kertoo meille, että potentiaalinen teho riippuu ensisijaisesti siitä, kuinka paljon lämmintä ilmaa sinulla on turbiinin kääntämiseen ja kuinka paljon voit saada sen liikkeelle. Näin ollen suuremmalla kasvihuoneen keräysalueella on enemmän tehopotentiaalia. Samoin tekee korkeampi savupiippu, joka luo suuremman paine-eron maanpinnan kuuman ilman ja yläosan viileämmän ulkoilman välille. Kuten saatat kuvitella, ilmassa ei ole juuri ollut valtavaa määrää energiaa lämmitti vähän auringon mukaan. Näin ollen merkittävän tehon saamiseksi tarvitset valtavan keräimen ja valtavan savupiipun. Jos mietit mittakaavaa, kannattaa harkita satoja metrejä korkeita savupiippuja ja neliökilometreissä mitattuja kasvihuoneita.

Oppaana yksi ehdotettu hanke Länsi-Australiassa lupasi tuottaa 200 MW tehoa. Vaihtoehto? Se sisälsi 1 km korkean tornin ja halkaisijaltaan 10 km:n keräimen, jonka rakentaminen maksaa 1.67 miljardia dollaria. Idean takana oleva insinööritiimi, Schlaich Bergermann ja partneri, totesi, että auringon nousutornit ovat todella järkeviä vain näissä massiivinen mittakaavassa. Pienemmät asennukset eivät ole kustannuksiltaan kilpailukykyisiä aurinkosähköpaneelien kanssa, mutta suuremmat voivat olla. Suuret tilat tuottavat tarpeeksi tehoa valtavien rakennuskustannusten kattamiseksi, ja jatkuva ylläpito on halpaa, koska se tarkoittaa oikeastaan ​​vain turbiinien ja generaattorin pitämistä käynnissä. Puhdistettavana ei ole esimerkiksi likaisia ​​paneeleja.

Pääsääntöisesti auringon nousutornit ovat säilyneet suurelta osin käsitteellisinä, ja todellisia projekteja on rakennettu vain vähän. Paras esimerkki todellisesta auringon nousutornista oli pienimuotoinen yritys, joka rakennettiin Manzanaresissa, paikkakunta Madridin eteläpuolella Espanjassa vuonna 1982. Se rakennettiin 50 kW:n teholle ja sen oli tarkoitus toimia vain 3 vuotta. Se toimi lopulta 7 vuotta, ennen kuin se romahti vuonna 1989 myrskytuulien ja 194-metrisen tornin korrodoituneiden lankojen vuoksi. Savupiippu yhdistettiin halkaisijaltaan 244 metrin kokoiseen keräimeen, jossa kasvihuone luotiin lasi- ja muovikalvojen yhdistelmällä.

Viime aikoina tekniikkaa on kokeiltu muissa pilottiprojekteissa. Botswanalaiset tutkijat kokeilivat pienimuotoista, vain 22 metriä korkeaa rakennetta pienellä, halkaisijaltaan 15 metrin keräimellä. Maa on sen sijaan etsinyt aurinkosähkö- ja keskitetty aurinkoenergiakonsepteja siitä lähtien.

Kiinan ponnistelut pääsivät hieman pidemmälle, mutta ei paljon. Jinshawanissa 200 miljoonan dollarin hankkeessa rakennettiin aurinkotorni autiomaalle takaisin 2010. Se yhdisti auringon nousuvirran generoinnin erityiseen ilman sisäänkäyntioveen, joka antoi sen kaapata voimaa myös vallitsevista tuulista. Suuria suunnitelmia oli nähdä rakennuksen laajeneminen useissa vaiheissa tuottaakseen lopulta 27.5 megawattia, mutta se ei koskaan päässyt lähelle. Se saavutti vain 200 kilowattia, ja sitä vaivasivat kasvihuoneen keräimessä särkyneet lasipaneelit. Siinä piti alun perin olla 200 metriä korkea savupiippu, mutta läheisen lentokentän takia se pystyttiin rakentamaan vain 50 metriin. Tämä rajoitti suuresti käytettävissä olevaa paine-eroa tehon tuottamiseksi lämmitetystä ilmasta. Projekti jatkui useita vuosia, mutta se on tehnyt vähän vaikutuksen.

Auringon nousutornit ovat varmasti mielenkiintoinen konsepti. Ne perustuvat yksinkertaiseen fysiikkaan ja ovat helppoja ymmärtää. Merkittävän tehon tuottamiseen tarvitaan kuitenkin valtavia maa-alueita ja uskomattoman korkeita torneja. Ne asettavat suuren määrän haasteita, joista monet liittyvät yksinkertaisesti rakentamiseen ja maankäyttöön ja sisältävät paljon tuntemattomia.

Vertailun vuoksi olemme nyt oppineet kiinnittämään aurinkopaneeleja jokaiselle tasaiselle pinnalle, ja pystymme tuottamaan valtavia määriä tehoa tuota reittiä pitkin. Hitto, ne ovat tasaisia laita ne nyt veteen. Harvat hallitukset tai yritykset haluaisivat hyväksyä huippuluokan sähköntuotantoprojektin, joka sisältää massiivisen rakentamisen, kun on helpompia reittejä. Näyttää siltä, ​​​​että tekniikka on marssinut pitkälle sen pisteen ohi, jossa aurinkoenergian savupiiput saattavat olla käyttökelpoisia, mutta kuka tietää! Ehkä jonain päivänä joku, jolla on paljon rahaa ja joka pitää megaprojekteista, saattaa tehdä niistä jälleen todellisuutta.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/