太陽熱煙突: 実行可能なエネルギー ソリューションか、それとも大量の熱風か?

私たちは、自分たちが生み出す電力はさまざまな種類の源から来ていると考えています。石油、ガス、石炭、原子力、風力…非常に多様です。しかし、それらはすべて、基本的には、ガスをタービンに通して実際に発電機を回転させ、ジュースを作ることに帰着します。一部の太陽光発電所でもこのように動作し、太陽のエネルギーを利用して水を加熱して蒸気にし、ブレードを回転させて照明を点灯し続けました。

太陽上昇気流タワーもこれらの基本原理に沿って機能しますが、かなりユニークな構成となっています。人類が大きな煙突をたくさん建設するようになったのは産業時代の幕開け以来であり、もしこの技術が理にかなっていれば、再び人類がそうなる日が来るかもしれない。それがどのように機能するのか、そしてそれがすべての暴言を吐く価値があるのか​​、それとも単なる熱風なのかを調べてみましょう。

ユー・スピン・ミー・ライト・アップ、ベイビー、ライト・アップ

太陽上昇気流タワーの概念は比較的簡単に理解できます。このアイデアは、高い垂直煙突を囲む大きな温室タイプの構造物を作成することです。太陽エネルギーが温室のガラスを通過すると、内部の空気だけでなく床やその他の内容物も加熱されます。温室は一般的に完全に大気に開放されていないため、対流によって熱が伝わりにくく、内部の空気が周囲温度よりも高くなる傾向があります。つまり、煙突を除いて。温室の下の空気は暖かくなるにつれて密度が低くなり、浮力により上向きに移動しようとしますが、唯一の出口は煙突を経由することです。したがって、煙突の基部にタービンを設置して、この空気が塔を上って出ていくときにそこからエネルギーを取り込むことが可能です。

太陽上昇気流タワーは、単純な発電を超えて、水力発電ダムと同様に、エネルギー貯蔵の可能性も提供します。太陽を利用して温室の下の空気を加熱することもできますが、その空気をすぐに煙突に通す必要はありません。タービンを通過して煙突に上がる前に、しばらく保管することができます。いくつかのコンセプトでは、温室の下にサーマルシンクとして大型の水タンクを追加することで、貯蔵能力をさらに向上させることが提案されています。ただし、他の蓄熱と同様に、太陽が沈み、周囲の温度が低下すると、温室内の空気がエネルギーを失い始めるため、時間制限があります。

単純な工学的には、潜在的な出力は主に、タービンを回すためにどれだけの暖かい空気が必要か、そしてどれだけタービンを動かすことができるかに依存していることがわかります。したがって、温室コレクター領域が大きければ大きいほど、より多くの電力を供給できる可能性があります。煙突が高くなると、地上の熱い空気と上部の冷たい外気との間に大きな圧力差が生じます。ご想像のとおり、空気中には大量のエネルギーが詰め込まれているわけではありません。 少し暖かくなった 太陽のそばで。したがって、大きな出力を得るには、巨大なコレクターと巨大な煙突が必要になります。規模について疑問がある場合は、高さ数百メートルの煙突や平方キロメートル単位の温室を考慮するとよいでしょう。

ガイドとして、 西オーストラリア州で提案されたプロジェクトの 1 つ 200MWの電力を生成すると約束した。トレードオフは？この計画には、高さ 1 km の塔と直径 10 km のコレクターが含まれ、1.67 億 XNUMX 万ドルの費用をかけて建設されました。このアイデアの背後にあるエンジニアリングチーム、シュライヒ・バーガーマンとパートナーは、太陽上昇気流タワーは実際にはこのような大規模なスケールでのみ意味があると述べました。小型の設備では太陽光発電パネルとコスト競争力がありませんが、大型の設備では競争力がある可能性があります。大規模な施設は巨額の建設費を相殺するのに十分な電力を生成し、実際にはタービンと発電機を稼働し続けるだけで済むため、継続的なメンテナンスは安価です。たとえば、汚れたパネルを掃除する必要はありません。

概して、太陽上昇気流タワーは概念的なものにとどまっており、実際に建設されたプロジェクトはほとんどありません。実際の太陽上昇気流塔の最良の例は、 マンサナレスで構築された小規模な取り組み1982 年にスペインのマドリード南部にあるこの発電所は、出力 50 kW で建設され、わずか 3 年間の運転を予定していました。最終的に 7 年間稼働しましたが、1989 年に暴風と高さ 194 メートルの塔を支えている支線の腐食により倒壊しました。煙突は直径 244 メートルのコレクターと組み合わされ、ガラスとプラスチックの膜を組み合わせて温室を作りました。

最近では、他のパイロット プロジェクトがこのテクノロジーを実験しています。ボツワナの研究者らは、直径22メートルの小さなコレクタを備えた、高さわずか15メートルの小規模な建造物で実験を行った。それ以来、この国は代わりに太陽光発電と集中太陽光発電の概念に目を向けるようになりました。

中国の取り組みは少し前進したが、それほど大きな前進ではなかった。金沙湾では、200億ドルのプロジェクトにより、砂漠の土地に太陽光発電タワーが建設されました。 バック2010で。太陽光による上昇気流の生成と特別な空気入口ドアを組み合わせて、卓越風からの電力も取り込むことができます。大きな計画では、建設を複数のフェーズに分けて拡張し、最終的には 27.5 メガワットを生成する予定でしたが、それには届きませんでした。達成した出力はわずか200キロワットで、温室コレクターのガラスパネルが割れるというトラブルに見舞われた。当初は高さ 200 メートルの煙突が設置される予定でしたが、近くに空港があるため、代わりに 50 メートルまでしか建設できませんでした。これにより、加熱された空気から電力を生成するために利用できる圧力差が大幅に制限されました。プロジェクトは続いた 数年間、しかしほとんど印象に残っていません。

確かに、太陽上昇気流タワーは興味深いコンセプトです。これらは単純な物理学に基づいており、理解しやすいです。しかし、有意義な電力を生成するには、広大な土地と信じられないほど高い塔が必要です。これらは非常に多くの課題を引き起こしますが、その多くは単純に建設と土地利用に関連しており、不明な点が非常に多くあります。

それに比べて、私たちは現在、空いているすべての平らな面にソーラーパネルを貼り付ける方法を学び、発電できるようになりました。 そのルートを経由する膨大な電力。へー、彼らは互角だよ 今すぐ水の上に貼り付けます。 より簡単なルートがあるのに、大規模な建設を伴うパイ・イン・ザ・スカイの発電プロジェクトを受け入れたいと思う政府や企業はほとんどないだろう。技術の進歩は、太陽上昇気流の煙突が実現可能になる段階をはるかに超えているようですが、それは誰にもわかりません。もしかしたら、いつか、莫大な資金とメガプロジェクトの趣味を持つ誰かが、再びメガプロジェクトを実現してくれるかもしれない。

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/