Solskorsteiner: levedyktig energiløsning eller mye varmluft?

Vi tenker på at kraften vi genererer kommer fra alle disse forskjellige typene kilder. Olje, gass, kull, kjernekraft, vind... så variert! Og likevel kommer de alle fundamentalt ned på å flytte en gass gjennom en turbin for å faktisk spinne opp en generator og lage litt juice. Til og med noen solcelleanlegg fungerte på denne måten, og brukte solens energi til å varme opp vann til damp for å spinne noen blader og holde lysene på.

Et solenergitårn fungerer også etter disse grunnleggende prinsippene, men i en ganske unik konfigurasjon. Det er ikke siden begynnelsen av den industrielle tidsalder at menneskeheten har gått rundt og bygget mange store skorsteiner, og hvis denne teknologien gir god mening, kan vi ha termin igjen. La oss finne ut hvordan det fungerer, og om det er verdt alt trøbbelet, eller om det bare er en haug med varm luft.

Du spinner meg rett opp, baby, rett opp

Konseptet med et solenergi tårn er relativt enkelt å forstå. Tanken er å lage en stor drivhusstruktur som omgir en høy vertikal skorstein. Når solenergi passerer gjennom glasset i drivhuset, varmer den opp luften inne samt gulvet og annet innhold. Siden drivhuset stort sett ikke er helt åpent for atmosfæren, kan ikke varmen uten videre forsvinne ved konveksjon, og luften inne har derfor en tendens til å bli varmere enn omgivelsestemperaturen. Altså bortsett fra skorsteinen. Etter hvert som luften under drivhuset blir varmere, blir den mindre tett, og dermed på grunn av oppdriftskrefter ønsker den å reise oppover, og eneste utvei er via skorsteinen. Det er dermed mulig å installere turbiner i bunnen av skorsteinen for å fange energi fra denne luften når den beveger seg opp og ut av tårnet.

Utover enkel kraftproduksjon, tilbyr solenergitårnet også et visst potensial for energilagring, omtrent som en vannkraftdam. Solen kan brukes til å varme opp luften under drivhuset, men den luften trenger ikke umiddelbart slippes gjennom skorsteinen. Den kan lagres en stund før den føres gjennom turbinene og opp i stabelen. Noen konsepter foreslår å forbedre lagringsevnen ytterligere ved å legge til store vanntanker som termiske synker under drivhuset. Men som all termisk lagring er den tidsbegrenset, ettersom luften i drivhuset begynner å miste energi når solen går ned og omgivelsestemperaturen synker.

Enkel konstruksjon forteller oss at den potensielle kraftutgangen først og fremst er avhengig av hvor mye varm luft du har for å snu turbinen, og hvor mye du kan få den i bevegelse. Dermed vil et større drivhusoppsamlerområde ha mer kraftpotensial. Det samme vil en høyere skorstein, som vil skape en større trykkforskjell mellom den varme luften på bakkenivå og den kjøligere omgivelsesluften på toppen. Som du kanskje forestiller deg, er det ikke en enorm mengde energi pakket inn i luften som nettopp har vært varmet opp litt ved solen. Derfor, for å få betydelig produksjon, vil du ha en stor oppsamler og en enorm skorstein. Hvis du lurer på skala, bør du vurdere mange hundre meter høye skorsteiner og drivhus målt i kvadratkilometer.

Som en guide, ett foreslått prosjekt i Vest-Australia lovet å generere 200 MW kraft. Avveiningen? Det involverte et 1 km høyt tårn og en samler på 10 km i diameter, som skulle bygges til en pris av 1.67 milliarder dollar. Ingeniørteamet bak ideen, Schlaich Bergermann og Partner, bemerket at solenergi-oppstrømstårn egentlig bare gir mening i disse massive skalaene. Mindre installasjoner er ikke kostnadskonkurransedyktige med solcellepaneler, men større kan være det. Store anlegg lager nok strøm til å kompensere for de enorme byggekostnadene, og løpende vedlikehold er billig, da det egentlig bare innebærer å holde turbinene og generatoren i gang. Det er for eksempel ingen skitne paneler å rengjøre.

Stort sett har solenergitårnene forblitt stort sett konseptuelle, med få virkelige prosjekter bygget. Det beste eksemplet på et faktisk solenergi tårn var en småskala innsats bygget i Manzanares, en lokalitet sør for Madrid, Spania i 1982. Den ble bygget for en effekt på 50 kW, og ment å fungere i bare 3 år. Den løp i 7 år til slutt, før den kollapset i 1989 på grunn av stormvind og korroderte fyrtråder som holdt oppe det 194 meter høye tårnet. Skorsteinen ble sammenkoblet med en oppsamler med en diameter på 244 meter, ved å bruke en kombinasjon av glass- og plastmembraner for å lage drivhuset.

Nylig har andre pilotprosjekter eksperimentert med teknologien. Forskere i Botswana eksperimenterte med en småskala konstruksjon på bare 22 meters høyde med en liten samler med en diameter på 15 meter. Landet har i stedet sett på fotovoltaiske og konsentrerte solenergikonsepter siden.

Kinesisk innsats kom litt lenger, men ikke mye. I Jinshawan ble det bygget et soltårn i et prosjekt på 200 millioner dollar i ørkenland tilbake i 2010. Den kombinerte generering av solenergi med en spesiell luftinngangsdør som også lot den fange opp kraft fra rådende vind. Store planer var å se bygget utvides i flere faser for til slutt å generere 27.5 megawatt, men det kom aldri i nærheten. Den oppnådde bare 200 kilowatt, og ble plaget av glasspaneler som knuste i drivhussamleren. Den skulle opprinnelig ha en 200 meter høy skorstein, men en flyplass i nærheten gjorde at den bare kunne bygges til 50 meter i stedet. Dette begrenset i stor grad trykkforskjellen som var tilgjengelig for å generere kraft fra den oppvarmede luften. Prosjektet fortsatte i flere år, men har gjort lite inntrykk.

Solenergi tårn er et interessant konsept, for å være sikker. De er avhengige av enkel fysikk og er enkle å forstå. Men for å generere meningsfull kraft, krever de enorme landområder og utrolig høye tårn. De byr på et stort antall utfordringer, mange av dem er rett og slett relatert til konstruksjon og arealbruk, og kommer med mange ukjente.

Til sammenligning har vi nå lært hvordan vi fester solcellepaneler på alle flate overflater som blir brukt, og er i stand til å generere enorme mengder kraft via den ruten. Pokker, de er jevne stikker dem på vann nå. Få regjeringer eller bedrifter ønsker å akseptere et kraftproduksjonsprosjekt som involverer bygging i massiv skala når det er enklere veier å gå. Det ser ut til at teknologien har marsjert langt forbi punktet der skorsteiner med solenergi kan være levedyktige, men hvem vet! Kanskje en dag kan noen med mye penger og sans for megaprosjekter gjøre et til virkelighet igjen.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/