Coșuri solare: soluție energetică viabilă sau mult aer cald?

Ne gândim la puterea pe care o generăm ca provenind din toate aceste tipuri diferite de surse. Petrol, gaz, cărbune, nuclear, vânt... atât de variat! Și totuși, toate se rezumă fundamental la mutarea unui gaz printr-o turbină pentru a învârti efectiv un generator și a face niște suc. Chiar și unele plante solare au funcționat în acest fel, folosind energia soarelui pentru a încălzi apa în abur pentru a învârti unele lame și a menține luminile aprinse.

Un turn solar cu curent ascendent funcționează și pe aceste principii de bază, dar într-o configurație destul de unică. Nu din zorii erei industriale omenirea a construit o mulțime de coșuri mari și, dacă această tehnologie are sens, ne-ar putea datora din nou. Să aflăm cum funcționează și dacă merită toată fanfara sau dacă este doar o grămadă de aer cald.

Tu mă învârti, iubito, sus

Conceptul de turn solar cu curent ascendent este relativ simplu de înțeles. Ideea este de a crea o structură mare de tip seră înconjurând un coș de fum vertical înalt. Pe măsură ce energia solară trece prin sticla serei, ea încălzește aerul din interior, precum și podeaua și alte conținuturi. Deoarece sera, în general, nu este complet deschisă la atmosferă, căldura nu poate trece cu ușurință prin convecție și astfel aerul din interior tinde să devină mai fierbinte decât temperatura ambiantă. Adică, cu excepția coșului de fum. Pe măsură ce aerul de sub seră se încălzește, devine mai puțin dens și, astfel, din cauza forțelor de flotabilitate, dorește să călătorească în sus, iar singura cale de ieșire este prin coșul de fum. Astfel, este posibil să instalați turbine la baza coșului de fum pentru a capta energia din acest aer pe măsură ce se deplasează în sus și în afara turnului.

Dincolo de simpla generare de energie, turnul solar cu curent ascendent oferă și un potențial de stocare a energiei, la fel ca un baraj hidroelectric. Soarele poate fi folosit pentru a încălzi aerul de sub seră, dar acel aer nu trebuie lăsat imediat să treacă prin coș. Poate fi depozitat ceva timp înainte de a-l trece prin turbine și în sus pe stivă. Unele concepte propun să îmbunătățească și mai mult capacitatea de stocare prin adăugarea de rezervoare mari de apă ca chiuvete termice sub seră. Cu toate acestea, ca orice stocare termică, este limitată în timp, deoarece aerul din seră începe să piardă energie atunci când soarele apune și temperatura ambientală scade.

Ingineria simplă ne spune că puterea potențială de ieșire se bazează în primul rând pe cât de mult aer cald aveți pentru a transforma turbina și cât de mult o puteți pune în mișcare. Astfel, o suprafață mai mare a colectorului cu seră va avea mai mult potențial de putere. La fel va fi și un coș de fum mai înalt, care va crea o diferență de presiune mai mare între aerul cald la nivelul solului și aerul ambiental mai rece din partea de sus. După cum vă puteți imagina, nu există o cantitate imensă de energie în aer care tocmai a fost s-a incalzit putin de soare. Astfel, pentru a obține o producție semnificativă, ați dori un colector imens și un coș de fum uriaș. Dacă vă întrebați despre scară, ați dori să luați în considerare coșurile de fum de multe sute de metri înălțime și sere măsurate în kilometri pătrați.

Ca un ghid, un proiect propus în Australia de Vest a promis că va genera 200 MW de putere. Compartimentul? A implicat un turn înalt de 1 km și un colector de 10 km în diametru, care urma să fie construit la un cost de 1.67 miliarde de dolari. Echipa de ingineri din spatele ideii, Schlaich Bergermann și Partner, a remarcat că turnurile solare cu curent ascendent au sens doar la aceste scale masive. Instalațiile mai mici nu sunt competitive cu panourile solare fotovoltaice, dar cele mai mari pot fi. Instalațiile mari produc suficientă putere pentru a compensa costurile uriașe de construcție, iar întreținerea continuă este ieftină, deoarece de fapt implică doar menținerea turbinelor și a generatorului în funcțiune. Nu există panouri murdare de curățat, de exemplu.

În general, turnurile solare cu curent ascendent au rămas în mare parte conceptuale, cu puține proiecte construite în lumea reală. Cel mai bun exemplu de turn solar cu curent ascendent real a fost un efort la scară mică construit în Manzanares, o locație la sud de Madrid, Spania, în 1982. A fost construit pentru o putere de 50 kW și intenționat să funcționeze doar 3 ani. A funcționat timp de 7 ani în cele din urmă, înainte de a se prăbuși în 1989 din cauza vântului de furtună și a cablurilor corodate care susțin turnul de 194 de metri. Coșul de fum a fost asociat cu un colector cu diametrul de 244 de metri, folosind o combinație de membrane de sticlă și plastic pentru a crea sera.

Mai recent, alte proiecte pilot au experimentat tehnologia. Cercetătorii din Botswana au experimentat cu o construcție la scară mică, de doar 22 de metri înălțime, cu un colector mic cu diametrul de 15 metri. În schimb, țara s-a uitat la concepte de energie fotovoltaică și solară concentrată de atunci.

Eforturile chineze au mers puțin mai departe, dar nu cu mult. În Jinshawan, un proiect de 200 de milioane de dolari a presupus construirea unui turn solar pe terenuri deșertice înapoi în 2010. A combinat generarea de curent ascendent solar cu o ușă specială de intrare a aerului care i-a permis să capteze puterea și de la vânturile predominante. Planurile mari erau de a vedea construcția extinsă în mai multe faze pentru a genera în cele din urmă 27.5 megawați, dar nu s-a apropiat niciodată. A atins doar 200 de kilowați și a fost afectat de panourile de sticlă care se spargeau în colectorul cu efect de seră. Inițial trebuia să aibă un coș de fum înalt de 200 de metri, dar un aeroport din apropiere a însemnat că ar putea fi construit doar la 50 de metri. Acest lucru a limitat foarte mult diferența de presiune disponibilă pentru a ajuta la generarea energiei din aerul încălzit. Proiectul a continuat de cativa ani, dar a făcut puțină impresie.

Turnurile solare cu curent ascendent sunt un concept interesant, desigur. Se bazează pe fizică simplă și sunt ușor de înțeles. Cu toate acestea, pentru a genera o putere semnificativă, au nevoie de suprafețe uriașe de pământ și turnuri incredibil de înalte. Ele ridică un număr mare de provocări, dintre care multe sunt pur și simplu legate de construcție și utilizarea terenului și vin cu o mulțime de necunoscute.

În comparație, acum am învățat cum să lipim panouri solare pe fiecare suprafață plană care este disponibilă și suntem capabili să generăm cantități uriașe de putere prin această rută. La naiba, sunt egali lipindu-le acum pe apa. Puține guverne sau întreprinderi ar dori să accepte un proiect de generare a energiei care implică construcția la scară masivă, atunci când există rute mai ușor de parcurs. Se pare că tehnologia a trecut cu mult peste punctul în care coșurile solare cu curent ascendent ar putea fi viabile, dar cine știe! Poate într-o zi, cineva cu o mulțime de bani și un gust pentru megaproiecte ar putea să facă din unul din nou realitate.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/