211service.com
Solvarmeteknologi giver udfordringer for det tørkeramte Californien
Californiens ambitiøse mål om at få en tredjedel af sin elektricitet fra vedvarende energikilder inden 2030 bliver testet af dets tørreste år nogensinde, en del af en flerårig tørke, der alvorligt belaster vandforsyningen. Statsplanen er stærkt afhængig af solvarmeteknologi, men denne type solenergi forbruger også typisk enorme mængder vand.
Tørre kraft : Ved Ivanpah-solvarmeværket i en ørken i Californien er et tårn oplyst med koncentreret sollys fra tusindvis af spejle.
Tørken tvinger allerede udviklere af solvarmekraftværker til at bruge alternative kølemetoder for at reducere vandforbruget. Dette vil både øge omkostningerne og mindske elproduktionen, især i sommermånederne, hvor efterspørgslen efter el er høj. Adskillige forskergrupper over hele landet er ved at udvikle måder at reducere disse omkostninger og undgå reduktioner i effekt.
Solvarmekraftværker bruger store felter af spejle til at koncentrere sollys og opvarme vand, hvilket producerer damp, der roterer kraftværksturbiner. Værktøjer kan lide dem, fordi deres effekt er meget mindre variabel end strøm fra solcellepaneler (se BrightSource skubber frem på et andet massivt solvarmeanlæg og skarpere computermodeller baner vejen for mere vindkraft).
Ulemperne er, at solvarmeanlæg genererer store mængder spildvarme, og de bruger meget vand til afkøling, hvilket normalt sker ved at fordampe vand. Solvarmeanlæg kan forbruge dobbelt så meget vand som kraftværker med fossilt brændstof, og et nyligt foreslået solvarmeprojekt ville have forbrugt omkring 500 millioner gallons vand om året.
En teknologi kaldet tørkøling, som er begyndt at dukke op i kraftværker inden for de sidste 10 år eller deromkring, kan reducere dette vandforbrug med 90 procent. I stedet for at fordampe vand for at afkøle anlægget, holder teknologien vandet inde i et lukket system. Mens det afkøler kraftværket, opvarmes vandet og cirkuleres derefter gennem enorme, otte etagers køletårne, der fungerer meget som radiatoren i en bil.
Tørkøleteknologi koster fra to en halv til fem gange mere end konventionelle fordampningskølesystemer. Og det fungerer ikke godt på varme dage, hvilket nogle gange tvinger kraftværksoperatører til at skære ned på elproduktionen. Om sommeren kan dette reducere elproduktionen med 10 til 15 procent, siger Jessica Shi , en teknisk programleder ved Electric Power Research Institute. På ekstremt varme dage kan elproduktionen reduceres endnu mere end det.
En tilgang til at løse dette problem er at overdimensionere kølesystemet, så det kan levere nok køling selv på varme dage. Det er den tilgang, som udviklerne af Californiens nye Ivanpah solvarmeanlæg har taget, som er ved at starte produktionen (se Verdens største solvarmekraftværk leverer strøm for første gang). Men det øger omkostningerne ved et i forvejen dyrt system.
Mere end et dusin forskningsgrupper finansieret af Electric Power Research Institute og National Science Foundation udvikler måder at undgå de nuværende problemer med tørkøleteknologi. Et projekt bruger et konventionelt fordampningskølesystem, men fanger vanddampen for at genbruge det. Andre arbejder på at forbedre effektiviteten af tørre køletårne, så de kan gøres mindre og billigere. En tredje tilgang er at bruge nanopartikler i kølevæsken for at forbedre dens evne til at absorbere varme. Og nye designs, der forbedrer luftcirkulationen, kan reducere størrelsen og omkostningerne ved køletårne.
Den tørke og vandmangel, som Californien gennemgår, vil øge omkostningerne forbundet med solvarmeenergi, men de vil sandsynligvis ikke bringe spredningen af teknologien til at stoppe. Mens tørkøling koster langt mere end konventionel vandkøling, tegner den sig for en relativt lille del af de samlede omkostninger ved et anlæg - omkring fem procent af omkring 2 milliarder dollars.