اختيار موقع البناء ليس من قبيل الصدفة. الصحراء والشمس مفهومان لا ينفصلان. لطالما جذبت الصحاري أي شركات جادة متخصصة في مجال الطاقة الشمسية مثل المغناطيس. لهذا السبب ، لم تمر الصحراء في أريزونا مرور الكرام من قبل متخصصي "الطاقة الشمسية" المعروفين. في ولاية أريزونا تستعد EnviroMission لإحياء فكرتها الطموحة لتطوير محطة طاقة شمسية قوية ، والتي تُعرف بالفعل باسم برج الطاقة الشمسية.
الفكرة التي يقوم عليها بناء مثل هذا الهيكل بسيطة للغاية. تضيء أشعة الشمس وتسخن منطقة معينة من السطح عند أسفل البرج ، وهذه المنطقة مغطاة بمادة عازلة للحرارة خاصة. هو نفسه مثل دفيئة كبيرة جدا. يميل الهواء المسخن في هذا "الدفيئة" إلى الأعلى ، ويتدفق إلى الفتحة الوحيدة في هذا الطلاء ، والموجودة في المركز. في هذا المكان عند قاعدة البرج الشمسي توجد التوربينات ، والتي تولد الطاقة الكهربائية بسبب التدفقات الصاعدة بشكل طبيعي للهواء الساخن.
من الصعب جدًا التعامل مع هذا النظام على محمل الجد حتى يتم إجراء جميع الحسابات اللازمة المتعلقة باختلاف درجة الحرارة وزيادة حجم الهيكل بأكمله عدة مرات. هذا هو بالضبط ما فعله المطورون الأستراليون. إذا وضعت هيكلًا مشابهًا في الصحراء ، حيث تصل درجة حرارة السطح خلال النهار إلى 40 درجة وما فوق ، وأضفت أيضًا إلى هذا تأثير "تأثير الاحتباس الحراري" الناتج بشكل مصطنع ، فإن درجة حرارة الهواء في مثل هذا الخزان ستصل بالفعل 80-90 درجة مئوية. لذلك ، يبقى فقط رفع حجم خزان الدفيئة حول البرج الشمسي إلى دائرة نصف قطرها عدة مئات من الأمتار من أجل الحصول على كمية كبيرة من الهواء الساخن بدرجة كافية.
قد يكون من المفيد زيادة ارتفاع البرج الشمسي إلى ارتفاع عدة مئات من الأمتار (بينما يعني كل 100 متر بعيدًا عن سطح الصحراء انخفاضًا في درجة الحرارة المحيطة بمقدار درجة واحدة مئوية). وكلما زاد الاختلاف في درجات الحرارة ، زادت قوة البرج الشمسي الذي "يسحب" الهواء الساخن من قاع المخزن ، وكلما زادت الطاقة التي ستكون توربيناتها قادرة على إنتاجها.
تكمن مزايا مصادر الطاقة هذه على السطح:
• نظرًا لأن برج الطاقة الشمسية يعمل باختلاف درجات الحرارة وليس حسب درجة الحرارة المطلقة ، فسيكون قادرًا على مواصلة عمله في أي طقس.
• بما أن التربة تسخن بدرجة كافية أثناء النهار ، فهناك ما يكفي من الحرارة المتبقية لمواصلة العمل ليلاً.
• نظرًا لأن موقع التربة الجافة الساخنة هو الأنسب لبناء برج ، فمن الممكن بناء محطة توليد الطاقة هذه في منطقة عديمة الفائدة إلى حد ما في وسط الصحراء.
• لن يتطلب البرج الشمسي فعليًا أي صيانة بخلاف الفحص العرضي و / أو إصلاحات طفيفة للتوربينات. البرج "يعمل فقط" من بداية بنائه حتى لحظة وجود الهياكل التي يتكون منها البرج.
• لا تحتاج محطة توليد الكهرباء هذه إلى مواد أولية لتعمل - لا يورانيوم ولا فحم ولا شيء سوى أشعة الشمس والهواء ، وهي وفيرة في أي صحراء.
• برج الطاقة الشمسية هو إنتاج خالٍ تمامًا من النفايات ، ولا ينبعث منه أي ملوثات في الغلاف الجوي للأرض ، بالإضافة إلى الهواء الدافئ. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام مناطق معينة من "الدفيئة" للغرض المقصود منها لزراعة مجموعة متنوعة من النباتات فيها.
من الجدير بالذكر أن هذه التكنولوجيا معروفة جيدًا ، حيث يعمل الناس في مثل هذه المشاريع منذ أكثر من قرن. لذلك ، في عام 1980 ، أقام المهندسون الإسبان برج اختبار ارتفاعه 256 مترًا ، حيث تحرك الهواء الساخن إلى أعلى عبر التوربينات. ولد هذا البرج الكهرباء لمدة 7 سنوات ، وبعد ذلك دمرته عاصفة. في هذا الصدد ، فإن مسألة ليس إمكانية التنفيذ ، ولكن التكاليف المرتفعة للمشروع ، أصعب بكثير. لتوليد كميات كبيرة من الكهرباء ، يلزم وجود منشأة ضخمة ، وتتطلب الهياكل الكبيرة جدًا استثمارات رأسمالية كبيرة جدًا.
تبلغ تكلفة البناء ، وفقًا للمطورين الأستراليين ، حوالي 750 مليون دولار. ومن المتوقع أن تصل كفاءة الطاقة لمحطة الطاقة هذه إلى 60٪ ، مما يجعل مثل هذا الشيء أكثر موثوقية وكفاءة من العديد من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، من المعروف بالضبط أين سيتم توجيه الطاقة التي تنتجها محطة الطاقة هذه. منذ وقت ليس ببعيد ، وقعت EnviroMission اتفاقية تعاون مع إدارة الطاقة في جنوب كاليفورنيا (المشتريات المسبقة للطاقة الكهربائية لمدة 30 عامًا). بناءً على نتائج النمذجة المالية ، فإن بناء مثل هذا البرج سيؤتي ثماره في غضون 11 عامًا فقط ، وقد تم تصميمه لعمر خدمة يبلغ 80 عامًا. إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، يمكن أن يبدأ برج الطاقة الشمسية في نقل الكهرباء إلى المنازل الأمريكية في وقت مبكر من عام 2015.
مشروع بديل
لكن البرج الشمسي لديه بالفعل منافسون. نحن نتحدث عن محطة طاقة ذات قدرة أكبر - تصل إلى 1,5 جيجاوات. ظهرت معلومات عنها في Runet في مايو 2014. يُذكر أن شركة Clean Wind Energy قد استأجرت بالفعل قطعة أرض لبناء ذريتها. في الوقت نفسه ، نتحدث أيضًا عن برج يعمل عن طريق توليد الرياح الاصطناعية لتوليد الكهرباء. تشير مصادر مختلفة إلى ارتفاع مختلف للهيكل ، والذي يتراوح من 675 إلى 900 متر (وهو أعلى بـ 400 متر من ناطحة سحاب Empire States Building الشهيرة).
في قاعدة البرج الشمسي الضخم ، سيتم وضع 120 توربينًا كبيرًا جدًا في وقت واحد ، بالإضافة إلى مضخات عالية الأداء مصممة لنقل أكثر من 11 مليار لتر من المياه المتداولة. بمجرد بدء التشغيل ، سيكون للبرج الشمسي الصحراوي ناتج طاقة ضخم ، والذي يمكن مقارنته بالطاقة من محطة طاقة كهرومائية عالية الأداء أو توربينات الرياح التي يتم تركيبها على مساحة 40 ألف هكتار.
طرح فيليب كارلسون مبدأ تشغيل برج الطاقة هذا في الستينيات من القرن العشرين. ومع ذلك ، في تلك السنوات ، لم يكن هناك ببساطة أي أموال يمكن تخصيصها لتنفيذ مثل هذا المشروع. وفقًا للبيانات المتاحة ، تبلغ تكلفة بناء محطة الطاقة هذه في صحراء أريزونا أكثر من 60 مليار دولار. في الوقت نفسه ، يمكن أن يؤدي إنشاء مثل هذا البرج إلى رفع طاقة الرياح الأمريكية إلى مستوى جديد تمامًا ، وستكون الطاقة التي ينتجها البرج هي الأنظف في العالم وستتيح للشركة جني الكثير من المال من إنتاجه .
الفكرة الرئيسية ، بخلاف مشروع EnviroMission ، تتضمن حركة الهواء ليس من الأسفل إلى الأعلى ، ولكن من الأعلى إلى الأسفل. الفكرة هي رش الماء على قمة البرج ، مما يتسبب في تبريد الهواء الساخن والاندفاع نحو الأرض. بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى سفح البرج ، يجب أن تصل سرعته إلى 90 كم / ساعة ، وهي ظروف مثالية لتشغيل التوربينات. مثل هذا البرج له مميزاته على طاقة الرياح والطاقة الشمسية القياسية. ستكون المحطة قادرة على العمل نهارا وليلا دون مشاكل ، كما أن تشغيلها لا يتطلب رياحا مستمرة وأشعة الشمس ، ولا تحتاج حتى إلى نفض الغبار عنها ، كما هو الحال مع الألواح الشمسية المثبتة في الصحراء ، من أجل إبقائها في الداخل ظرف العمل. سيستمر البرج في توليد الكهرباء طالما بقي الهواء دافئًا ، وهو أمر مرجح جدًا في الصحراء الحارة. سيعمل توليد الكهرباء نفسه من إنتاج طاقته: سيتم إنفاق حوالي 11٪ من الكهرباء على ضخ المياه إلى أعلى البرج ، بينما سيتم جمع حوالي من الماء في قاعه.
أكبر محطة طاقة شمسية حرارية عاملة في العالم في صحراء موهافي بكاليفورنيا
المنافسين في شكل محطات الطاقة النووية
تمتلك الأبراج الشمسية منافسًا حقيقيًا وقويًا للغاية في شكل محطات الطاقة النووية "القديمة الجيدة". بعد انقطاع دام 30 عامًا ، قررت الحكومة الأمريكية استئناف البناء. تخصص الإدارة الرئاسية الأمريكية 6,5 مليار دولار لبناء محطة جديدة للطاقة النووية. يُذكر أن محطة جديدة للطاقة النووية يجب أن تظهر في ولاية جورجيا ، حيث تعمل محطة فوغتل للطاقة النووية بالفعل.
في عام 2010 ، وقعت السلطات الأمريكية وممثلو شركة الطاقة الجنوبية اتفاقية لبناء وحدات جديدة لمحطة الطاقة النووية هذه.
تم تسليم الوحدة الأخيرة ، الرابعة ، للعميل في خريف عام 4. الآن نحن نتحدث عن بناء محطة طاقة نووية جديدة من الصفر. سيتم تقسيم المبلغ المخصص لبناءه بين شركة الطاقة Southern Georgia Power و Oglethorpe Power Corporation والحكومة البلدية في جورجيا. يُذكر أن Oglethorpe و Georgia Power استلمتا الدفعة الأولى لهذا المشروع في 2013 فبراير 19.
مصادر المعلومات:
http://www.facepla.net/index.php/the-news/energy-news-mnu/1509-solar-plant
http://radiomaster.ru/reviews/view/208
http://gearmix.ru/archives/11823
http://pronedra.ru/alternative/2014/05/06/energiy-arizona-proekt
http://pronedra.ru/atom/2014/02/19/aes-ssha