برج الطاقة الشمسية

(تم التحويل من Solar power tower)
هذا المقال هو عن تصميم خاص للطاقة الشمسية الحرارية باستخدام المرايا. إذا كنت تريد الأداة الفلكية واستخدامات أخرى للمصطلح، انظر برج شمسي (توضيح). إذا كنت تريد هياكل شاهقة أخرى تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية، انظر برج طاقة (توضيح).
أبراج تركيز الطاقة الشمسية:
  • أعلى: أبراج الطاقة الشمسية في منشأة إيڤانپاه، وهي أكبر محطة طاقة شمسية حرارية في العالم تقع في صحراء موهاڤى، جنوب شرق كاليفورنيا.
  • وسط: PS10، أول برج طاقة شمسية تجاري في العالم في الأندلس، إسپانيا (يسار) ومحطة أشاليم للطاقة في النقب، إسرائيل (يمين).
  • أسفل: برج ثميس للطاقة الشمسية في جبال الپرانس الشرقية، فرنسا (يسار) وبرج الطاقة الشمسية التجريبي الألماني يوليتش (يمين).

برج الطاقة الشمسية (solar power tower)، يُعرف أيضاً باسم محطة الطاقة ذات البرج المركزي أو محطة الطاقة ذات الناظم الشمسي، هو نوع من أنواع محطات الطاقة الشمسية يستخدم برجاً لاستقبال ضوء الشمس المركز. ويستخدم مجموعة من المرايا المسطحة المتحركة (تُسمى المرايا العاكسة) لتركيز أشعة الشمس على برج التجميع (الهدف). وتُعتبر أنظمة تركيز الطاقة الشمسية (CSP) حلاً عملياً للطاقة المتجددة النظيفة.[1]

استخدمت التصميمات المبكرة هذه الأشعة المركزة لتسخين الماء، واستخدمت البخار الناتج لتشغيل التوربينات. وقد ثُبت جدوى تصميمات أحدث تستخدم الصوديوم السائل، وتعمل حالياً أنظمة تستخدم الملح المنصهر (40% نترات الپوتاسيوم، 60% نترات الصوديوم) كسوائل تشغيل. تتميز هذه السوائل بسعة حرارية عالية، مما يسمح بتخزين الطاقة قبل استخدامها لغلي الماء لتشغيل التوربينات. يتيح تخزين الطاقة الحرارية لاستعادتها لاحقًا توليد الطاقة بشكل مستمر، أثناء سطوع الشمس، ولعدة ساعات بعد غروبها (أو حجبها بالغيوم).

التكلفة

In 2021, the US National Renewable Energy Laboratory (NREL) estimated the cost of electricity from concentrated solar with 10 hours of storage at $0.076 per kWh in 2021, $0.056 per kWh in 2030, and $0.052 per kWh in 2050.[2] In 2007, companies such as ESolar (then backed by Google.org) were developing cheap, low maintenance, mass producible heliostat components that were to reduce costs in the near future.[3] ESolar's design used large numbers of small mirrors (1.14 m2), to reduce costs for installing mounting systems such as concrete, steel, drilling, and cranes. In October 2017, an article in GreenTech Media suggested that eSolar ceased business in late 2016.[4]

Improvements in working fluid systems, such as moving from current two tank (hot/cold) designs to single tank thermocline systems with quartzite thermal fillers and oxygen blankets will improve material efficiency and reduce costs further.

التصميم

Ashalim Power Station, Israel, on its completion the tallest solar tower in the world
The decommissioned Solar Two in California
  • Some concentrating solar power (CSP) towers are air-cooled instead of water-cooled, to avoid using limited desert water[5]
  • Flat glass is used instead of the more expensive curved glass[5]
  • Thermal storage to store the heat in molten salt containers to continue producing electricity while the sun is not shining
  • Steam is heated to 500 °C (932 °F) to drive turbines that are coupled to generators which produce electricity
  • Control systems to supervise and control all the plant activity including the heliostat array positions, alarms, other data acquisition and communication.

Generally, installations use from 150 هكتار (1،500،000 m2) to 320 هكتار (3،200،000 m2).

In 2023, Australia's national science agency CSIRO tested a CSP arrangement in which tiny ceramic particles fall through the beam of concentrated solar energy, the ceramic particles capable of storing a greater amount of heat than molten salt, while not requiring a container that would diminish heat transfer.[6]

المخاوف البيئية

There is evidence that such large area solar concentrating installations can burn birds that fly over them. Near the center of the array, temperatures can reach 550 °C (1،022 °F) which, with the solar flux itself, is enough to incinerate birds. More distant birds' feathers can be scorched, leading to the eventual death of the bird. Ivanpah reported one bird scorching in every two minutes. Workers at the Ivanpah solar power plant call these birds "streamers", as they ignite in midair and plummet to the ground trailing smoke. During testing of the initial standby position for the heliostats, 115 birds were killed as they entered the concentrated solar flux. During the first 6 months of operations, a total of 321 birds were killed. After altering the standby procedure to focus no more than four heliostats on any one point, there have been no further bird fatalities. [7]

The Ivanpah Solar Power Facility is classified as a greenhouse gas emitter by the State of California because it has to burn fossil fuel for several hours each morning so that it can quickly reach its operating temperature.[8]

تطبيقات تجارية

Several companies have been involved in planning, designing, and building utility size power plants. There are numerous examples of case studies of applying innovative solutions to solar power. In a beam-down tower design, sunlight is reflected by heliostats towards an upper focal point at the top of the tower, then is reflected downwards to a receiver close to the ground.[9] The first commercial beam-down tower was the Yumen Xinneng 50 MW tower.[10]

تطبيقات جديدة

Pit Power Tower concept in Bingham Canyon mine

The Pit Power Tower[11][12] combines a solar power tower and an aero-electric power tower[13] in a decommissioned open pit mine. Traditional solar power towers are constrained in size by the height of the tower and closer heliostats blocking the line of sight of outer heliostats to the receiver. The use of the pit mine's "stadium seating" helps overcome the blocking constraint.

As solar power towers commonly use steam to drive the turbines, and water tends to be scarce in regions with high solar energy, another advantage of open pits is that they tend to collect water, having been dug below the water table. The Pit Power Tower uses low heat steam to drive the pneumatic tubes in a co-generation system. A third benefit of re-purposing a pit mine for this kind of project is the possibility of reusing mine infrastructure such as roads, buildings, and electricity.

أبراج الطاقة الشمسية

قائمة أبراج الطاقة الشمسية

الاسم المطور/المالك اكتمل البلد البلدة الارتفاع (م) الارتفاع (ق) المجمعات القدرة القصوى
المركبة
*(م.و.)		 إجمالي إنتاج
الطاقة سنوياً
(گ.و./س)
Dawn[14] Synhelion 2024 ألمانيا يوليتش 20 م 65.6 ق
نور إنرجي 1 أكوا پاور 2022 الإمارات العربية المتحدة سيح الدحل، دبي 262.44 م 861 ق
محطة أشاليم للطاقة مـِگاليم للطاقة الشمسية 2019 إسرائيل صحراء النقب 260 م 853 ق 50,600 121 م.و. 320
محطة ورززات للطاقة الشمسية الوكالة المغربية للطاقة المستدامة 2019 المغرب ورززات 250 م 820 ق 7,400 150 م.و. 500
Cerro Dominador Solar Thermal Plant[15] Acciona (51%) and Abengoa (49%) 2021 تشيلي Calama 250 م 820 ق 10,600 110 م.و.
Redstone Solar Thermal Power ACWA Power 2023 جنوب أفريقيا پوستماسبورپ، محافظة الكاپ الشمالي 100 MW[16]
Shouhang Dunhuang 100 MW Phase II[17] Beijing Shouhang IHW 2018 الصين شون‌هوانگ 220 م 722 ق 12,000 100 م.و. 390[18]
Qinghai Gonghe CSP[19] 2019 الصين گونگ‌خى 210 م 689 ق 50 م.و. 156.9
Khi Solar One أبنگوا 2016 جنوب أفريقيا Upington 205 م 673 ق 4,120 50 م.و. 180
Crescent Dunes Solar Energy Project SolarReserve 2016 الولايات المتحدة تونوپاه 200 م 656 ق 10,347 110 م.و. 500
Supcon Solar Delingha[20] Supcon Solar 2016 الصين ملينگ‌ها 200 م 656 ق 50 م.و. 146
Haixi 50 MW CSP Project[21] Luneng Qinghai Guangheng New Energy 2019 الصين هاي‌شي ژو 188 م 617 ق 4,400 50 م.و.
Hami 50 MW CSP Project[22][23] Supcon Solar 2019 الصين هامي 180 م 590 ق 50 م.و.
PS20 solar power plant Abengoa Solar 2009 إسپانيا Sanlúcar la Mayor 165 م 541 ق 1,255 20 م.و. 48
Gemasolar Thermosolar Plant Torresol Energy 2011 إسپانيا إشبيلية 140 م 460 ق 2,650 19.9 م.و. 80
Ivanpah Solar Power Facility (3 أبراج) BrightSource Energy 2014 الولايات المتحدة صحراء موهاڤي 139.9 م 459 ق 173,500 392 م.و. 650
Shouhang Dunhuang 10 MW Phase I[24] 2018 الصين دون‌هوانگ 138 م 453 ق 1,525[25] 10 م.و.
Sundrop Farms Aalborg CSP 2016 أستراليا پورت أوگوستا 127 م 417 ق 23,712[26] 1.5 م.و.
Dahan Power Plant[27] معهد الهندسة الكهربائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم 2012 الصين دهان 118 م 387 ق 100 1 م.و.
PS10 solar power plant Abengoa Solar 2007 إسپانيا Sanlúcar la Mayor 115 م 377 ق 624 11 م.و. 23.4
The Solar Project وزارة الطاقة الشمسية 1981 الولايات المتحدة صحراء موهاڤي 100 م 328 ق 1,818 لاحقاً 1,926 7 م.و، لاحقاً 10 م.و. na, demolished
Supcon Solar Delingha 10MW[28] (2 towers) Supcon Solar 2013 الصين دلينگ‌ها 100 م 328 ق 10 م.و.
المنشأة الوطنية لاختبار الطاقة الشمسية الحرارية وزارة الطاقة الأمريكية 1978 الولايات المتحدة Albuquerque, New Mexico 60 م 200 ق 1 م.و. (5-6 MWt) na, demonstrator
Jülich Solar Tower German Aerospace Center 2008 ألمانيا يوليتش 60 م 200 ق 2000 1.5 م.و. na, demonstrator
Greenway CSP Mersin Solar Tower Greenway CSP 2013 تركيا مرسين 60 م 200 ق 510 1 م.و. (5 MWt)
ACME Solar Tower[29] ACME Group 2011 الهند Bikaner 46 م 150 ق 14,280 2.5 و.و.
Sierra SunTower (2 برج) eSolar 2010 الولايات المتحدة صحراء موهاڤي 46 m 150 ft[30] 24,000 5 م.و. na, demolished
Jemalong CSP Pilot Plant[31] 2017 أستراليا Jemalong 5x 27 م 5x 89 ق 3,500 1.1 م.و. (6 MWt)


انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "The cost of Concentrated Solar Power fell by 47% between 2010 and 2019 | REVE News of the wind sector in Spain and in the world" (in الإنجليزية الأمريكية). 29 July 2020. Retrieved 2022-04-16.
  2. ^ "NREL Electricity Annual Technology Baseline (ATB)". National Renewable Energy Laboratory. 2021.
  3. ^ Google's Goal: Renewable Energy Cheaper than Coal November 27, 2007
  4. ^ Deign, Jason (12 October 2017). "Concentrated Solar Power Contender ESolar Goes AWOL". GreenTech Media. Retrieved 13 June 2019.
  5. ^ أ ب "FAQs". Brightsourceenergy.com. Retrieved 2019-09-28.
  6. ^ Houser, Kristin (12 November 2023). "Aussie scientists hit milestone in concentrated solar power They heated ceramic particles to a blistering 1450 F by dropping them through a beam of concentrated sunlight". Freethink. Archived from the original on 15 November 2023.
  7. ^ Kraemer, Susan (16 April 2015). "One Weird Trick Prevents Bird Deaths At Solar Towers". Clean Technica. Retrieved 20 February 2017.
  8. ^ Danelski, David (21 October 2015). "It's not easy being green: Ivanpah solar plant near Nevada burns much natural gas, making it a greenhouse gas emitter under state law". Orange County Register. Santa Ana, California. Retrieved 14 September 2016.
  9. ^ Mokhtar, Marwan Basem (2011). "The Beam-Down Solar Thermal Concentrator: Experimental Characterization and Modeling" (PDF). Masdar Institute of Science and Technology: 5–6 – via Massachusetts Institute of Technology.
  10. ^ "Three solar modules of world's first commercial beam-down tower Concentrated Solar Power project to be connected to grid". Archived from the original on 2019-08-17. Retrieved 18 August 2019.
  11. ^ Pit Power Tower - Alternative Energy News Feb 2009
  12. ^ Pit Power Tower US Patent
  13. ^ Energy tower
  14. ^ Synhelion. "Synhelion's solar fuel plants | Synhelion". synhelion.com (in الإنجليزية). Retrieved 2025-05-11.
  15. ^ "Atacama-1 | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2020-01-31.
  16. ^ "ACWA Power's Redstone CSP Draws Down Debt in 9th Month of Construction". 22 February 2022.
  17. ^ https://www.sh-ihw.es/dunhuang100 [dead link]
  18. ^ "Shouhang Dunhuang 100 MW Phase II | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2019-06-16.
  19. ^ "Cosin Solar Technology Co., Ltd".
  20. ^ "Cosin Solar Technology Co., Ltd".
  21. ^ "Luneng Haixi 50MW Molten Salt Tower | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2019-06-16.
  22. ^ "CPECC Hami Tower Concentrated Solar Power Project to be completed in Mid 2019".
  23. ^ "Hami 50 MW CSP Project | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2019-06-16.
  24. ^ "Shouhang Dunhuang 10 MW Phase I | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2019-06-16.
  25. ^ "Shouhang and EDF to Test s-CO2 Cycle in Concentrated Solar Power". 29 March 2019.
  26. ^ "Sundrop CSP Project | Concentrating Solar Power Projects | NREL".
  27. ^ "Dahan Power Plant | Concentrating Solar Power Projects". solarpaces.nrel.gov. Archived from the original on 2019-06-16.
  28. ^ "Cosin Solar Technology Co., Ltd".
  29. ^ "ACME Solar Tower | Concentrating Solar Power Projects | NREL".
  30. ^ "ESolar Sierra SunTower Project offline - Clarified". 16 June 2010.
  31. ^ "Jemalong CSP Pilot Plant – 1.1MWe". Vast Solar. Retrieved 24 April 2021.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=برج_الطاقة_الشمسية&oldid=4306655"