برج‌های خورشیدی تولیدکننده برق: پربازده اما پرچالش

  سایت مجمع جهانی اقتصاد در گزارشی به مرور کارکرد برج‌های خورشیدی تولیدکننده برق پرداخته است. به گزارش سینا‌پرس، نیروگاه برج خورشیدی نوعی کوره خورشیدی است که از یک برج برای دریافت‌کردن نورخورشید متمرکزشده استفاده می‌کند. این سیستم از آینه‌های مسطح و قابل حرکت برای متمرکزکردن پرتوهای خورشید بر روی یک برج جمع‌آوری‌کننده استفاده می‌کند. […]

 

سایت مجمع جهانی اقتصاد در گزارشی به مرور کارکرد برج‌های خورشیدی تولیدکننده برق پرداخته است.

به گزارش سینا‌پرس، نیروگاه برج خورشیدی نوعی کوره خورشیدی است که از یک برج برای دریافت‌کردن نورخورشید متمرکزشده استفاده می‌کند.

این سیستم از آینه‌های مسطح و قابل حرکت برای متمرکزکردن پرتوهای خورشید بر روی یک برج جمع‌آوری‌کننده استفاده می‌کند. حرارت خورشیدی متمرکزشده به عنوان راهکاری برای تولید انرژی تجدیدپذیر و عاری از آلودگی با استفاده از فن‌آوری‌های قابل دسترس شناخته شده است.

این گیرنده می‌تواند یا یک گیرنده فتوولتاییک برای تشعشع خورشیدی بسیار متمرکزشده جهت تولید مستقیم برق (CPV) یا یک گیرنده حرارتی (CSP) باشد. اکثر نیروگاه‌های بزرگ برج خورشیدی دارای یک گیرنده حرارتی برای تولید گرما در شکل یک واسطه حرارت داده شده مانند مایع، بخار یا هوا هستند.

گرما می‌تواند برای به حرکت درآوردن یک توربین با هدف تولید برق به‌کار رود. مزیت اصلی یک برج خورشیدی دارای گیرنده حرارتی، امکان ذخیره‌سازی حرارت در یک ذخیره‌کننده حرارتی و استفاده از این گرما به‌طور مستقل از نور خورشید است. چنین ذخیره‌کننده حرارتی در مقایسه با باتری‌ها دارای هزینه بسیار پایین‌تری است.

در مقایسه با نیروگاه‌های برق خورشیدی متمرکزکننده خطی، نیروگاه‌های برج‌های خورشیدی می‌توانند به سطح بالاتر متمرکزکردن تشعشع خورشیدی و بنابراین دماهای بسیار بالاتری از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد برسند.

در مقایسه با نیروگاه‌های برق خورشیدی متمرکزکننده خطی، نیروگاه‌های برج‌های خورشیدی می‌توانند به سطح بالاتر متمرکزکردن تشعشع خورشیدی و بنابراین دماهای بسیار بالاتری از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد برسند. بنابراین، توربین‌‌‌ها می‌توانند با افزایش کارآیی‌شان به دلیل افزایش دما، حرارت را به برق تبدیل کنند.

از دیگر کاربردهای حرارت دمای بالا با استفاده از یک گیرنده برج خورشیدی، می‌توان در حوزه شیمی خورشیدی یا بازیابی پیشرفته نفت یاد کرد. در شیمی خورشیدی فرایندهای شیمیایی توسط گیرنده‌های خورشیدی دمای بالا بر روی برج هدایت می‌شوند.

حرارت اتلافی یک نیروگاه برج خورشیدی برای فرایند تقطیر خورشیدی به‌کار می‌رود، بنابراین نیروگاه‌های برج خورشیدی در صورت نصب شدن در نزدیکی دریا برای تقطیر آب نیز قابل کاربرد است.

اتحادیه صنایع انرژی خورشیدی در ایالات متحده اعلام کرده سیستم CSP باید مخارج سخت‌افزاری را کاهش داده و بازدهی خود را با ذخیره انرژی همراه سازد که این موضوع امکان تولید برق در شب را فراهم می‌کند.

با این حال، استفاده از چنین برج‌های خورشیدی چالش‌هایی را به دنبال دارد و به‌طور مثال، زمانی که شرکت امریکاییBrightsource در سال ۲۰۱۳ به همراه شرکای محلی تجهیزات ۳ برجی را در کالیفرنیا ساخت، تعدادی از کارشناسان بر این باور بودند گرمای ناشی از آینه‌های این سیستم سالانه ده‌ها هزار پرنده را خواهد سوزاند.

بنابراین اعتراضات وسیعی ایجاد شد که به دنبال آن شرکت Brightsource طرح‌های خود برای ساخت مجموعه برج خورشیدی دیگر در کالیفرنیا را لغو کرد.

این شرکت به تازگی تکنیک‌های جدیدی را با هدف به حداقل رساندن آسیب CSP ارایه داده است. این شرکت صمغ پوست انگور تبخیر شده را افشانه کرده و صداهای شکارچیان طبیعی را در نزدیکی برج ساطع می‌کند تا پرندگان را از برج‌‌‌ها دور نگه دارد. شرکت Brightsource همچنین الگوریتم‌هایی را با هدف کاهش همگرایی پرتوهای آینه‌های برج ارایه داده تا هوای اطراف داغ نشده و خطری برای پرندگان ایجاد نشود.

باید گفت برج‌هایی که از نیروی متمرکزشده خورشیدی موسوم به CSP استفاده می‌کنند، نیازمند فضای وسیعی بوده و فقط در پروژه‌های عظیم کارآمد هستند. به همین دلیل آن‌‌‌ها دارای آرایش محدودی بوده و عمدتاً در ایالات متحده و اروپا کاربرد دارند.