Năng lượng nhiệt điện mặt trời: Đặc điểm, ứng dụng và tiến bộ

La năng lượng mặt trời nhiệt điện Nhiệt mặt trời là một công nghệ đầy hứa hẹn sử dụng nhiệt từ mặt trời để tạo ra điện. Quá trình này xảy ra ở những thực vật chuyên biệt gọi là cây nhiệt điện, đã phát triển từ đầu những năm 80. Ưu điểm chính của công nghệ này là nó là nguồn năng lượng sạch, dồi dào và quan trọng nhất là có thể tái tạo.

Một sự thật thú vị là, cứ sau mười ngày, Trái đất nhận được từ mặt trời cùng một lượng năng lượng tồn tại trong tất cả các trữ lượng dầu, khí đốt và than đá đã biết cộng lại. Tiềm năng to lớn này khiến năng lượng nhiệt điện mặt trời trở thành chìa khóa cho một tương lai năng lượng bền vững. Hiện nay, có nhiều loại hình nhà máy nhiệt điện mặt trời cùng tồn tại, mỗi loại có những đặc điểm riêng. Tây Ban Nha chiếm một vị trí thuận lợi với một số nhà máy đang hoạt động và một ngành công nghiệp hợp nhất, tích cực tham gia vào các dự án quốc tế.

Tiếp theo, chúng ta sẽ trình bày chi tiết các đặc điểm, ứng dụng và tầm quan trọng của năng lượng nhiệt điện mặt trời trong bối cảnh năng lượng toàn cầu.

Năng lượng nhiệt điện mặt trời là gì?

một nhà máy nhiệt điện mặt trời Nó hoạt động tương tự như một nhà máy nhiệt điện thông thường nhưng sử dụng năng lượng mặt trời thay vì than đá hay khí đốt tự nhiên. Nguyên lý cơ bản đằng sau những loại cây này rất đơn giản: tia nắng mặt trời được tập trung bởi một loạt gương về phía bộ thu trung tâm. Lúc này nhiệt độ lên tới 1.000 ºC.

Nhiệt lượng này được truyền sang chất lỏng (thường là muối nóng chảy hoặc dầu truyền nhiệt), khi đun nóng sẽ tạo ra hơi nước. Hơi nước này di chuyển các tua-bin được kết nối với máy phát điện để sản xuất điện. Một trong những hạn chế ban đầu chính của các nhà máy nhiệt điện mặt trời là chúng chỉ có thể hoạt động trong những giờ có nắng. Tuy nhiên, với tiến bộ công nghệ, hiện nay nhiều nhà máy đã có hệ thống lưu trữ nhiệt, cho phép phát điện ngay cả vào ban đêm.

Các loại nhà máy nhiệt điện mặt trời

Hiện nay có ba loại chính nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời. Mặc dù tất cả đều dựa vào sự tập trung năng lượng mặt trời để tạo ra điện, nhưng chúng khác nhau ở cách tập trung ánh sáng mặt trời. Chúng ta hãy xem chi tiết từng cái một:

Nhà máy tháp nhiệt mặt trời

Loại cây này sử dụng kính định nhật, là những tấm gương được gắn trên các cấu trúc di động có khả năng theo dõi chuyển động của mặt trời. Những tấm gương này tập trung tia nắng mặt trời vào một máy thu đặt trên đỉnh tháp trung tâm. Năng lượng mặt trời tập trung tại thời điểm đó có khả năng đạt nhiệt độ cao hơn 600 ºC. Trong trung hạn, công nghệ này đã được chứng minh là rất hiệu quả và đáng tin cậy, mặc dù một trong những thách thức lớn của nó vẫn là giảm chi phí xây dựng. Tại Tây Ban Nha, nhà máy Gemasolar đặt tại Seville là nhà máy tiên phong trong việc tích hợp bộ lưu trữ nhiệt dài hạn, cho phép tạo ra điện 24 giờ một ngày.

Nhà máy nhiệt điện mặt trời đĩa hình đĩa Parabol hoặc đĩa Stirling

Ở loại cây này, gương parabol Chúng có hình chiếc đĩa, chúng tập trung tia nắng mặt trời vào một tiêu điểm nơi đặt động cơ Stirling, tạo ra điện rất hiệu quả. Nhiệt độ cao đạt đến điểm trung tâm của đĩa điều khiển động cơ tạo ra điện bằng cách quay tua-bin. Công nghệ này đã được triển khai thuận lợi ở những nơi như sa mạc Mojave ở Hoa Kỳ.

Nhà máy nhiệt điện mặt trời máng parabol

các nhà máy điện máng parabol Chúng phổ biến nhất ở cấp độ thương mại do hiệu quả cao và chi phí thực hiện thấp hơn. Những chiếc gương dài cong có hình trụ parabol thu ánh sáng mặt trời và tập trung nó vào một ống nằm dọc theo trục của nó. Ống này chứa chất lỏng truyền được làm nóng và thông qua hệ thống trao đổi nhiệt, tạo ra hơi nước để làm quay tua-bin. Một số quốc gia, bao gồm cả Tây Ban Nha, đã vận hành các nhà máy kiểu này.

Phát triển năng lượng nhiệt điện mặt trời

Nền tảng đầu tiên của năng lượng nhiệt mặt trời được phát triển bởi Augustin Mouchot vào cuối thế kỷ 1980, nhưng phải đến những năm XNUMX, các ứng dụng thương mại khả thi mới bắt đầu được chứng minh. Sự tiến bộ công nghệ kể từ đó là rất đáng kể, vượt qua một số trở ngại chính:

• Chi phí ban đầu cao: Mặc dù chi phí vật liệu và xây dựng ban đầu rất cao nhưng sự phát triển của công nghệ mới đã làm giảm đáng kể chi phí.
• Lưu trữ năng lượng: Thách thức chính là không thể tạo ra điện vào ban đêm do thiếu kho lưu trữ nhiệt. Tuy nhiên, các nhà máy như Gemasolar đã cho thấy có thể tích trữ nhiệt trong muối nóng chảy và sản xuất điện trong 24 giờ.
• Điều kiện thời tiết: Cần có những khu vực có bức xạ mặt trời cao quanh năm, điều này đã hạn chế việc lắp đặt ở những vùng có khí hậu ôn hòa hơn. Các dự án như Desertec đã nghiên cứu khả năng lắp đặt các nhà máy lớn ở các vùng sa mạc như Sahara, sử dụng cáp vận chuyển để đưa điện đến châu Âu.

Năng lượng mặt trời nhiệt điện ở Tây Ban Nha

Tây Ban Nha là quốc gia dẫn đầu thế giới về lắp đặt các nhà máy nhiệt điện mặt trời. Điều kiện địa lý và khí hậu của Tây Ban Nha, với diện tích sa mạc rộng lớn và số giờ nắng dồi dào, khiến nơi đây trở thành môi trường lý tưởng cho sự phát triển của công nghệ này. Các nhà máy thí điểm đầu tiên được xây dựng ở sa mạc Tabernas, Almería, vào những năm 80, với SSPS/CRS và CESA 1. Năm 2007, Tây Ban Nha là nước tiên phong thương mại với nhà máy tháp PS10 ở Sanlúcar la Mayor, Seville.

Năm 2011, 21 nhà máy nhiệt điện mặt trời đã đi vào hoạt động với tổng công suất 852 MW. Theo hiệp hội Protermosolar, con số này dự kiến ​​sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới. Cùng với nhau, những nhà máy này sẽ đưa Tây Ban Nha trở thành nhà sản xuất năng lượng nhiệt điện mặt trời lớn nhất thế giới, biến nước này thành điểm tham chiếu về năng lượng tái tạo.

Ứng dụng của năng lượng nhiệt điện mặt trời

Năng lượng nhiệt điện mặt trời có nhiều ứng dụng trong cả lĩnh vực dân dụng và công nghiệp. Một số điểm nổi bật bao gồm:

• Nước nóng và sưởi ấm gia đình: Trong những ngôi nhà dành cho một gia đình, năng lượng mặt trời có thể đáp ứng tới 70% lượng nước nóng tiêu thụ trong nước.
• Sưởi ấm hồ bơi: Công nghệ này cho phép bể bơi được làm nóng hiệu quả và bền vững quanh năm.
• Sản xuất điện sinh hoạt: Chủ nhà có thể lắp đặt các tấm pin mặt trời để tự tạo ra điện và thậm chí bán lại lượng điện dư thừa lên lưới điện chung.
• ứng dụng công nghiệp: Năng lượng nhiệt điện mặt trời còn được sử dụng trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi lượng nhiệt lớn như sản xuất điện, nấu thức ăn và chưng cất nước.

Với các quy định về phát thải ngày càng nghiêm ngặt và giá nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng, năng lượng nhiệt mặt trời đang trở thành giải pháp thay thế hấp dẫn cả về tính bền vững và tiết kiệm kinh tế lâu dài.

Năng lượng nhiệt điện mặt trời tiếp tục tiến bộ và phát triển và có khả năng đóng một vai trò thiết yếu trong tương lai của sản xuất năng lượng toàn cầu, giúp giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy một mô hình sinh thái và bền vững hơn.