Запущена крупнейшая в мире солнечная электростанция

Крупнейшая термальная солнечная электростанция в мире June 20th, 2017

В калифорнийской пустыне Мохаве с 2014 года работает крупнейшая в мире солнечная электростанция Ivanpah Solar Electric Generating Station. Ее проектная мощность составляет около 400 мегаватт: этого количества энергии хватит 140 тысячам домов в Калифорнии.

Проект стоимостью $2,2 миллиарда реализован американской компанией NRG Energy при поддержке Министерства энергетики США. 350 тысяч гигантских зеркал, расположенных на участке площадью 13 кв. километров, отражают солнечный свет, нагревая воду и превращая ее в пар, который, в свою очередь, вращает турбину, вырабатывающую электричество.

Давайте узнаем о ней подробнее …

Специалисты подчеркивают, что новая станция позволит серьезно сократить выбросы углекислого газа: как если бы с дорог Калифорнии убрали 72 тысячи автомобилей. В таких «солнечных» штатах, как Аризона, Невада, Калифорния и других уже выделено 17 участков под строительство аналогичных солнечных электростанций.

Вместе с тем, проекты реализуются медленнее, чем планировалось, наталкиваясь, как это ни странно, на протесты со стороны «зеленых». Дело в том, что хотя в долгосрочной перспективе такие станции идут на пользу экологии, по факту само строительство станций загрязняет отведенные под них участки, лишая черепах и других представителей фауны пустыни привычных мест обитания.

Тем не менее, США планируют стать мировым лидером по использованию экологически чистой энергии. Сейчас она занимает не более 1% от общего объема рынка энергетики в стране, однако к 2020 году, согласно принятой государственной программе, треть объема всей добываемой энергии должна быть переведена на возобновляемые источники.

Эта станция является самой большой в мире, ее площадь — 14,24 квадратных километра (5,5 квадратных мили). Называется этот объект — Ivanpah Solar Electric Generating System. Станция эта относится к типу термальных солнечных электростанций.

Данная станция способна производить около 30% всей «термальной энергии», производимой в США. На объекте установлено 3 башни высотой в 140 метров, окруженных 300000 зеркал размером с гаражную дверь. Все эти зеркала фокусируют солнечные лучи на коллекторе, расположенном в верхней части башни. В верхней же части башни находится и водный резервуар, куда и направляется вся тепловая энергия, собранная зеркалами.

Для каждой башни построен и свой центр управления, плюс есть и общий центр управления, откуда контролируется работа всей системы. При этом, по словам компании, создававшей станцию, в системе нет хранилища для расплавленной соли-теплоносителя, как в случае более мелких проектов, типа Crescent Dunes.

Стоит отметить, что каждое из зеркал может изменять угол наклона и направление наклона по команде из центра. Раз в две недели зеркала омываются. Насколько можно понять, используется специальная система омывания зеркал + специальная команда мойщиков, очищающих зеркала по ночам. Для управления всеми зеркалами была создана проприетарная система SFINCS (Solar Field Integrated Control System).

Вся система состоит из 22 миллионов отдельных деталей (заклепки, болты и прочее не считается).

Общая стоимость проекта составила 2,2 миллиарда долларов США, из которых 1,4 — это федеральный займ.

При этом в системе образуется водяной пар, направляемый на лопатки турбин, производящих энергию, которой вполне достаточно для нужд 140 тысяч домохозяйств Калифорнии.

Правда, не обошлось и без проблем. К примеру, сфокусированные солнечные лучи обжигают птиц, пролетающих над станцией. Этот факт является причиной протестов природоохранных организаций США. Но, несмотря на все протесты, проект удалось завершить и запустить в работу.

Наконец, конструкцию еще есть куда развивать. Инженеры BrightSource Energy уже предлагают отказаться от водяных бойлеров и использовать специальные солевые растворы, что еще более повысить эффективность системы при сохранении ее экологических и энергетических качеств.

В обслуживании станции занято 86 сотрудников. Расчетный период эксплуатации составляет 30 лет, в течении которых станция обеспечит электричеством 140 тысяч домов из городов округа.

Солнечная электростанция в Америке: как выглядит технология 21 века по получению дешевого электричества. Айвонпа – это исполинское сооружение в США в реальности является не только определенным шагом в будущее, но и весьма полезным объектом – мощность составляет почти 400 мегаватт. Этого хватит для того, чтобы запитать около 70 тысяч домов, правда, в дневное время.

Для чего США строит такие электростанции? Ведь нефти в штатах довольно много. Дело в том, что в Америке существует проект, по которому треть энергоресурсов должны добываться из природных возобновляемых источников.

Это позволяет не только сберечь экологию, но и сохранить запасы нефти и газа для будущих поколений. Ведь кто бездарно разбазаривает природные богатства, тот по сути, крадет их у детей и внуков. В США это понимают, поэтому активно вкладывают деньги в будущее.

Айвонпа была построена за 2,2 миллиарда долларов, основными инвесторами выступили компании Bright Source Energy и NRG Energy. Также около 15% заплатила компания Google, которая всегда поддерживает подобные проекты. Несмотря на высокую стоимость строительства, устройство СТЭС достаточно простое и надежное, так что рентабельность вырисовывается через 5-10 лет эксплуатации. Срок службы зеркал почти бесконечный, поэтому владельцам придется лишь менять раз в 20 лет обмотки генераторов и подвижные части турбины.

Как это работает

Высокие технические характеристики обеспечиваются вовсе не , как думают многие. На площади 14 квадратных километров установлены 360 тысяч зеркал. Они собирают солнечный свет и направляют его на башни с парогенераторами. Разогретый солнцем пар вращает турбину – все, как в обычной ТЭС. Примечательно, что отработанный пар не выбрасывается в атмосферу, а охлаждается через специальный контур, так что система полностью экологически чистая, а КПД намного выше, чем в топливных станциях.

При плохой погоде станция может работать на газе. Однако, такое бывает редко, поскольку в Калифорнии продолжительность светового дня даже зимой превышает 9 часов (летом до 14,5 часов), а количество осадков в этом районе минимально.

Данная солнечная электростанция в Америке у многих вызывает критику из-за своей дороговизны, однако, это первый проект, который был введен в эксплуатацию в 2014 году. Поскольку США имеют план по переходу на возобновляемую энергию, и активно датируют эту нишу, в том числе и налоговыми льготами, нет никаких сомнений, что через 8-10 лет такие станции будут дешевыми и эффективными.

В СССР

В Советском союзе существовали солнечные электростанции малой мощности, работающие по тому же принципу, что и Айвонпа в США. Первая электростанция СЭС-5 была открыта в Крыму в 1985 году, это был пилотный проект на 5 мегаватт. Тогда советские инженеры испытали большие проблемы с ориентированием зеркал – ведь солнце на небосводе не стоит на месте, и чтобы концентратор вырабатывал пар под давлением, необходимо, чтобы угол отражения был всегда идеальным. И если сегодня это делает компьютер, то раньше реализовать это с высокой эффективностью было сложно.

Больше того, любая солнечная электростанция – это объект повышенной пожарной опасности. На той же Айвонпа в Америке в 2016 году случился пожар, из-за того, что концентрированные лучи попали на другой объект. Поэтому подобные объекты требуют точных расчетов и большого начального финансирования.

В 1995 году СЭС-5 в Крыму закрыли, а спустя 10 лет порезали на металлолом. В 2010-2012 годах на полуострове были построены 4 СЭС нового образца – «Родниковое», «Охотниково», «Перово» и «Митяево». Запуск самой мощной электростанции «Владиславовка» на 110 МВт при новой власти откладывается из-за проблем с финансированием, а два других проекта солнечных станций «Хлебное» и «Островское» полностью заморозили.

Тем не менее, на постсоветском пространстве Крым остается одной из наиболее удачных территорий для воплощения подобных идей.

Солнечные электростанции возводятся также в и других странах Евросоюза. Несмотря на высокую инвестиционную стоимость, это направление энергетики имеет огромные перспективы, в том числе и для экономического развития.

Солнечная энергия часто подвергается критике, так как обладает рядом недостатков по сравнению с традиционными видами, такими как уголь, нефть и газ. Но нет никаких сомнений, что многие страны с крупнейшими экономиками активно развивают это направление.

Если нынешние темпы роста сектора сохранятся, то к 2020 г. около 10% электроэнергии в мире может вырабатываться за счет фотоэлектрических систем. Основной рост ожидается в Китае, Японии, Германии и США.

Большая часть подобной электроэнергии производится за счет масштабных наземных установок, или солнечных ферм, которые представляют собой тысячи фотоэлектрических панелей на нескольких милях пустынной местности. По-видимому, они символизируются будущее альтернативной энергетики.

Именно такие системы позволяют производить электроэнергию за счет энергии солнца в промышленных масштабах. Они даже больше похожи на солнечные города, а не на солнечные фермы.

1. Sambhar Lake (Озеро Самбхар), Индия

• Компания: консорциум 6 государственных компаний, включая Bharat Heavy Electricals Ltd., Power Grid Corp of India, Hindustan Salts
• Мощность: 4000 МВт

Новая солнечная электростанция в Индии, которая будет построена в 70 км от Джайпура, будет иметь в 8 раз больше мощности, чем крупнейшие солнечные фермы США.

Стоимость проекта оценивается в $4 млрд, и он станет символом потенциала солнечной энергетики в Индии. Правда, сейчас он приостановлен из-за конфликтов по поводу землепользования между правительством штата и федеральным правительством.

2. Topaz, Калифорния, США

• Компания: MidAmerican Solar
• Мощность: 580 МВт

На строительство объекта потребовалось 2 года и $2,5 млрд. Последняя очередь была достроена в декабре прошлого года.

Общее число солнечных панелей, расположившихся на площади в 9,5 кв. миль, превышает 9 млн.

Мощности достаточно, для того чтобы обеспечить доступ к электроэнергии в большей части города Сан-Луис-Обиспо, население которого составляет 276 тыс. человек.

3. Solar Star, Калифорния

• Компания: MidAmerican Solar, SunPower Corp.
• Мощность: 579 МВт

Строительство этой электростанции началось в 2013 г. и должно закончиться в этом году.

После завершения количество панелей составит 1,7 млн, но уже сейчас электростанция обеспечивает мощность более 170 МВт.

4. Ivanpah, Калифорния

• Компания: NRG Energy, BrightSource Energy, Google
• Мощность: 392 МВт.

Электростанция открыта почти два года назад. Она расположена на 5 кв. милях в пустыне Мохаве, вблизи границы Невады.

Общее число панелей достигает 300 тыс., а мощности объекта хватает для обеспечения электроэнергией 140 тыс. домов.

Тем не менее проект не раз подвергался критике за то, что при его создании была разрушена привычная среда обитания многих животных, а птицы, пролетающие слишком близко к нему, очень часто погибают.

5. Agua Caliente, Аризона

• Компания: NRG Energy, MidAmerican Solar
• Мощность: 290 МВт

Agua Caliente была запущена в апреле прошлого года и на тот момент претендовала на звание крупнейшей в мире солнечной фермы

Мощности достаточно для питания 230 тыс. домов в регионе.

Эта солнечная ферма была построена за счет гарантийного кредита почти на $1 млрд Министерства энергетики США наряду с капиталом NRG Energy и MidAmerican Solar - Energy Fund, который принадлежит Berkshire Hathaway Уоррена Баффетта.

6. Setouchi, Япония

• Компания: GE, Куни Umi Asset Management, Toyo Engineering Corp.
• Мощность: 231 МВт

Огромная солнечная ферма в префектуре Окаяма начала строиться в ноябре прошлого года. Стоимость проекта оценивается в $1,1 млрд.

Консорциум получил $867 млн в виде займов от банков Японии, и эта сумма является крупнейшей в истории Японии для проектов "зеленой" энергетики.

После завершения строительства объект, расположенный на месте соляного озера, будет продавать электроэнергию Chugoku Electric Power Company по 20-летнему контракту.

7. Nzema Solar Park, Гана

• Компания: Mere Power Nzema Limited (MPNL)
• Мощность: 155 МВт

В настоящее время находится в стадии строительства. Будет вмещать в себя 630 тыс. солнечных панелей, что делает Nzema Solar Park шестой в мире по этому показателю.

Примечательно, что поставляться электроэнергия будет не только в Гану, но также в Кот-д"Ивуар, Того, Бенин и Нигерию.

8. Redstone Solar Thermal Power Plant, ЮАР

• Компания: SolarReserve, International Company for Water and Power Projects (ACWA Power)
• Мощность: 100 МВт

В январе 2015 г. Департамент энергетики ЮАР дал SolarReserve и саудовской компании АКВА Power привилегированной статус претендентов на проект солнечной электростанции, мощность которой составит 100 МВт.

Объем будет расположен близко к проекту Jasper PV, который сейчас является крупнейшим в стране.

Redstone будет поставлять электроэнергию в 200 тыс. домов в пиковые периоды, помогая другим поставщикам.

9. Amanecer Solar CAP Plant, Чили

• Компания: SunEdison
• Мощность: 100 МВт

Электростанция расположена в центре пустыни Атакама и имеет установленную мощность на уровне 100 МВт, что делает ее крупнейшей солнечной электростанцией в Латинской Америке. Станция была открыта в июне прошлого года.

Объем инвестиций в установку 310 тыс. солнечных панелей достиг $250 млн.

Мощности должно быть достаточно для обеспечения 125 тыс. чилийских домохозяйств.

10. Jasper PV Project, ЮАР

• Компания: SolarReserve
• Мощность: 96 МВт

Проект Jasper производит около 180 мегаватт-часов в год, и этого достаточно для обеспечения 80 тыс. домов.

Проект был завершен в октябре прошлого года.

Пожар, произошедший на крупнейшей в мире солнечной электростанции, заставил остановить выработку на ней электроэнергии и пересмотреть стандарты безопасности в области освоения альтернативных источников энергии.

«Архимед бы гордился собой», — мрачно пошутило издание Register, вспомнив легенду, которая приписывает древнегреческому ученому сожжение римского флота при помощи зеркал, сконцентрировавших на них солнечный свет.

Technocrazed.com

Инцидент произошел на крупнейшей в мире солнечной электростанции Ivanpah Solar Electric Generating System (ISEGS), расположенной в Калифорнии. Как стало известно позднее, пожар возник из-за неправильного расположения зеркал, направляющих солнечный свет на бойлерную вышку.

В итоге сконцентрированный солнечный свет попал не в положенное место, на вышке возник пожар, который расплавил и сжег паропроводы, повредил электрические кабели.

Пожар удалось потушить силами сотрудников электростанции, хотя прибывшим на место пожарным и пришлось забираться на высоту 150 метров. Станция ISEGS состоит из трех блоков зеркал, в центре которых размещены башни, окруженные 350 тыс. зеркал, управляемых при помощи компьютеров. Поскольку один из блоков станции последнее время находился на ремонте, после пожара станция стала работать на треть мощности, которая составляет 392 мегаватта.

Подсчитано, что этой энергии хватает для энергоснабжения 140 тыс. домохозяйств в штате Калифорния.

Как скажется авария на обеспечении этих домов и когда станция сможет возобновить производство энергии, не сообщается.

Калифорнию называют самым зеленым штатом США — именно здесь в энергетическом балансе штата наибольшую долю составляет производство экологически чистой энергии, в первую очередь это солнечные и ветряные электростанции. Тут же сосредоточено около 40% электромобилей США.

San Bernardino County Fire Department via AP

Именно поэтому два года назад было принято решение об открытии в пустыне Мохаве, в 70 км к юго-западу от Лас-Вегаса, гигантской солнечной электростанции, строительство которой поддержала корпорация Google. Каждое из поворотных зеркал размером с гаражные ворота направляет луч света на башню, где расположен бойлер.

Бойлер нагревается до тысячи градусов Цельсия и дает пар, который вращает турбины, производящие ток.

Это первый пожар, случившийся на электростанции такого типа за всю историю их использования, однако не первый случай, доказавший, что использование солнца в качестве источника энергии может быть небезопасным. Год назад американские экологи забили тревогу после того, как аналогичная электростанция, использующая сконцентрированный солнечный свет,

стала причиной гибели нескольких сотен птиц, пролетевших близко к центральной башне.

Кроме того, ранее поступали жалобы от пилотов гражданской авиации на ослепление зеркалами подобных установок. Что касается пострадавшей станции в пустыне Мохаве, случившийся пожар способен только усугубить проблемы, с которыми ее руководство столкнулось ранее. В последние месяцы станция не могла производить энергию на уровне, прописанном проектной документацией. Тогда комиссия по энергетике Калифорнии назвала причиной плохой работы станции «облака, следы инверсии самолетов и плохую погоду». Чтобы улучшить производительность, операторам станции было отведено время до 31 июля 2016 года. Ясно, что пожар вряд ли ускорит этот процесс.

Эксперты опасаются: повредивший станцию инцидент приведет к тому, что цена электроэнергии, производимой подобными станциями, резко возрастет, и поменяет подходы к тому, как использовать солнечную энергию.

В 2007 году, когда ISEGS только задумывалась, стоимость киловатт-часа, произведенного такими станциями, была примерно равна стоимости энергии, произведенной классическими солнечными станциями на основе фотоэлектрических панелей.

Спустя несколько лет себестоимость последней упала до 6 центов, в то время как у аналогов ISEGS стоимость осталась на уровне 15-20 центов.

Если фотоэлектрические панели и производимое ими электричество дешевеют благодаря применению новых технологий и росту КПД солнечных батарей, у станций, использующих паровые турбины, потенциала для падения стоимости нет. «У установок, концентрирующих солнечную энергию, такого не будет, поскольку это в большей степени конструкции из стали и стекла», — уверен Адам Шульц, руководитель проекта из Калифорнийского университета в Дейвисе.

Другим преимуществом фотоэлектрических станций является их масштабируемость. Такие установки работают, занимая всего несколько квадратных метров на крыше дома, при этом использовать полученную энергию можно там, где она произведена. В отличие от них станции, аналогичные ISEGS, занимают огромные площади, имеют множество движущихся зеркал и сложное устройство генератора, требующее постоянного поддержания и затрат.

Теоретически такие станции хороши тем, что сглаживают пики в потреблении электроэнергии. Давать ток, будучи освещенными, они начинают не с самого утра, а с небольшим запозданием.

Однако вечером, когда солнце садится, запасы произведенного пара продолжают вращать турбины и станция продолжает производить энергию.

При этом некоторые станции, например Crescent Dunes Solar Energy Project в Неваде, используют для хранения энергии не воду и пар, а расплавы солей, что позволяет дольше запасать энергию. Как бы то ни было, в США пока не планируется строить новых станций, аналогичных сгоревшей, строительство подобной установки сейчас ведется в Марокко.

В США приостановили строительство двух АЭС в Южной Каролине. Как сообщают местные СМИ, проекты заморожены в связи с нерентабельностью. Еще два проекта АЭС также скорее всего будут заморожены в штате Джорджия. Как отмечают ученые, мирный атом постепенно уходит в прошлое, уступая место возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) — в частности, солнечным электростанциям (СЭС). Ожидается, что к 2050 году АЭС повсеместно будут заменены СЭС, и такие страшные аварии, как в Чернобыле в 1986 году и на Фукусиме в 2011 году, уже никогда не повторятся.

Сегодня в США около 130 заброшенных АЭС. Их места на рынке уверенно занимают СЭС. За 2016 год рынок солнечной энергетики в США увеличился в два раза. Причем если до 2011 года солнечные батареи чаще всего применялись для бытовых целей, то теперь в возведение СЭС средства активно вкладывают промышленники.

Преимущества ВИЭ по сравнению с АЭС признают даже влиятельные лоббисты мирной атомной индустрии. Дело в том, что помимо постоянной угрозы катастроф АЭС с последующим ущербом экологии атомная энергетика стала слишком дорогостоящей и убыточной.

Сегодня США занимают пятое место в десятке стран-лидеров по использованию солнечной энергии. К сожалению, России в этом списке пока нет. Подобно тому, как США стали пионерами в использовании сланцевой нефти и газа, они лидируют и по темпам замены АЭС на СЭС.

Сегодня в США самые крупные солнечные электростанции находятся в штатах Невада (60 МВт), Калифорния (250 МВт) и Аризона (280 МВт).

В настоящее время закрытие АЭС в США стало массовым. К примеру, в 2014 году была остановлена АЭС Vermont Yankee в округе Уиндем неподалеку от Спрингфилда. Американская компания-оператор Entergy уже обнародовала планы по закрытию АЭС Pilgrim в штате Массачусетс, АЭС Palisades на озере Мичиган, АЭС Indian Point в 40 километрах от Нью-Йорка и АЭС FitzPatrick на побережье Онтарио.

Причина закрытия АЭС проста: дорогостоящая атомная энергия не выдерживает конкуренции с дешевой солнечной энергией.

С одной стороны, закрытие АЭС связано с сокращением персонала и необходимостью утилизации отходов. Но с другой — благодаря СЭС будут сэкономлены миллиарды долларов и сведен к минимуму вред окружающей среде.

К примеру, на месте так и недостроенной в 1981 году АЭС в штате Теннесси работает СЭС с мощностью 1 МВт, срок эксплуатации которой около 30 лет.

По данным СМИ, проект строительства АЭС в Теннеси был заморожен после крупнейшей в истории атомной энергетики США аварии на Три-Майл-Айленд.

Кстати, авария на АЭС "Три-Майл-Айленд" стала крупнейшей аварией в истории атомной энергетики США. Чрезвычайное происшествие произошло 28 марта 1979 года на втором энергоблоке станции: утечка теплоносителя реакторной установки. Расплавилось около 50% активной зоны реактора, и территория АЭС подверглась значительному радиоактивному загрязнению. Именно эта авария задолго до Чернобыля и Фукусимы вызвала всплеск антиядерных настроений в американском обществе.

В итоге власти вынуждены были отменить ввод в эксплуатацию более 70 ранее запланированных АЭС.

Сегодня, похоже, беспокойство общественности по поводу опасности АЭС постепенно ослабевает, так как мир вступает в эпоху ВИЭ и СЭС. И значение этого исторического процесса трудно переоценить.