Kann die Kombination aus „Salz“ und „Spiegel“ Strom erzeugen? so einfach! 24 Stunden am Tag!

Rezensionsexperte: Zhu Guangsi, Mitglied der Beijing Science Writers Association

Haben Sie schon einmal davon gehört, dass man mit „Salz“ und Spiegeln Strom erzeugen kann? In der Stadt Dunhuang in der Provinz Gansu gibt es ein Salzschmelze-Turmkraftwerk: Es wurde von einem chinesischen Unternehmen unabhängig entworfen und gebaut, Ende 2018 offiziell in Betrieb genommen und zur Stromerzeugung an das Stromnetz angeschlossen. Es ist zudem das weltweit höchste Salzschmelze-Turmkraftwerk mit der größten Konzentrationsfläche. Folgen Sie mir jetzt, um zu sehen, wie es funktioniert!

Quelle: Xinhuanet

Kann eine Kombination aus „Salz“ und Spiegeln Strom erzeugen?

Bei dem hier erwähnten „Salz“ handelt es sich nicht um das Speisesalz, das wir im Alltag zum Kochen verwenden, sondern um „geschmolzenes Salz“. Geschmolzenes Salz ist ein geschmolzener Körper, der durch Schmelzen von Salzen gebildet wird, die aus Metallkationen und Nichtmetallanionen bestehen , wie beispielsweise die Schmelze von Alkalimetall-, Erdalkalimetallhalogeniden, -nitraten und -sulfaten. Es gibt mehr als 80 Arten von Kationen und mehr als 30 Arten von Anionen, aus denen geschmolzene Salze bestehen können, und die Gesamtzahl der geschmolzenen Salze kann mehr als 2.400 Arten erreichen. Geschmolzenes Salz verfügt über gute Wärmeübertragungs- und Energiespeichereigenschaften. Es kann die im vom Spiegel reflektierten Sonnenlicht enthaltene Wärmeenergie absorbieren und die Energieübertragung beim Heiz- und Kühlvorgang abschließen. Die Ingenieure verwendeten 12.000 Spiegel, um viele konzentrische Kreise mit unterschiedlichen Radien zu bilden, und bauten in der Mitte der Kreise einen 260 Meter hohen Wärmeabsorptionsturm aus geschmolzenem Salz. Die Lichtreflexionsfläche eines einzelnen Spiegels beträgt 115 Quadratmeter und die Gesamtreflexionsfläche des Spiegelfeldes kann mehr als 1,4 Millionen Quadratmeter erreichen. Selbst wenn nachts kein Sonnenlicht scheint, kann geschmolzenes Salz rund um die Uhr Strom erzeugen, indem es die tagsüber aufgenommene Energie freisetzt.

Funktionsprinzip des Wärmeabsorptionsturms aus geschmolzenem Salz

Quelle: Siehe Wasserzeichen

Das geschmolzene Salz im Wärmeabsorptionsturm zirkuliert im kalten und im heißen Salzschmelzetank.

Das geschmolzene Salz absorbiert kontinuierlich die Wärmeenergie des von den konzentrischen Spiegeln reflektierten Sonnenlichts und erhitzt sich weiter, wodurch im Heißsalztank Wärme freigesetzt wird, die Wasser erhitzt und zu Dampf verdampft, der den Generator antreibt und zur Stromerzeugung beiträgt. Das geschmolzene Salz, das seine Wärmeenergie freigesetzt hat, gelangt in den Kaltsalztank und wartet auf den nächsten Zyklus.

Bildlich gesprochen geht es darum, die von geschmolzenem Salz aufgenommene Wärme zu nutzen, um Wasser „zum Kochen zu bringen“. Das ist dasselbe, als würde ein Wärmekraftwerk die bei der Kohleverbrennung freigesetzte Wärmeenergie nutzen, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Die Verwendung von geschmolzenem Salz zur Stromerzeugung ist jedoch sauberer und weniger umweltschädlich.

Nachdem das Wasser erhitzt und zu Dampf verdampft wurde, steigt der atmosphärische Druck im Behälter schnell an und treibt die Dampfturbine an. dann treibt die Dampfturbine den Generator an und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Die elektrische Energie wird über das Stromübertragungsnetz in alle Teile des Landes übertragen. Dies ist ein vollständiger Stromerzeugungsprozess.

Welche Leistung hat ein Salzschmelze-Turmkraftwerk?

Der Bau eines solchen Salzschmelze-Turmkraftwerks ist keine leichte Aufgabe. Da sich der Neigungswinkel des Sonnenlichts mit der Erdrotation ständig ändert, verfügt jeder Spiegel über eine Winkelkontrollvorrichtung. Mit der Zeit ändert sich der Richtungswinkel des Reflektors mit dem Winkel der Sonne, wobei immer der optimale Reflexionswinkel beibehalten und so viel Sonnenlicht wie möglich reflektiert und gebündelt wird. Durch die konzentrische Kreiskonstruktion wird das von allen Spiegeln reflektierte Sonnenlicht auf den zentralen Wärmeabsorptionsturm gelenkt, wodurch das geschmolzene Salz im Wärmeabsorptionsturm die thermische Energie des Sonnenlichts mit maximaler Effizienz speichern kann.

Quelle: Xinhuanet

In Dunhuang kann die jährliche Sonnenscheindauer mehr als 3.000 Stunden erreichen . Durch die langfristige Umwandlung von Licht in Wärme und die große Anzahl reflektierender Spiegel konnte die Stromerzeugung dieses Kraftwerks erheblich gesteigert werden. Die jährliche Stromerzeugung beträgt nun bis zu 390 Millionen Kilowatt .

Da es sich bei der Solarthermie um eine saubere Energie handelt, kann ein solches 100-Megawatt-Turmkraftwerk mit geschmolzenem Salz gleichzeitig den Kohlendioxidausstoß um 350.000 Tonnen pro Jahr senken und so aktiv zur Strategie des Landes für „kohlenstoffarmen Umweltschutz, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung“ beitragen.

Wie baut man ein Salzschmelze-Turmkraftwerk?

Natürlich ist die Wartung eines derart großen Salzschmelze-Turmkraftwerks mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden. Die rauen klimatischen Bedingungen im Nordwesten, wie Sandstürme, Blitze, starke Winde und große Höhen, können leicht zu Problemen wie Staub und Beschädigungen der Spiegel sowie zum Ausfall von Steuergeräten führen, was zu einer verringerten Effizienz der Stromerzeugung führt. Daher werden die zum Aufbau der konzentrischen Kreisspiegelanordnung verwendeten Reflektoren mit großem Aufwand speziell angepasst und ihre Staub- und Korrosionsbeständigkeit ist im Vergleich zu gewöhnlichen Spiegeln erheblich verbessert. Darüber hinaus können Schwankungen der täglichen Sonneneinstrahlungsdauer und -intensität dazu führen, dass der Spiegel zu viel Licht reflektiert, wodurch das Gerät überhitzt und beschädigt wird. Die Techniker steuern die kalte Schmelzsalzpumpe und die Temperatur des Schmelzsalzes am Auslass des Absorbers über eine Gestängesteuerung. Wenn die Salzschmelzepumpe die maximale Durchflussrate erreicht, die austretende Salzschmelze jedoch immer noch zu heiß ist, muss das Spiegelfeld die entsprechenden Spiegel entfernen. Um die Temperatur der Absorberrohrwand zu regeln, müssen Techniker auch die Durchflussrate des geschmolzenen Salzes in Echtzeit anpassen, um sicherzustellen, dass die Absorberrohrleitung für geschmolzenes Salz vollständig gekühlt wird, um Explosionsunfälle im Absorberrohr durch Überhitzung zu vermeiden. Im Juni 2019 erreichte dieses Salzschmelze-Turmkraftwerk in Dunhuang die Volllaststromerzeugung. Durch die West-Ost-Stromübertragung wurde Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarthermie an Tausende von Haushalten im ganzen Land geliefert.

Stromübertragungsturm

Quelle: pixabay

Saubere Energie hilft bei „Dual Carbon“

Um die „dualen Kohlenstoffziele“ so schnell wie möglich zu erreichen, spielt saubere Energie eine entscheidende Rolle. Herkömmliche Wärmekraftwerke verbrennen große Mengen Kohle, doch bei diesem Prozess werden große Mengen schädlicher Gase und Treibhausgase freigesetzt, was den Treibhauseffekt verstärkt und der Umwelt großen Schaden zufügt. Saubere Energie ist oft erneuerbar und umfasst Solarenergie, Gezeitenenergie, Windenergie usw. Da diese Energieformen erneuerbarer Natur sind, ist im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Energieträgern wie Kohle und Öl kein langer Zeitraum für ihre erneute Produktion erforderlich, sodass sie nicht so schnell erschöpft sind. Im Gegensatz zur Stromerzeugung durch Solar- und Windenergie kann geschmolzenes Salz thermische Energie speichern, sodass auch an regnerischen Tagen und nachts, wenn das Sonnenlicht knapp ist oder ganz verschwindet, weiterhin Strom erzeugt werden kann . Solarmodule können nur bei Sonnenlicht Strom erzeugen und auch für die Erzeugung von Windenergie ist eine windige Umgebung erforderlich. Gemäß der nationalen Planung wird die Stromerzeugung aus geschmolzenem Salz in meinem Land während der Laufzeit des 13. Fünfjahresplans eine installierte Kapazität von 5 Millionen Kilowatt erreichen.

5-MW-Offshore-Windkraftanlage.

Quelle: Wikipedia

Im Prozess der Koordinierung erneuerbarer und herkömmlicher Energien und der Energieverbundnetze können wir die Komplementarität mehrerer Energien nutzen, die Vorteile mehrerer Energiequellen voll ausschöpfen, den Verbrauch erneuerbarer Energien steigern und so den Prozess des Ersetzens fossiler Energie durch saubere Energie beschleunigen. Da das Turm-Solarthermiekraftwerk mit geschmolzenem Salz in dem sich ergänzenden Multi-Energiesystem mit geschmolzenem Salz ausgestattet ist, das Energie speichern kann, kann es als Spitzenlast-Stromquelle genutzt werden, um Lastschwankungen auszugleichen und die netzgekoppelte Kapazität der Wind- und Photovoltaikstromerzeugung zu erhöhen. In Zukunft werden wir sicherlich häufiger saubere Energie nutzen. Freuen wir uns auf die neue Welt sauberer Energie, die vor uns liegt.