Ein Kraftwerk, versteckt in einem „Spiegel“? ! Die Wissenschaft hinter dem „geheimen Spiegel“ erforschen

Ein ebener Spiegel kann uns dabei helfen, unsere Kleidung und unser Gesicht anzupassen, ein konvexer Spiegel lässt Objekte kleiner erscheinen und ein konkaver Spiegel lässt Objekte größer erscheinen. Können Sie es glauben, wenn ich Ihnen sage, dass Spiegel eine ungewöhnliche Funktion haben – nämlich die Erzeugung von Elektrizität?

Das 100-Megawatt-Solarthermiekraftwerk Dunhuang mit einem Salzschmelzeturm besteht aus 35 konkaven Spiegeln und mehr als 12.000 Heliostaten, die das Sonnenlicht konzentrieren und präzise reflektieren können. Dies ist die „geheime Spiegelbasis“, nach der wir suchen.

Wie genau erzeugen diese Spiegel Strom? Erinnert es die Menschen an ihre Kindheit, als sie einen Spiegel in der Hand hielten, um das Sonnenlicht zu reflektieren? Ja, den Anfang haben Sie schon erraten. Tatsächlich sind für die Durchführung dieses Prozesses vier Schritte erforderlich: Lichtverfolgung, Wärmeabsorption, Stromerzeugung und Zirkulation.

Die Wissenschaft hinter dem „geheimen Spiegel“ erforschen

Um das Sonnenlicht zu nutzen, müssen Sie zunächst einen Ort mit guten Sonnenbedingungen auswählen. Dunhuang in Gansu ist eine der Regionen mit der höchsten Sonneneinstrahlung in China. Die jährliche Sonneneinstrahlung beträgt das 1,28-Fache des nationalen Durchschnitts.

Nachdem der Standort nun ausgewählt ist, stellt sich die Frage, wie wir Sonnenlicht in Strom umwandeln können. Wir müssen einen hohen Wärmeabsorptionsturm bauen, auf dessen Spitze ein Wärmeabsorptionsgerät installiert wird. Im Wärmeabsorber ist eine große Menge geschmolzenes Salz gespeichert. Bei diesem Salz handelt es sich nicht um das Salz, das wir täglich essen, sondern um ein Industriesalz. Es zeichnet sich durch einen niedrigen Schmelzpunkt, eine starke Wärmespeicherung und einen niedrigen Preis aus. Anschließend werden mehr als 12.000 Heliostaten in konzentrischen Kreisen um den Wärmeabsorptionsturm herum platziert, die das Sonnenlicht auf den Empfänger auf der Turmspitze fokussieren. Jeder Heliostat ist wie eine riesige Sonnenblume und kann den Spiegelwinkel automatisch an die Sonne anpassen, sodass das reflektierte Licht genau auf den Wärmeabsorber gerichtet wird.

Wenn Licht auf den Absorber fokussiert wird, wird das geschmolzene Salz auf über 600 Grad Celsius erhitzt, schmilzt zu Flüssigkeit und fließt in den darunter liegenden Heißsalztank. Wenn Strom benötigt wird, pumpen wir das geschmolzene Salz im Heißsalztank und das Wasser im Wassertank in den Dampfgenerator. Nachdem das Wasser die Wärmeenergie des geschmolzenen Salzes absorbiert hat, verwandelt es sich in Hochtemperatur- und Hochdruckdampf, der die Dampfturbine antreibt und so Strom erzeugt. Dies ist das, was wir als „Siedewasser“-Stromerzeugung kennen.

Schließlich kehrt das geschmolzene Salz, das Wärmeenergie freisetzt, in den Kaltsalztank zurück und kehrt dann zum Wärmeabsorber oben zurück, wo es auf die nächste Runde der Stromerzeugung wartet. Dies ist der gesamte Prozess der „Spiegel“-Stromerzeugung. Tatsächlich werden Spiegel zur solarthermischen Stromerzeugung verwendet.

Die solarthermische Stromerzeugung bietet einzigartige Vorteile

Die Stromerzeugung durch Solarthermie hat die Vorteile, dass sie sauber, stabil und effizient ist. Es nutzt die Sonnenenergie vollständig und erfordert keinen Verbrauch fossiler Energieträger wie Kohle und Öl. Noch wichtiger ist, dass geschmolzenes Salz und Wasserressourcen wiederverwendet werden können. Der Kohlendioxidausstoß pro erzeugter Kilowattstunde Strom ist bei der solarthermischen Stromerzeugung nahezu der niedrigste aller gängigen Stromerzeugungsmethoden, nämlich nur 1/50 des Kohlendioxidausstoßes bei der thermischen Stromerzeugung und 1/6 des Kohlendioxidausstoßes bei der Stromerzeugung durch Photovoltaik.

Wie bei der Windenergieerzeugung schwankt die erzeugte Strommenge mit der Windgeschwindigkeit, während die Photovoltaikstromerzeugung vom Wetter abhängt und nachts keinen Strom erzeugen kann. Wie kann also die solarthermische Stromerzeugung die Zufälligkeit und Volatilität der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien durchbrechen? Die Antwort liegt in Salzschmelzetanks, die Wärme speichern. Es ist die „Batterie“ und „Powerbank“ der solarthermischen Stromerzeugung. Wenn keine Sonnenwärme vorhanden ist, kann heißes geschmolzenes Salz aus dem Salzschmelzetank entnommen werden, um Wasser zum „Kochen“ zu bringen und so rund um die Uhr eine nachhaltige Stromerzeugung zu erreichen. Selbst nachts kann die „Secret Mirror Base“ noch 11 Stunden lang bei voller Auslastung Strom erzeugen.

Im Juni 2019 erreichte die „Secret Mirror Base“ die Volllaststromerzeugung mit einer geplanten jährlichen Stromerzeugung von 390 Millionen kWh, was der Gewährleistung des Stromverbrauchs aller Haushalte in der Stadt Haining, wo wir uns derzeit befinden, für ein halbes Jahr entspricht.

Dies ist die „geheime Spiegelbasis“, die wir heute erkunden. Es handelt sich zudem um das weltweit größte Solarthermiekraftwerk mit dem höchsten Wärmeabsorptionsturm, der kürzesten Bauzeit und der Fähigkeit, 24 Stunden lang kontinuierlich Strom zu erzeugen – das 100-MW-Solarthermiekraftwerk Dunhuang mit Salzschmelzeturm.

(Der Sprecher ist stellvertretender Teamleiter des Inspektions- und Kontrollteams des Kundendienstzentrums der State Grid Wenzhou Power Supply Company)