Außerirdischer Technologieturm? Oh, es stellt sich heraus, dass es sich um ein künstliches Solarthermiekraftwerk handelt

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Hanmu Diaomeng (populärwissenschaftlicher Autor)

Hersteller: China Science Expo

Wer noch nie von einem solarthermischen Turmkraftwerk gehört oder es gesehen hat, der wird beim Anblick der Zehntausenden Spiegel und des hohen Turms mitten in der Wüste vom Himmel aus wohl ausrufen: Ist das außerirdische Technologie?

Das Turm-Solarthermiekraftwerk, dessen vollständiger Name „Turm-Solarthermiekraftwerk mit geschmolzenem Salz“ lautet , vermittelt durch seine visuellen Effekte einen starken Eindruck von Technologie.

Dunhuang 100 MW Salzschmelze-Turm-Solarthermiekraftwerk

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Gute Qualität, niedriger Preis und lange Lebensdauer

Obwohl es voller Technologie steckt, ist das Prinzip des Solarthermie-Turmkraftwerks sehr einfach. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine große Anzahl flacher Spiegel mit Heliostatenfunktion das Sonnenlicht zur Spitze des Turms reflektiert, wo das geschmolzene Salz auf über 500 Grad Celsius erhitzt wird und dann durch das Hochtemperatur-geschmolzene Salz Strom erzeugt wird.

Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie ein Wärmekraftwerk Kohle zum Erhitzen von Dampf verwendet und den Dampf dann zur Stromerzeugung nutzt.

In der Stadt Naomaohu im Kreis Yiwu in Xinjiang beleuchten mehr als 14.000 Heliostaten im Solarthermiekraftwerk den Kollektorturm

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Wie kommt es also, dass Sie einen so hohen Turm besitzen? Im Allgemeinen benötigen Sie Folgendes:

Sonnenlicht entspricht der Kohle in einem Wärmekraftwerk.

Im Spiegelfeld werden die Planspiegel verlegt.

Es erfüllt die Funktion eines Heliostaten und ist für die Unterstützung des Metallrahmens des Reflektors, des Planreflektors, des geschmolzenen Salzes und der Stromerzeugungsanlagen, einschließlich Turbinen und Generatoren , verantwortlich.

Spiegelfeld

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Man kann sagen, dass dieses Ausrüstungsset von guter Qualität und günstig ist.

Solarenergie ist für CSP-Kraftwerke das, was Erdgas für Erdgaskraftwerke und Kohle für Wärmekraftwerke ist. Sonnenlicht ist immer kostenlos und die wichtigste Voraussetzung für die gesamte solarthermische Stromerzeugung.

Die Standorte der Spiegelstandorte liegen häufig in Wüsten und der Gobi , wo die Grundstückspreise sehr niedrig sind und das Land an manchen Orten sogar kostenlos ist.

Ein Reflektor ist ein ebener Spiegel, der sich im Wesentlichen nicht von den in jedem Haushalt verwendeten Planspiegeln unterscheidet . Um Wind und Sand standzuhalten, muss die Härte jedoch unterschiedlich sein. Um das Sonnenlicht mit maximaler Effizienz zu reflektieren, wird auch die Lichtdurchlässigkeit variiert. Doch so unterschiedlich er auch ist, im Wesentlichen handelt es sich lediglich um einen ebenen Spiegel. Durch die Massenproduktion und verschiedene technische und gestalterische Optimierungen werden die Kosten zwangsläufig sinken.

Reflektor

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Das derzeit üblicherweise verwendete geschmolzene Salz ist eine Mischung aus 60 % Natriumnitrat und 40 % Kaliumnitrat. Es wird oft „Solarsalz“ genannt, aber das ist nur eine vorübergehende Bezeichnung. Derzeit intensivieren die Länder die Forschung an der nächsten Generation von geschmolzenem Salz, das billiger ist und eine bessere Leistung bietet. Beispielsweise stehen geschmolzene Chloridsalze, die aus einer Mischung von Natriumchlorid (Haushaltssalz), Magnesiumchlorid und Kaliumchlorid hergestellt werden, im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung in China und anderen Ländern.

Ganz gleich, um welche Generation geschmolzenen Salzes es sich handelt, zwei Dinge sind sicher: Die Wärmespeicherung und Wärmeleitfähigkeit werden besser sein und die Kosten werden niedriger sein .

Am schwierigsten sind Kostensenkungen bei Dampfturbinen und Generatoren in Stromerzeugungsanlagen , da die Entwicklung dieser beiden Anlagentypen über Jahrzehnte erfolgt, die Technologie längst ausgereift ist und alle möglichen Kostensenkungen schon lange ausgeschöpft sind.

Neben der Dampfturbine und dem Generator ist auch die Ausrüstung, die für die Sonnennachführungsfunktion erforderlich ist (d. h. der frei drehbare Metallträgerrahmen), teuer. Diese Art von Ausrüstung ist in der Anfangsphase des Entwurfs am teuersten. Sobald die Technologie jedoch ausgereift ist und nachfolgende Projekte in Massenproduktion gehen, werden sich die Kosten hauptsächlich in den Materialien niederschlagen, sodass die Kosten nicht wesentlich sinken werden.

Die verschiedenen Materialien, die in solarthermischen Kraftwerken verwendet werden, sind sehr langlebig . Beispielsweise können sich die Leser die Lebensdauer des Planreflektors vorstellen. Eine weitere Möglichkeit ist geschmolzenes Salz, das ebenfalls eine lange Lebensdauer hat. Was eine Lebensdauer von 30 Jahren nicht übersteht, wird kaum eine Alternative zur nächsten Generation von Flüssigsalz darstellen.

Manche Leser könnten argumentieren, dass die derzeitigen Baukosten für solarthermische Turmkraftwerke noch immer relativ hoch seien . Inwiefern kann man es im Vergleich zu anderen Stromerzeugungstechnologien als kosteneffizient bezeichnen?

Ein wesentlicher Grund hierfür liegt darin, dass sich viele inländische Projekte noch immer in der Demonstrationsphase befinden.

Die Kernenergie befindet sich bereits in der vierten Generation, die thermische Stromerzeugung hat bereits mehrere Generationen durchlaufen und solarthermische Turmkraftwerke haben noch nicht einmal die erste Generation abgeschlossen . Es ist offensichtlich unfair, die Kosten der ersten Generation mit anderen Industrien zu vergleichen, die sich über mehrere Generationen entwickelt haben. Die Entwicklung solarthermischer Turmkraftwerke bleibt weiterhin gespannt.

Doppelte Eigenschaften: Energiespeicherung und Umwelttransformation

Da solarthermische Turmkraftwerke geschmolzenes Salz zur Speicherung und Weiterleitung von Wärme verwenden, verfügen sie ganz selbstverständlich über die Funktion eines „Energiespeichers“. Das Ergebnis ist, dass nicht nur tagsüber, sondern auch nachts Strom erzeugt werden kann.

Es verfügt über eine eigene Energiespeicherfunktion , was den größten Unterschied zur Stromerzeugung durch Solarenergie oder Windenergie darstellt.

Wenn ein ebener Außenspiegel mit viel Sand und Staub bedeckt ist und Sie ihn mit einem gewöhnlichen Lappen abwischen, kann der harte Sand leicht das Glas zerkratzen, was nicht ratsam ist.

Arbeiter führen routinemäßige Wartungsarbeiten am Heliostaten durch

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Eine kostengünstigere Methode besteht darin, den Staub mit einem Föhn vom Spiegel zu blasen. Allerdings gelangt der Staub dadurch auf andere Spiegel.

Am effektivsten ist es daher, von oben nach unten mit Wasser zu spülen. Das Ergebnis ist, dass in der Wüste Gobi, in der ursprünglich kein Gras wuchs, unweigerlich eine große Menge Gras wachsen wird, nachdem von Zeit zu Zeit Wasser in die Wüste eingedrungen ist. Gras hat eine gewisse Funktion bei der Boden- und Wassererhaltung, und wo es Gras gibt, gibt es Schafe.

Wenn Sie dies sehen, müssen Sie verstanden haben, dass die Umweltveränderung ein weiteres Merkmal von solarthermischen Turmkraftwerken ist.

Obwohl der Boden und die Umgebung des 100-MW-Solarturmkraftwerks von Dunhuang derzeit noch gelber Boden sind, wird die Umgebung grün, wenn wir sie in fünf Jahren wieder betrachten?

Löss rund um das 100-MW-Turm-Solarthermiekraftwerk in Dunhuang

(Fotoquelle: Website der chinesischen Regierung)

Wir gehen davon aus, dass die Antwort „Ja“ lautet. Wenn es gelingt, den ökologischen Wandel zu bewältigen, können solarthermische Turmkraftwerke noch weiter gehen.

Einfach zu skalieren

Wir haben Grund zu der Annahme, dass sich die Stromerzeugungskosten von Solarthermie-Turmkraftwerken mit der fortschreitenden Entwicklung und der Weiterentwicklung ihrer wichtigsten Technologien, wie beispielsweise kostengünstiger Hochleistungs-Schmelzsalze sowie kostengünstigerer Reflektoren und Halterungen, in Kombination mit den Skalenvorteilen voraussichtlich deutlich senken werden.

Und wenn dieser Tag wirklich kommt, ist sein großflächiges Erscheinen unvermeidlich .

Solarthermisches Kraftwerk Dunhuang mit 100 MW

(Bildquelle: Screenshot der Satellitenkarte)

Das obige Bild ist ein Screenshot der Satellitenkarte des 100-MW-Solarthermiekraftwerks Dunhuang. Die Frage ist: Da dieser Ort bebaubar ist, können auch die umliegenden Gebiete bebaut werden?

Konzeptkarte für die zukünftige Standortauswahl

(Bildquelle: Der Autor hat es anhand eines Screenshots einer Satellitenkarte erstellt)

Es besteht kein Zweifel daran, dass sich die Kosten erheblich senken lassen, wenn die Technologien für solarthermische Turmkraftwerke in Zukunft weiterentwickelt werden und stabile Kapitalrenditen sowie Vorteile für die Umwelt erzielt werden können. Es kann nicht nur gebaut werden, sondern es gibt auch so viele Orte, an denen es gebaut werden kann.

Abschluss

Der glitzernde Turm in der Wüste Gobi ist weder Hightech, das Außerirdische versehentlich auf die Erde gebracht haben, noch eine von Menschenhand gepflanzte Sonne. Es handelt sich um ein von Wissenschaftlern entwickeltes solarthermisches Turmkraftwerk.

Obwohl sich solarthermische Turmkraftwerke noch in der Anfangsphase befinden, bin ich davon überzeugt, dass aufgrund ihrer enormen Vorteile in naher Zukunft viele solcher Türme in der Wüste entstehen werden, die Energie speichern, Strom erzeugen und gleichzeitig die Wüste begrünen.