Neděle 15. prosince 2019, svátek má Radana, Radan
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 15. prosince 2019 Radana, Radan

Sluneční high-tech Andasol 1

15. 07. 2009 22:09:49
Jaké jsou reálné možnosti nejmodernějších slunečních elektráren? Skutečně mohou v budoucnu nahradit jadernou energii a fosilní paliva?
Sluneční elektrárny se v minulých týdnech opakovaně objevovaly v médiích, a to v souvislosti se široce mediálně publikovanými pokusy o sestavení konsorcia finančně silných soukromých investorů, kteří by byli schopni a ochotni převzít politická a podnikatelská rizika futuristického energetického projektu DESERTEC.

Čtenářům, kterým pojem DESERTEC nic neříká, přeformuluji hlavní vizi projektu: jedná se o výstavbu velkého množství slunečních elektráren (celkový instalovaný výkon 100 000 MWe) v oblasti Středozemí, Blízkého východu a severní Afriky s cílem pokrývat v roce 2050 až 15% evropské spotřeby elektřiny ze solárních zdrojů. Samozřejmě mimo vlastní výroby tento projekt musí rovněž vyřešit transfer odpovídajícího množství elektřiny do Evropy, v tomto případě pomocí linek ultra vysokého stejnosměrného napětí.

Výrobní základna DESERTEC má být založena na elektrárnách s koncentračními slunečními kolektory, které pro výrobu elektřiny využívají klasické parní turbíny. Jedná se o solidní a ověřenou technologii. První komerční elektrárny tohoto typu jsou již dvacet let v provozu v Mohavské poušti v Kalifornii.

Andasol 1, první elektrárna tohoto druhu v Evropě, byla uvedena do zkušebního provozu ve Španělsku koncem loňského roku, slavnostní zahájení provozu proběhlo 1.7.2009.

Andasol1_jaro2008_v.jpg

Elektrárna Andasol 1 v závěrečné fázi výstavby (jaro 2008)
Zdroj: Solar Millennium AG


Jedná se o zajímavé technické dílo, které opravdu stojí za pozornost.

Základní parametry elektrárny Andasol 1

Lokalita
Název projektu: Andasol 1

(Pozn.: Andasol 2 a 3 ve výstavbě)

Poloha: 37°13' N; 3°04' W; Španělsko10 km východně od Guadix, katastr obcí Aldeire a La Calahorra, region Marquesado, provincie Granada,
1 090 až 1 100 m nad hladinou moře
Celková velikost pozemku: cca 195 ha (1300 x 1500 m),

(Pozn.: včetně Andasol 2 a 3)

Vyvedení výkonu: rozvodna 400 kV Huéneja (vzdálenost cca 7 km)
Solární část
Použitá technologie: Skal-ET
Rozloha solárních jednotek: 510 120 m2

(Pozn.: přibližně 70 fotbalových hřišť)

Počet kolektorů 7 488
Rozměr kolektorů 12 x 6 m
Počet parabolických zrcadel: 209 664

(Pozn.: kolektor sestává ze 7x4=28 zrcadel)

Počet absorpčních trubic: 22 464, délka 4 m

(Pozn.: kolektor obsahuje 3 absorpční trubice)

Počet slunečních snímačů: 624

(Pozn.: 312 řad kolektorů á 2ks)

Průměrná vstupní energie na jednotku plochy (DNI): 2 136 kWh/m2*rok
Celková účinnost solární části: špičková hodnota cca 70%,
roční průměr cca 50%
Kapacita zásobníku tepla: 28 500 tun akumulačního média,
umožňuje provoz po dobu 7,5h na plném výkonu

(Pozn.: odpovídá 375 MWh = 1,35 TJ)

Rozměry zásobníku tepla: 2 nádrže: průměr 36 m, výška 14 m
Elektrárna
Elektrický výkon: 49,9 MWe
Roční provoz s plným výkonem: cca 3500 hodin
Předpokládaná výroba: cca 180 GWh

(Pozn.: výroba odpovídá ročnímu koeficientu využití instalovaného výkonu Kv = 41%)

Účinnost parní turbíny: špičková hodnota cca 40%,
roční průměr cca 30%
Celková účinnost elektrárny: špičková hodnota cca 28%,
roční průměr cca 15%
Odhadovaná životnost: minimálně 40 let


Jak to funguje aneb zapomeňte na fotovoltaiku
V podstatě se jedná o běžnou parní elektrárnu
. Místo kotle je však instalován solární okruh s počítačově řízenými parabolickými zrcadly odrážejícími sluneční paprsky na absorpční trubice, kterými protéká teplonosné médium (speciální syntetický olej). Za optimálních podmínek může teplota oleje dosáhnout až 400°C. Olej je čerpán do parogenerátoru, kde předává tepelnou energii vodě cirkulující v sekundárním okruhu elektrárny. Vzniklá pára pohání turbínu s generátorem a následně kondenzuje v kondenzátoru, který je chlazen samostatným vodním okruhem s chladícími věžemi.

Parabol-FlashAnimation-Screenshot_v.jpg

Ideové technologické schéma elektrárny Andasol 1
Zdroj: Solar Millennium AG


Za zmínku stojí vložený technologický okruh s přídavným tepelným výměníkem uvnitř solárního okruhu. Tento okruh slouží pro dodávku tepelné energie do zásobníku tepla v průběhu dne a odběr energie v průběhu noci. Toto řešení zvyšuje provozuschopnost elektrárny v průběhu roku zhruba na dvojnásobný počet hodin oproti řešení bez akumulace tepla.

Andasol1_den_v.jpg

Provoz Andasol 1 v průběhu dne (dodávka energie do zásobníku tepla)
Zdroj: Solar Millennium AG



Zásobník tepla sestává ze dvou nádrží naplněných směsí tekutého dusičnanu sodného (60%) a dusičnanu draselného (40%). Celkové množství tepelného média činí 28 500 tun. Ve dne je akumulační médium přečerpáváno ze „studené“ nádrže (290°C) do „horké“ nádrže, přičemž prochází tepelným výměníkem, kde se ohřívá teplonosným médiem solárního okruhu na požadovanou „akumulační teplotu“ (390°C). V noci je cirkulace obrácená a akumulační tepelné médium ze zásobníku tepla předává v tepelném výměníku energii teplonosnému médiu solárního okruhu. Tepelná kapacita zásobníku je ohromující: 375 MWh = 1,35 TJ.

Andasol1_noc_v.jpg

Provoz Andasol 1 v průběhu noci (odběr energie ze zásobníku tepla)
Zdroj: Solar Millennium AG


Výhody elektrárny Andasol 1
Solární elektrárny se po celou svoji historii potýkají se zásadním problémem nepředvídatelnosti výroby energie v průběhu dne, a samozřejmě s přerušením výroby v noci. Vzhledem ke gigantickému zásobníku tepla, který je schopen udržet elektrárnu na plném výkonu po dobu 7,5 hodin bez vnějšího přívodu sluneční energie, je tento problém do značné míry vyřešen (na rozdíl od stávajících fotovoltaických zdrojů). Díky tomu obdržela energetická společnost Endesa od španělského síťového operátora REE povolení k dodávce elektřiny do španělské sítě 400 kV.

Andasol1_v.jpg

Solární jednotky Andasol 1 (7 488 kolektorů, 209 664 parabolických zrcadel)
Zdroj: Solar Millennium AG



Nevýhody elektrárny Andasol 1
Solární elektrárna využívá obnovitelný zdroj s nízkou koncentrací energie a nemůže překročit své fyzikální a ekonomické limity. I s využitím zásobníku tepla vykazuje poměrně nízký roční koeficient využití instalovaného výkonu Kv = 41%, což odpovídá ročnímu provozu cca 3500-3600 hodin na plném výkonu. Moderní uhelné a jaderné elektrárny vykazují hodnoty Kv = 90%, což odpovídá ročnímu provozu cca 7900 hodin na plném výkonu, tj. při stejném instalovaném výkonu vyrobí za rok 2,2-krát více elektrické energie.

Achillovou patou, především z hlediska projektu DESERTEC, může být voda. Celková roční spotřeba vody je vyčíslena na 870 000 m3 (průměrně 27,6 l za vteřinu). Nesmíme zapomínat, že se v podstatě jedná o klasickou parní elektrárnu, pro kterou neodvolatelně platí: bez vody není elektřina. Většina vody nenávratně mizí v atmosféře odparem v chladících věžích. Autoři technických podkladů použili velmi přiléhavý příměr: spotřeba vody odpovídá pěstování pšenice na pozemku elektrárny. I naprostému laikovi je jasné, že zajištění každodenního zavlažování obilných lánů např. na Sahaře opravdu není jednoduchá záležitost.

Trochu ekonomického realismu
Původním smyslem obnovitelných energetických zdrojů (OZE) bylo omezit produkci elektrické energie z fosilních paliv a ušetřit strategické suroviny, především uhlí a zemní plyn, pro další generace. V případě ideologicky a politicky motivovaného přístupu k energetice je prvořadým cílem OZE vytlačit jaderné zdroje z energetického mixu a radikálně snížit emise CO2. Podívejme se tedy na možné perspektivy optikou nejmodernější evropské sluneční elektrárny:

Podle dostupných údajů činily investiční náklady Andasol 1 zhruba 300 milionů eur. Pro orientační srovnání uvádím, že v České republice byly investovány do výstavby dvou bloků jaderné elektrárny Temelín (2x1000 MWe) celkem 4 miliard eur. Nahradit Temelín s roční výrobou 12 200 GWh solárními elektrárnami Andasol 1 by stálo cca 20,3 miliard eur (529 miliard korun), tedy více než polovinu výdajů českého státního rozpočtu.

Limity solární energie
Už z těchto „sedláckých počtů“ je zřejmé, že případné radikální navýšení počtu slunečních elektráren v evropském energetickém mixu, např. dle scénáře projektu DESERTEC, by bylo technicky nereálné (jednotky tisíc nových slunečních elektráren typu Andasol 1 do roku 2050) a ekonomicky „neufinacovatelné“. Alespoň dle názoru autora článku. Předpokládané náklady projektu DESERTEC jsou prozatím odhadovány na 400 miliard eur, tj. 10,4 bilionů korun.

Andasol 1 je vlajkovou lodí současné solární energetiky. Pokrokové technické řešení otevřelo zcela nové perspektivy solárních energetických zdrojů. Nicméně je nutné zachovat realistický přístup. Musíme respektovat skutečnost, že i „energetika alternativních zdrojů“ má své fyzikální, technické a ekonomické limity. Může tedy částečně přispět k řešení energetických problémů budoucnosti, tzn. může vhodně doplňovat budoucí energetický mix jaderných a fosilních elektráren, avšak nemá šanci tyto zdroje v plné míře nahradit.

(Psáno pro server Nazeleno.cz a blog.iDNES.cz)


Petr Nejedlý
Autor: Petr Nejedlý | středa 15.7.2009 22:09 | karma článku: 28.68 | přečteno: 5196x

Další články blogera

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 3)

Závěrečný díl miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

21.5.2017 v 10:45 | Karma článku: 23.15 | Přečteno: 1298 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 2)

Pokračování miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

14.5.2017 v 10:59 | Karma článku: 17.46 | Přečteno: 742 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 1)

Poradenská společnost McKinsey od září 2012 pravidelně zveřejňuje analýzu, která na základě hodnocení patnácti parametrů názorně dokladuje postup energetické transformace.

9.5.2017 v 14:56 | Karma článku: 22.66 | Přečteno: 1214 | Diskuse

Petr Nejedlý

Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

Jižní Austrálie měla být globálním příkladem náhrady uhelných elektráren pracujících v základním zatížení obnovitelnými zdroji. K prvnímu blackoutu došlo za necelých pět měsíců.

23.4.2017 v 13:24 | Karma článku: 31.37 | Přečteno: 1418 | Diskuse

Další články z rubriky Ostatní

Beata Krusic

"Chočetsja žiť - i ljubiť " ...

Tak tuhle větičku jsem si přečetla dnes jako názor v jedné diskuzi - k písničce na Youtube. Tu písničku znám a musím říct, že mě svého času zaujala.

14.12.2019 v 20:09 | Karma článku: 9.33 | Přečteno: 319 | Diskuse

Ludek Bouska

Klacky pod nohama

Zažili jste, když vám někdo "házel klacky pod nohy"? Používá se to obrazně, ale i prakticky je to docela nepříjemné. Asi si to někdy děláme sami, ale teď nevím - čeho je moc, toho je příliš...

14.12.2019 v 18:00 | Karma článku: 7.99 | Přečteno: 174 | Diskuse

David Dvořák

ODS - jednoho obecního hulváta si můžeme dovolit.

Ja, ja, maj recht pán profesor, zatím maj 10% a do 5% ... to je ještě velký kus cesty před Vámi. Mám jen starost, aby to do voleb všechno stihli.

14.12.2019 v 13:31 | Karma článku: 35.30 | Přečteno: 809 | Diskuse

Pavel Vrba

Tak co chlapi, taky to tak doma máte?

Vždycky jsem zastával názor, že jsou činnosti, které prostě zvládne jen chlap. A totéž platí v disciplíně, která se připisuje spíše ženám, než mužům. A to vaření. V dnešní době mám pocit, že něžné pohlaví vytrácí zálibu ve vaření.

14.12.2019 v 13:05 | Karma článku: 20.76 | Přečteno: 564 | Diskuse

Ondřej Havelka

Voodoo

Západoafrické voodoo je mimořádně zajímavý, stejně jako mimořádně nebezpečný segment reality. Výlet může být jednosměrný.

14.12.2019 v 11:23 | Karma článku: 12.43 | Přečteno: 295 | Diskuse
Počet článků 157 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 2997

Autor je absolvent ČVUT, fakulty elektrotechnické, specializace jaderné elektrárny. Od ukončení studií v r. 1988 pracuje ve společnosti ČEZ a.s., jaderná elektrárna Temelín - v současné době jako manažer útvaru technika, Výstavba jaderných elektráren. Profesně se zabývá elektroenergetikou, zvláště jadernou energetikou. Ačkoliv je technicky vzdělán, zajímá se rovněž o historickou religionistiku (z pohledu ateisty) a cizí jazyky (angličtina, němčina, ruština, francouzština).

Najdete na iDNES.cz