تمرکز انرژی خورشیدی برای ذخیره انرژی ارزان

با ارائه ذخیره سازی ارزان انرژی حرارتی و توانایی آن برای استفاده در کاربردهای خاص، متمرکز کردن انرژی خورشیدی این پتانسیل را دارد که به یک پیشنهاد بازار مناسب تبدیل شود. اما استانداردهای بین المللی برای کمک به کاهش قیمت ها و ذخیره انرژی ضروری هستند.

انرژی حرارتی خورشیدی که در غیر این صورت انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) نامیده می شود، یک انرژی تجدیدپذیر است که از گرمای خورشید جمع آوری شده توسط انواع مختلف آینه های متمرکز استفاده می کند. انرژی حاصل از نور متمرکز خورشید، سیال با دمای بالا را در گیرنده گرم می کند، به یک مبدل حرارتی می رود و در نهایت یک توربین بخار یا گاز را برای تولید برق به حرکت در می آورد. اکثر نیروگاه های CSP می توانند گرما را در طول روز ذخیره کرده و در شب آن را به برق تبدیل کنند. (برای اطلاعات بیشتر در مورد فناوری های مورد استفاده برای نیروگاه های برق حرارتی خورشیدی، خانه طلوع خورشید را بخوانید.)

بازار CSP یک انرژی تجدیدپذیر بسیار امیدوارکننده در کشورهای نوپا است، اما بازار CSP در سال‌های اخیر واقعاً رشد نکرده است، و در حالی که چندین نیروگاه در سراسر جهان، به ویژه در چین ساخته می‌شوند، قیمت‌ها به اندازه کافی پایین نیامده است که آن را از نظر اقتصادی بالا ببرد. قابل دوام ساخت و نگهداری میدان‌های جمع‌کننده خورشیدی متمرکز در شرایط سخت و اغلب بیابانی، اغلب گران‌تر از سایر اشکال انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی فتوولتائیک خورشیدی (PV) و باد است.

ذخیره انرژی ارزان

“رقابت PV خورشیدی سهم بازار را از فناوری پیچیده تر حرارتی خورشیدی گرفته است، زیرا قیمت پنل های خورشیدی در 15 سال گذشته بسیار کاهش یافته است و نصب آنها بسیار آسان است، به معنای واقعی کلمه وصل می شوند. اکهارد لوپفرت، رئیس IEC TC 117، کمیته IEC که استانداردهایی را برای نیروگاه های حرارتی خورشیدی تهیه می کند، توضیح می دهد که حرارت خورشیدی یک مزیت مهم نسبت به PV خورشیدی دارد: ذخیره انرژی ارزان.

سیستم‌های ذخیره‌سازی حرارتی معمولی از مخازن ذخیره‌سازی عایق‌شده پر از نمک مذاب داغ، با پمپ‌ها و مبدل‌های حرارتی تشکیل شده‌اند. به گفته لوپفرت، قیمت ذخیره‌سازی حرارتی بسیار ارزان‌تر از باتری‌های لیتیوم یونی است که در حال حاضر یکی از پرکاربردترین اشکال ذخیره‌سازی انرژی هستند. او توضیح می‌دهد: «عملکرد باتری‌ها در حال بهبود است، اما ذخیره‌سازی انرژی حرارتی مزیت مهمی دارد و هنوز حدود صد برابر ارزان‌تر است».

مقاله منتشر شده در Science Direct تاکید می کند که “در مناطقی با منابع خورشیدی بالا، CSP می تواند نقش مهمی ایفا کند، بنابراین، پیشرفت های قابل توجهی برای افزایش رقابت پذیری آن از طریق بهبود سیستم های ذخیره انرژی ادغام شده با CSP انجام می شود.” این مقاله پتانسیل ذخیره‌سازی انرژی حرارتی CSP را برای تثبیت شبکه با «توانایی تولید برق در طول ساعات پر تقاضا (دوره‌های قیمت بالا، صبح و عصر) و ذخیره انرژی کارآمد، زمانی که تقاضای برق کم است، اما قابل تجدید است، برجسته می‌کند. انرژی بیش از حد در دسترس است (دوره های قیمت پایین، ظهر)». ایده این است که CSP با دیگر انرژی های تجدیدپذیر مانند PV خورشیدی ترکیب شود و ذخیره انرژی در مقیاس شبکه را فراهم کند. (برای اطلاعات بیشتر در مورد سیستم های ذخیره سازی مختلف و فناوری های مورد استفاده در CSP، اینجا را بخوانید.)

CSP برای حرارت فرآیند صنعتی

یکی دیگر از نکات فروش CSP استفاده از آن در صنایع متکی به مقدار زیادی انرژی برای فرآیندهای گرمایشی است که عموماً به عنوان گرمای فرآیند صنعتی توصیف می شود. این شامل پالایش نفت، تولید مواد شیمیایی، آهن و فولاد، سیمان و صنایع غذایی و آشامیدنی است.

به عنوان مثال، برای ساخت سیمان، مواد خام مانند سنگ آهک و خاک رس آسیاب می شوند تا به صورت پودر ریز درآیند و سپس تا دمای 1450 درجه سانتی گراد در کوره سیمان گرم می شوند. فرآیند گرمایش متکی به انرژی حاصل از سوخت‌های فسیلی است که انتشار دهنده‌های بزرگ کربن هستند. فشار از همه گوشه ها برای کربن زدایی آن بالا می رود. در حالی که برخی تحقیقات بر روی موادی تمرکز می‌کنند که به حرارت کمتری نیاز دارند، نور متمرکز خورشید که برای انتقال حرارت سیالات در CSP استفاده می‌شود، می‌تواند برای تامین دماهای بالا مورد نیاز استفاده شود.

CSP همچنین می تواند برای سوخت های خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد، که در حال افزایش است. (برای اطلاعات بیشتر در مورد این برنامه، بخوانید: آشنایی با سوخت های خورشیدی | IEC e-tech).

نیاز مطلق به استانداردها

IEC TC 117 اولین استانداردهای خود را در سال 2017 منتشر کرد و در سال‌های گذشته معیارهای کلیدی را برای صنعت ایجاد کرده است که همگی برای تثبیت کیفیت قطعات و تاسیسات و کمک به کاهش هزینه‌های فناوری‌های مختلف CSP و افزایش آنها بسیار مهم هستند. رقابتی استانداردها همچنین ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم های CSP مورد استفاده در سراسر جهان را تضمین می کنند. یک کارخانه CSP نه تنها یک تاسیسات الکتریکی است، بلکه تقریباً یک کارخانه فرآیند مواد شیمیایی است. با مواد خطرناک مانند سیالات آلی که در دماهای بسیار بالا گرم می شوند سروکار دارد. بنابراین اطمینان از ایمنی کارگران و محیط اطراف کارخانه از اهمیت بالایی برخوردار است و یکی از محورهای اصلی استانداردهای ما است.

با نگاهی به آینده، استانداردهای حوزه دیگری مورد نیاز است که دقیقاً به استفاده از CSP برای کاربردهای خاص، مانند حرارت فرآیند صنعتی مرتبط است. به گفته لوپفرت، «ما می‌توانیم آموخته‌ها و دستاوردهای کارخانه‌های STE را به کار ببریم و آنها را برای پردازش کاربردهای صنعتی حرارتی به کار ببریم. ما باید کاربردهای استانداردهای TC 117 را گسترش دهیم. غالباً مسئله کوچک کردن آنچه قبلاً از نظر عملکرد و قابلیت اطمینان به دست آورده ایم است.

یکی از چالش‌های اصلی در سال‌های آینده جذب کارشناسان مناسب برای شرکت در کارهای استانداردسازی خواهد بود. لوپفرت می گوید: «ما دانشمندان و محققین زیادی داریم، اما به افراد بیشتری که در محل درگیر هستند و متخصصان صنعت نیاز داریم.

اما امید هم هست از زمان کووید، ما روش کار خود را تغییر داده‌ایم و ملاقات آنلاین یک موهبت بوده است. به لطف ابزارهای آنلاین، ما شروع به جذب افرادی کرده‌ایم که برای کارهای مورد نیاز ما واجد شرایط بهتری هستند، به ویژه از بخش صنعتی. ما همچنین از انجمن‌هایی مانند SolarPACES استفاده می‌کنیم، یک پلتفرم همکاری فناوری که به ما امکان می‌دهد در مورد مسائل مبرم مربوط به CSP، قبل از داشتن محدودیت‌های رسمی استاندارد، بحث کنیم.»

از آنجایی که مسابقه برای دستیابی به اهداف انتشار کربن صفر تسریع می‌شود، متمرکز کردن فناوری‌های انرژی خورشیدی می‌تواند نقش مهمی در تضمین رسیدن به آن با کمک استانداردهای بین‌المللی IEC داشته باشد.

منبع:etech.iec