सोलर राइजिंग टॉवर (सोलर एरोडायनॅमिक पॉवर प्लांट)

सौर चढत्या टॉवर - सौर ऊर्जा संयंत्रांच्या प्रकारांपैकी एक. एका मोठ्या सौर संग्राहकामध्ये हवा गरम केली जाते (ग्रीनहाऊस सारखी), उंच चिमणी टॉवरमधून उगवते आणि बाहेर पडते. हलणारी हवा वीज निर्माण करण्यासाठी टर्बाइन चालवते. पायलट प्लांट 1980 च्या दशकात स्पेनमध्ये कार्यरत होता.

सूर्य आणि वारा हे उर्जेचे दोन अक्षय स्त्रोत आहेत. त्यांना एकाच संघात काम करण्यास भाग पाडले जाऊ शकते का? या प्रश्नाचे उत्तर देणारा पहिला होता... लिओनार्डो दा विंची. 16 व्या शतकाच्या सुरुवातीस, त्याने सूक्ष्म पवनचक्कीद्वारे समर्थित यांत्रिक उपकरणाची रचना केली. त्याचे ब्लेड सूर्याने तापलेल्या वाढत्या हवेच्या प्रवाहात फिरतात.

स्पॅनिश आणि जर्मन तज्ञांनी एक अनोखा प्रयोग करण्यासाठी न्यू कॅस्टिल पठाराच्या आग्नेय भागातील ला मांचा मैदानाची निवड केली. पुनर्जागरण काळातील आणखी एक उत्कृष्ट निर्माता मिगुएल डी सर्व्हंटेस यांच्या कादंबरीचे मुख्य पात्र शूर शूरवीर डॉन क्विक्सोटे येथेच पवनचक्क्यांशी लढले हे आपण कसे लक्षात ठेवू शकत नाही.

1903 मध्येस्पॅनिश कर्नल इसिडोरो कॅबानेझ यांनी सौर टॉवरसाठी एक प्रकल्प प्रकाशित केला. 1978 ते 1981 या काळात हे पेटंट अमेरिका, कॅनडा, ऑस्ट्रेलिया आणि इस्रायलमध्ये जारी करण्यात आले होते.

1982 मध्ये स्पॅनिश शहराजवळ मांजनारेस हे माद्रिदच्या दक्षिणेस 150 किमी बांधले गेले आणि चाचणी केली गेली सौर पवन ऊर्जा प्रकल्पाचे प्रात्यक्षिक मॉडेल, ज्याने लिओनार्डोच्या अनेक अभियांत्रिकी कल्पनांपैकी एक ओळखली.

इन्स्टॉलेशनमध्ये तीन मुख्य ब्लॉक्स आहेत: एक उभ्या पाईप (टॉवर, चिमणी), त्याच्या पायाभोवती स्थित एक सौर कलेक्टर आणि एक विशेष टर्बाइन जनरेटर.

सौर पवन टर्बाइनच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत अत्यंत सोपे आहे. कलेक्टर, ज्याची भूमिका पॉलिमर फिल्मने बनवलेल्या ओव्हरलॅपद्वारे केली जाते, उदाहरणार्थ, ग्रीनहाऊस, सौर विकिरण चांगल्या प्रकारे प्रसारित करते.

त्याच वेळी, त्याच्या खाली असलेल्या तापलेल्या पृथ्वीच्या पृष्ठभागाद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या इन्फ्रारेड किरणांसाठी चित्रपट अपारदर्शक आहे. परिणामी, कोणत्याही हरितगृहाप्रमाणेच, हरितगृह परिणाम होतो. त्याच वेळी, सौर किरणोत्सर्गाच्या ऊर्जेचा मुख्य भाग कलेक्टरच्या खाली राहतो, जमिनीवर आणि मजल्यामधील हवेचा थर गरम करतो.

कलेक्टरमधील हवेचे तापमान सभोवतालच्या वातावरणापेक्षा लक्षणीय जास्त असते. परिणामी, टॉवरमध्ये एक शक्तिशाली अपड्राफ्ट तयार होतो, जो लिओनार्डो पवनचक्कीच्या बाबतीत, टर्बाइन जनरेटरचे ब्लेड फिरवतो.

सौर पवन ऊर्जा प्रकल्पाची योजनाबद्ध

सौर टॉवरची ऊर्जा कार्यक्षमता अप्रत्यक्षपणे दोन घटकांवर अवलंबून असते: कलेक्टरचा आकार आणि स्टॅकची उंची. मोठ्या कलेक्टरसह, मोठ्या प्रमाणात हवा गरम केली जाते, ज्यामुळे चिमणीच्या प्रवाहाचा वेग जास्त असतो.

मांझानारेस शहरातील स्थापना ही एक अतिशय प्रभावी रचना आहे.टॉवरची उंची 200 मीटर, व्यास 10 मीटर आणि सोलर कलेक्टरचा व्यास 250 मीटर आहे. त्याची डिझाइन पॉवर 50 किलोवॅट आहे.

या संशोधन प्रकल्पाचा उद्देश फील्ड मोजमाप आयोजित करणे, वास्तविक अभियांत्रिकी आणि हवामानशास्त्रीय परिस्थितीत स्थापनेची वैशिष्ट्ये निश्चित करणे हा होता.

स्थापना चाचण्या यशस्वी झाल्या. गणनेची अचूकता, ब्लॉक्सची कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता, तांत्रिक प्रक्रियेच्या नियंत्रणाची साधेपणा प्रायोगिकरित्या पुष्टी केली गेली आहे.

आणखी एक महत्त्वाचा निष्कर्ष काढला गेला: आधीच 50 मेगावॅट क्षमतेसह, सौर पवन ऊर्जा प्रकल्प खूप फायदेशीर बनला आहे. हे आणखी महत्त्वाचे आहे कारण इतर प्रकारच्या सौर उर्जा संयंत्रांद्वारे (टॉवर, फोटोव्होल्टेइक) तयार केलेल्या विजेची किंमत औष्णिक ऊर्जा प्रकल्पांपेक्षा 10 ते 100 पट जास्त आहे.

मंजानारेसमधील हा वीज प्रकल्प सुमारे 8 वर्षे समाधानकारकपणे चालला आणि 1989 मध्ये चक्रीवादळामुळे तो नष्ट झाला.

नियोजित संरचना

स्पेनमधील सियुडाड रिअल येथे पॉवर प्लांट «Ciudad Real Torre Solar». नियोजित बांधकाम 350 हेक्टर क्षेत्र व्यापणार आहे, जे 750 मीटर उंच चिमणीच्या संयोजनात 40 मेगावॅट आउटपुट पॉवर तयार करेल.

बुरोंग सोलर टॉवर. 2005 च्या सुरुवातीस, EnviroMission आणि SolarMission Technologies Inc. 2008 मध्ये संपूर्णपणे कार्यरत सौर उर्जा प्रकल्प तयार करण्याचा प्रयत्न करण्यासाठी न्यू साउथ वेल्स, ऑस्ट्रेलियाच्या आसपास हवामान डेटा गोळा करण्यास सुरुवात केली. या प्रकल्पात जास्तीत जास्त विद्युत उत्पादन 200 मेगावॅट पर्यंत विकसित होऊ शकते.

ऑस्ट्रेलियन अधिकार्‍यांच्या पाठिंब्याच्या कमतरतेमुळे, EnviroMission ने या योजना सोडल्या आणि अॅरिझोना, USA मध्ये टॉवर बांधण्याचा निर्णय घेतला.

मूळ नियोजित सौर टॉवरची उंची 1 किमी, पायाभूत व्यास 7 किमी आणि क्षेत्रफळ 38 किमी 2 असावे. अशा प्रकारे, सौर टॉवर सुमारे 0.5% सौर ऊर्जा (1 kW) काढेल. / m2) जे बंद असताना विकिरण केले जाते.

फ्लूच्या उच्च स्तरावर, तथाकथित मुळे जास्त दाब ड्रॉप होतो चिमणी प्रभाव, ज्यामुळे वाहून जाणाऱ्या हवेचा वेग जास्त होतो.

स्टॅकची उंची आणि कलेक्टरच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवण्यामुळे टर्बाइनमधून हवेचा प्रवाह वाढेल आणि त्यामुळे उर्जेचे प्रमाण वाढेल.

कलेक्टरच्या पृष्ठभागाच्या खाली उष्णता जमा होऊ शकते, जिथे ती उष्णता थंड हवेत विसर्जित करून, रात्रीच्या वेळी फिरण्यास भाग पाडून टॉवरला सूर्यापासून दूर ठेवण्यासाठी वापरली जाईल.

तुलनेने उच्च उष्णता क्षमता असलेले पाणी, कलेक्टरच्या खाली स्थित पाईप्स भरू शकते, आवश्यक असल्यास परत केलेल्या उर्जेचे प्रमाण वाढवू शकते.

ऑस्ट्रेलियन टॉवर प्लॅन्सप्रमाणे कलेक्टर-टू-टॉवर कनेक्शनमध्ये पवन टर्बाइन क्षैतिजरित्या माउंट केले जाऊ शकतात. स्पेनमध्ये कार्यरत असलेल्या प्रोटोटाइपमध्ये, टर्बाइनचा अक्ष चिमणीच्या अक्षाशी एकरूप होतो.

कल्पना किंवा वास्तव

तर, सोलर एरोडायनॅमिक इन्स्टॉलेशनमध्ये सौर ऊर्जेचे पवन ऊर्जेत आणि नंतरचे विजेमध्ये रूपांतर करण्याच्या प्रक्रियेला जोडले जाते.

त्याच वेळी, गणना दर्शविल्याप्रमाणे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या मोठ्या क्षेत्रातून सौर किरणोत्सर्गाची उर्जा केंद्रित करणे आणि उच्च-तापमान तंत्रज्ञानाचा वापर न करता एकाच स्थापनेमध्ये मोठ्या प्रमाणात विद्युत ऊर्जा प्राप्त करणे शक्य होते.

कलेक्टरमध्ये हवेचे ओव्हरहाटिंग केवळ काही दहा अंश आहे, जे मूलभूतपणे सौर पवन ऊर्जा प्रकल्पाला थर्मल, अणु आणि अगदी टॉवर सौर उर्जा संयंत्रांपासून वेगळे करते.

सौर-पवन प्रतिष्ठापनांच्या निर्विवाद फायद्यांमध्ये हे तथ्य समाविष्ट आहे की जरी मोठ्या प्रमाणावर अंमलबजावणी केली गेली तरी त्यांचा पर्यावरणावर हानिकारक परिणाम होणार नाही.

परंतु अशा विदेशी ऊर्जा स्त्रोताची निर्मिती अनेक जटिल अभियांत्रिकी समस्यांशी संबंधित आहे. एकट्या टॉवरचा व्यास शेकडो मीटर, उंची - सुमारे एक किलोमीटर, सोलर कलेक्टरचे क्षेत्रफळ - दहापट चौरस किलोमीटर असावे असे म्हणणे पुरेसे आहे.

हे स्पष्ट आहे की सौर किरणोत्सर्ग जितका तीव्र असेल तितकी अधिक शक्ती स्थापना विकसित होते. तज्ञांच्या मते, 30 ° उत्तर आणि 30 ° दक्षिण अक्षांश दरम्यान असलेल्या भागात सौर पवन ऊर्जा प्रकल्प बांधणे सर्वात फायदेशीर आहे जे इतर कारणांसाठी फारसे योग्य नाहीत. पर्वतीय आराम वापरण्याचे पर्याय लक्ष वेधून घेतात. यामुळे बांधकाम खर्चात मोठी घट होईल.

तथापि, आणखी एक समस्या उद्भवते, काही प्रमाणात कोणत्याही सौर उर्जा प्रकल्पाचे वैशिष्ट्य आहे, परंतु मोठ्या सौर वायुगतिकीय प्रतिष्ठापनांची निर्मिती करताना विशेष निकड प्राप्त होते. बर्याचदा, त्यांच्या बांधकामासाठी आशादायक क्षेत्र ऊर्जा-केंद्रित ग्राहकांपासून दूर असतात. तसेच, आपल्याला माहिती आहे की, सौर ऊर्जा पृथ्वीवर अनियमितपणे येते.

लहान (कमी उर्जा) सौर टॉवर हे विकसनशील देशांसाठी ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी एक मनोरंजक पर्याय असू शकतात, कारण त्यांच्या बांधकामासाठी संरचनेच्या कार्यादरम्यान महाग सामग्री आणि उपकरणे किंवा उच्च कुशल कर्मचार्‍यांची आवश्यकता नसते.

याव्यतिरिक्त, सौर टॉवरच्या बांधकामासाठी मोठ्या प्रारंभिक गुंतवणूकीची आवश्यकता असते, ज्याची भरपाई इंधन खर्चाच्या अनुपस्थितीमुळे कमी देखभाल खर्चाद्वारे केली जाते.

तथापि, आणखी एक तोटा म्हणजे सौर ऊर्जा रूपांतरणाची कमी कार्यक्षमता उदा सौर उर्जा संयंत्रांच्या आरशाच्या रचनांमध्ये… हे कलेक्टरने व्यापलेले मोठे क्षेत्र आणि जास्त बांधकाम खर्चामुळे आहे.

सौर टॉवरला पवन फार्म किंवा पारंपारिक सौर ऊर्जा प्रकल्पांपेक्षा खूप कमी ऊर्जा साठवण आवश्यक आहे.

हे रात्रीच्या वेळी सोडल्या जाणार्‍या औष्णिक उर्जेच्या संचयनामुळे होते, ज्यामुळे टॉवर चोवीस तास काम करू शकेल, ज्याची खात्री पवन फार्म किंवा फोटोव्होल्टेइक पेशींद्वारे दिली जाऊ शकत नाही, ज्यासाठी ऊर्जा प्रणालीमध्ये ऊर्जा साठा असणे आवश्यक आहे. पारंपारिक ऊर्जा संयंत्रे.

ही वस्तुस्थिती अशा स्थापनेसह ऊर्जा साठवण युनिट्स तयार करण्याची आवश्यकता दर्शवते. हायड्रोजनपेक्षा अशा हेतूंसाठी विज्ञानाला अजून चांगला भागीदार माहित नाही. म्हणूनच, विशेषत: हायड्रोजनच्या उत्पादनासाठी स्थापनेद्वारे तयार केलेली वीज वापरणे तज्ञांना सर्वात फायद्याचे वाटते. या प्रकरणात, सौर पवन ऊर्जा संयंत्र भविष्यातील हायड्रोजन उर्जेच्या मुख्य घटकांपैकी एक बनते.

त्यामुळे आधीच पुढच्या वर्षी, जगातील पहिला व्यावसायिक स्तरावरील घन हायड्रोजन ऊर्जा साठवण प्रकल्प ऑस्ट्रेलियामध्ये कार्यान्वित केला जाईल. अतिरिक्त सौर ऊर्जा सोडियम बोरोहायड्राइड (NaBH4) नावाच्या घन हायड्रोजनमध्ये रूपांतरित केली जाईल.

हा गैर-विषारी घन पदार्थ स्पंजप्रमाणे हायड्रोजन शोषून घेऊ शकतो, आवश्यकतेपर्यंत वायू साठवू शकतो आणि नंतर उष्णता वापरून हायड्रोजन सोडू शकतो. नंतर सोडलेला हायड्रोजन इंधन सेलमधून वीज निर्मितीसाठी जातो. ही प्रणाली हायड्रोजनला ऊर्जा-केंद्रित कॉम्प्रेशन किंवा द्रवीकरणाची आवश्यकता न ठेवता उच्च घनता आणि कमी दाबाने स्वस्तपणे संचयित करण्यास अनुमती देते.

सर्वसाधारणपणे, संशोधन आणि प्रयोगांमुळे नजीकच्या भविष्यात मोठ्या ऊर्जा उद्योगात सौर पवन ऊर्जा प्रकल्पांच्या जागेवर गंभीरपणे प्रश्नचिन्ह निर्माण करणे शक्य होते.