Solární věže , také nazýván sluneční komín, je energie z obnovitelných zdrojů rostlin , postavený na kanál vzduch ohřátý sluncem pro pohon turbíny k výrobě elektrické energie. Plukovník Isidoro Cabanyes navrhl první prototyp v roce 1903. První závod ve velkém měřítku postavil ve Španělsku (Manzanares) německý inženýr Jörg Schlaich v roce 1981.
Francouzský inženýr Edgard Nazare (1914-1998) navrhl v 50. letech vylepšený model pod pojmem „aerotermální elektrárna“ nebo „vírová věž“ a v podobě kovové věže (patent z let 1956 a 1964) omezující umělý cyklón tepelný rozdíl, jehož sílu zachytily větrné turbíny zabudované na okraji věže.
Vzduch je ohříván skleníkovým efektem ve velkém kolektoru umístěném na úrovni roviny a je veden komínem, který vystupuje v nadmořské výšce, což umožňuje využít teplotní rozdíl a potenciální konvekční energii . Ve spodní části komína jsou turbíny pohánějící elektrické generátory na výrobu elektřiny .
Základní systémy (skleník, komín, turbíny) jsou založeny na dokonale zvládnutých konvenčních technikách, což omezuje rizika. Počáteční investice je významná, ale provozní náklady jsou relativně nízké.
Přesněji řečeno, Anglosasové odkazují na technologii solárního komínu: Single Flow Upwind System nebo Solar updraft tower (en) .
Mnoho vědců z celého světa představilo různé nápady nebo konkrétní projekty solárních věží:
Teprve v roce 1981 byl ve městě Manzanares (španělské město 150 kilometrů od Madridu) pod vedením německého inženýra Jörga Schlaicha a s finančními prostředky německého ministerstva pro výzkum a technologii skutečně postaven první prototyp solárního komína . Tento komín měřil 194 metrů na výkon 50 kW a fungoval až do roku 1989, kdy věžní komín srazila bouře. Náklady na kilowatthodinu této experimentální platformy byly pětkrát vyšší než u běžné tepelné elektrárny.
V prosinci 2010 čínská vláda oznámila, že v Mongolsku poblíž Jinshawanu byl postaven prototyp o výkonu 200 kW . Podle Patricka Cottama a Rudolfa Bergermanna, kteří místo navštívili, by však věž kvůli výrobním chybám nefungovala dobře.
Projekt solární věže s názvem Buronga Project měl být zahájen v roce 2010 v Austrálii . Byl vyvinut společností Enviromission. Komín měl dosahovat výšky 990 metrů a průměru 70 metrů . Závod měl poskytovat 200 megawattů z elektrické energie , což je dost k zásobování elektřinou na zhruba 200.000 domácností. Byl to jeden z nejambicióznějších projektů na planetě na výrobu bezpečné a čisté obnovitelné energie : stávající nebo plánované solární elektrárny jsou řádově od 100 do 500 MW ( fotovoltaické solární elektrárny ). Vyrobená energie zůstává mnohem nižší než u moderního jaderného reaktoru ( Chooz = 1 500 MW na reaktor, tj. 7krát více), ale podporuje srovnání. Tento projekt však zaostal za plánem a ještě neuzřel denní světlo.
Aby se vyrovnala s účinkem ovalizace věže (která by ji díky své neuvěřitelné lehkosti lehce složila zpět na sebe jako válec mokrého papíru položený na stole), byla strojírenská společnost SBP odpovědná za předběžnou studii projektu , napadlo umístit věž s odstupem opěrných konstrukcích podobat paprsky ze na kolo z bicyklu . Snížili by pouze rychlost vzduchu o 2% .
Investiční náklady Očekává by bylo asi 400 milionů eur , což odpovídá investičním nákladům ve výši 2 € / W . Pro srovnání, fotovoltaický systém v roce 2008 stál zhruba třikrát, zatímco solární elektrárna s heliostaty PS10 (11 MW ) v roce 2008 stála 3,2 EUR / W , tj. 1,6krát více. Dodaná kilowatthodina by přesto zůstala pětkrát dražší než elektřina na uhlí , která představuje 95% produkce v Austrálii . Projekt proto zůstal nerentabilní za cenu fosilních zdrojů v roce 2008, což přimělo navrhovatele projektu, aby zajistili další dodatečné zdroje příjmu: turistické návštěvy, pěstování skleníků atd.
Specifikace projektu
Tento projekt se může zdát neuvěřitelný, ale jeho návrháři řekli, že je realistický. Studie proveditelnosti německé strojírenské firmy SBP se sídlem ve Stuttgartu se blíží ke konci . Tuto solární věž měla postavit společnost EnviroMission v poušti Nového Jižního Walesu v hrabství Wentsworth . Pokud by se našlo financování, měla by být jeho výstavba zahájena v roce 2010.
V roce 2006 byl ve Španělsku [4] vyhlášen další projekt solární věže, jehož stavba měla být zahájena v roce 2010 [4] v lokalitě Fuente el Fresno, vesnice v provincii Ciudad Real, pokud by byly nalezeny finanční prostředky. Práce měly být prováděny ve spolupráci se španělskými společnostmi Campo 3 a Imasa a německou společností Schlaich Bergermann. Tato 750 metrů vysoká věž tedy měla být nejvyšší budovou v Evropě.
Specifikace projektu
Stejně jako všechny ostatní i tento projekt produkuje kWh, který je příliš nákladný na to, aby byl projekt ziskový bez jakéhokoli dalšího zdroje příjmů: v tomto případě instalace telekomunikačních a požárních sledovacích zařízení a cestovního ruchu.
Tento projekt, který uzřel světlo světa v roce 2014, byl nejvyšší solární věží na světě, která byla vysoká 137 metrů, předtím, než v roce 2018 překonal tento rekord izraelská věž Ashalim. Solární elektrárna Ivanpah má 173 500 heliostatických zrcadel . S kapacitou 392 megawattů (MW) (377 MW v síti); její roční produkce pokrývá spotřebu 140 000 domácností.
V roce 2018 postavili Izraelci v poušti Negev na jih od Izraele nejvyšší sluneční věž na světě : Ashalim Tower. Je vysoká 250 metrů, což odpovídá 80 podlahám. Podle Erana Gartnera, generálního ředitele společnosti Megalim Power Ltd , „Důvodem, proč je naše věž nejvyšší na světě, není to, že chceme překonávat rekordy, ale hustota slunečního pole. Čím koncentrovanější jsou heliostaty, tím vyšší musí být věž, aby nedocházelo k rušení mezi řadami zrcadel. “
Jeho stavba trvala 4 roky. Věž je viditelná po desítky kilometrů a zdaleka vypadá jako obrovská žárovka.
Na úpatí věže se nachází solární pole tvořené 50 000 zrcadly ( heliostaty ), která se rozkládají na ploše jednoho milionu metrů čtverečních, což odpovídá 400 fotbalovým hřištím. Na konci věže obrovský kotel shromažďuje sluneční paprsky a přeměňuje horkou vodu na páru a vyrábí elektřinu otáčením turbíny jako v konvenční elektrárně.
V současné době existuje dva projekty výstavby solární věže: věž ve tvaru trysky Laval francouzské společnosti Sumatel v Savojsku, která již v roce 1997 postavila model vysoký 6 ma plánuje jít na 60 m nebo více a válcová věž 500 m vysoko nad výše.
Ve stejné výšce jsou pravomoci plánované pro tyto dva projekty velmi odlišné a experimentální model, který postavil Sumatel na lokalitě Bouillante v Západní Indii, není striktně řečeno solární věží, protože čerpá své kalorie z ložiska. Geotermální a ne slunce.
Pro možnou 500 m věž , Sumatel oznamuje více než 1 500 MW zatímco australsko-německý projekt uvádí hodnotu 50 MW . Tento rozdíl ve výkonu je vysvětlen rozdílem ve výšce použitého atmosférického jevu. Francouzský proces umožňuje generovat atmosférický vír, který může dosáhnout výšky 20 km , zatímco rakralo-německý proces je spokojený s využitím tažného efektu jednoduchého komína. Stejně jako vodní proud nebo tornádo má 20 km vysoký virtuální komín tah, a tedy i výkon, mnohem větší než lidská konstrukce, a to i z velmi vysoké výšky. V obou případech jsou respektovány Carnotovy zákony . Rozdíl teplot mezi spodní a horní vrstvou atmosféry je ve francouzském projektu jednoduše mnohem větší. Vynálezce Edgard Nazare a spolu s ním i společnost Sumatel odhaduje, že z věže o výšce nejméně 300 m můžeme doufat, že vygenerujeme vír vysoký 20 km a získáme ohlášené síly. U věže vysoké 450 m a průměru oznámil nominální výkon 2700 megawattů. Projekt Nazare bis navrhl spojit jadernou elektrárnu Thorium s touto vířivou věží. Na rozdíl od australo-německé věže se francouzská věž používá pouze k zahájení atmosférického jevu.
Patrick Nicolas představuje na webových stránkách UMD flexibilní samonosnou solární věž, variantu solární věže, která by umožňovala dosáhnout vyšší nadmořské výšky a získat tak větší ponor. Věž je tvořena spodní tvrdou částí, která slouží jako vodítko, a variabilní částí ve vyztužené a tvarované plastové fólii. Výtah je získán díky krabicím vyrobeným ve struktuře věže a naplněným plyny lehčími než vzduch (helium a rozdělená směs vodíku). Na výšku je integrováno několik boxů, aby se rozložilo zatížení. Model byl vyroben a vystaven na Tecnolac Solar'event (viz video na webu UMD).
Skutečná velikost tohoto projektu by mohl dosáhnout 2000 m na výšku o průměru 100 metrů a základní skleníku 5000 m . Variabilní výkon je pak 5 až 250 MW . Tato věž by pracovala bez větru nebo za slabého větru a doplňovala by větrné turbíny, které se zastaví kvůli nedostatku větru. Tato věž mohla fungovat v noci díky teplu akumulovanému ve skleníku během dne. V roce 2010 Patrick Nicolas oznámil, že tento projekt byl odložen, aby se mohl věnovat dopravnímu projektu.
Tento koncept vyvinul v roce 2013 anglický vědec Patrick Cottam z University College London ve spolupráci se společností Lindstrand Technologies Ltd.
Michaud LM, „ Vortexový proces pro zachycení mechanické energie při vzestupné konvekci tepla v atmosféře “, Applied Energy , sv. 62, n O 4,1999, str. 241–251 ( DOI 10.1016 / S0306-2619 (99) 00013-6 , číst online [PDF] )