Keskittävä aurinkovoima

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Photovoltaikanlage.jpg
Aurinkokennostoa
Aurinkoenergia
Fysikaalisia perusteita

Aurinko · Auringon säteily
Absorptio · Valosähköinen ilmiö

Käyttö lämmityksessä

Aurinkolämmitys · Aurinkokeräin
Aurinkokeitin

Käyttö sähköntuotannossa

Aurinkokenno · Aurinkolämpövoima
Ilmavirtavoimala

Keskittävä aurinkovoima (engl. Concentrated solar power eli CSP) on aurinkoenergian muoto, jossa Auringon säteilyä keskitetään ja sillä kuumennetaan väliainetta. Väliaineella pyöritetään lämpövoimaprosessia, jossa lämpö- ja paine-energiaa muunnetaan mekaaniseksi energiaksi ja edelleen sähköksi. Myös nimitystä aurinkolämpövoima (engl. Solar thermal power) käytetään.

Tavallisimmassa konstruktiossa auringonenergian intensiteetti tiivistetään 1000-kertaiseksi sähkön tuotantoa varten. Voimala koostuu lukuisista paraboloidikouruista tai -levyistä, joista peilit keskittävät valonsäteet öljytäytteiseen putkeen. Öljy lämpenee 400°C:een paraboloidikouruissa ja 800°C:een levy/Stirling-voimalassa. Kuuma öljy johdetaan lämmönvaihtimeen, jossa se höyrystää vettä, jonka voimalla höyryturbiini tuottaa sähköä aivan kuten perinteisissä lämpövoimaloissakin. Tämän vuoksi menetelmästä käytetään myös nimitystä Solar Thermal Power.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhdysvalloissa the Solar Electric Generating Systems SEGS rakensi 1985-1990 Kaliforniaan 9 voimalaa yhteisteholtaan 354 MW. Voimaloiden rakennus perustui verohelpotukseen, joka lopetettiin 1990, minkä jälkeen voimaloita ei rakennettu lisää. Yritys kaatui verolakeihin 1991. Vuosina 1991-2006 uusia laitoksia ei rakennettu, joten vielä vuonna 2006 suurin aurinkovoimala oli SEGS:n paraboloidivoimala Mojaven autiomaassa Kaliforniassa.

Uusiutuvan energian konferenssissa Bonnissa 7/2004 syntyi työryhmä GMI-CPS, joka pyrkii edistämään CSP -energiaa ja sen käyttöönottoa. Päämääriin sisältyy sähkömarkkinoihin vaikuttaminen siten, että esteet CSP:lle madaltuvat. Bonnissa 2004 asetettiin globaaliksi CSP-tavoitteeksi 5000 MW (2010) (Algeria, Egypti, Saksa, Israel, Italia, Jordan, Marokko, Yemen, New Mexico (USA) ja Espanja).[1] Kasvutavoitteita ei saatu kuitenkaan täytettyyä, vaikka tuotanto lähti voimakkaaseen kasvuun vuoden 2006 jälkeen, minkä voi nähdä myös oheisesta kaaviosta:

Keskittävän aurinko voiman kapasiteetti (MW) [2]
Vuosi 1984 1985 1989 1990 ... 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Rakennettu 14 60 200 80 0 1 74 55 178.50 306.50 628.5 802.5
Kumulatiivinen 14 74 274 354 354 355 429 484 662.5 969 1597.5 2553

The U.S. Department of Energy (DOE) arvioi CSP:n kehittyvän hinnaltaan öljyä halvemmaksi 10-15 vuodessa. Siksi tekniikan kehitykseen investoidaan taas ja Arizonaan rakennetaan 1 M:n ja Nevadaan 65 MW:n voimala. Lisäksi rakennetaan pienimuotoisempia kotitalousvoimaloita. Hinta on tällä hetkellä 12–14¢/kWh.

Stirling Energy Systems (SES) suunnittelee 500-850 MW:n levyvoimalaa 80 km:n päähän Los Angelesista. Voimala kostuu 20 000 paraboloidilevystä. Voimalan rakentaminen kestäisi 4 vuotta. Lupaprosessi on kesken, Espanja suunnittelee 200 (500) MW CSP voimalaa. Etelä-Kalifornia suunnitellaan 800-1750 MW CSP-voimaa.[1]

Valmiita CSP-voimaloita[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Listassa on vain suuret, yli 100 MW:n tehoiset voimalat.

Solucar PS10 Sevillassa, Espanjassa.
  • 354 MW SEGS Mojaven autiomaa FPL-Energy (CA, USA) Yhdysvaltain lippu 1984
  • 150 MW Solnova Solar Power Station, Espanja (Sanlúcar la Mayor) Espanjan lippu 2010 [3][4][5][6][7]
  • 150 MW Andasol solar power station, Espanja (Guadix) Espanjan lippu 2011 [8][9]
  • 150 MW Extresol Solar Power Station, Espanja (Torre de Miguel Sesmero) Espanjan lippu 2010 [10][11][12]
  • 100 MW Palma del Rio Solar Power Station, Espanja (Palma del Río) Espanjan lippu 2010 [10]
  • 100 MW Manchasol Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) Espanjan lippu 2011[10]
  • 100 MW Valle Solar Power Station, Espanja (San José del Valle) Espanjan lippu 2011[10][13]
  • 100 MW Helioenergy Solar Power Station, Espanja (Écija) Espanjan lippu 2011 [10]
  • 100 MW Aste Solar Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) Espanjan lippu 2012 [10]
  • 100 MW Solacor Solar Power Station, Espanja (El Carpio) Espanjan lippu 2012 [10][14]
  • 100 MW Solaben Solar Power Station, Espanja (Logrosán) Espanjan lippu 2012 [10]
  • 100 MW Helios Solar Power Station, Espanja (Puerto Lápice) Espanjan lippu 2012 [15]
  • 100 MW Shams solar power station, Abu Dhabi (Madinat Zayad) Yhdistyneiden arabiemiirikuntien lippu 2013 [16]

Tulevaisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Greenpeacen, European Solar Thermal Electricity Associationin ja Kansainvälisen energiajärjestön SolarPACES-ryhmä laativat yhteisselvityksen keskittävän aurinkovoiman potentiaalista ja tulevaisuudesta. Tutkimuksen mukaan keskitetty aurinkovoima voisi vastata 25% maailman energiantarpeesta.[17] Nykyisellään keskitetyn aurinkovoiman osuus on varsin vaatimaton: Koko maailman tuotanto vuonna 2012 - 2553 MW - on noin yksi kolmasosa Suomen sähkönkulutuksesta.[18] Ala on kuitenkin huikeassa kasvussa: tällä hetkellä ainakin 2500 MW:n edestä uusia voimaloita on jo rakenteilla, ja ainakin 10 000 MW:n verran on julkistettu alkavia projekteja.[19] Kapasiteetti siis moninkertaistuu lähivuosina.

Keskitetyllä aurinkoenergialla tuotetun sähkön hinnan on arvioitu laskevan jopa 0.06$/kWh lähivuosina.[20] Lisäksi sen arvioidaan yhä halpenevan kehittyvän teknologian ja massatuotannon etujen vaikutuksesta, mutta jo 0.06$/kWh:n hinnalla se on kilpailukykyinen perinteisiin energiamuotoihin nähden.

Suunniteltuja CSP-voimaloita[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Listassa on vain suurimmat, yli 300 MW:n projektit.

  • 2000 MW nimetön, Kiina (Mongolian aavikko) Kiinan lippu [21]
  • 1840 MW Marokon aurinkoenergiaprojekti, Marokko (Ain Beni Mathar, Foum Al Quad, Boujdour, Sebkhat Tah) Marokon lippu [22]
  • 500 MW Rio Mesan aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvaltain lippu [23]
  • 500 MW Fort Irwinin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvaltain lippu [24]
  • 500 MW Palenin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvaltain lippu [25][26]
  • 370 MW Ivanpah aurinkoenergialaitos, Yhdysvallat (California) Yhdysvaltain lippu [27]
  • 340 MW Hualapai Laakson aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (Arizona) Yhdysvaltain lippu [28][29]
  • 300 MW nimetön, Yhdysvallat (Florida) Yhdysvaltain lippu [30]

Lisäksi Espanjaan rakennetaan 1000 MW:n edestä pienempiä yksiköitä. Yhdysvallat aikovat lisätä keskitetyn aurinkoenergian tuotantoaan (yllä olevat projektit mukaan lukien) n. 5 000 MW edestä. Koko maailman suunnitteilla ja rakenteilla oleva tuotanto on ainakin 10 000 MW. [19]

Euroopan energiatalouden kannalta merkittävä aurinkolämpövoimalaprojekti on Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation -yhdistyksen projekti, jonka tavoitteena on Euroopan, Pohjois-Afrikan ja Lähi-idän energiantarpeen lisäyksen tyydyttäminen aavikoille rakennettavilla aurinkolämpövoimaloilla. Aurinkolämpövoimaloiden sivutuotteena on kaavailtu saatavan makeaa vettä merivedestä.[31]

Hinta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1980-luvulta hinta on laskenut 45 US sentistä/kWh 9–12 US sentiin/kWh (2005-6). Hinnan odotetaan laskevan 4–7 US senttiin 2020.[32]

Tekniikat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Paraboloidinen kouru: peilit lämmittävät nestettä, joka tuottaa höyrystä turbiinilla sähköä.
  2. Torni: peilit heijastavat valon keskustorniin, jossa tuotetaan höyrystä sähköä.
  3. Levyjärjestelmät: heijastavia paraboloidisia levyjä, joissa valo kohdistetaan yhteen kohteeseen
  4. Keskittävä aurinkokenno (CPV): isot linssit tai peilit[32]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Solar Energy Technologies Multi-Year Program Plan 2007–2011 The U.S. Department of Energy
  2. CSP Facts & Figures. Csp-world.com. Retrieved on 22 April 2013.
  3. Abengoa Rakes in $426M for 4 Solar Power Plants
  4. Abengoa Begins Operation of 50MW Concentrating Solar Power Plant May 6, 2010. SustainableBusiness.com News. Viitattu 2010-05-07.
  5. Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 1
  6. Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 3
  7. Abengoa Solar Reaches Total of 193 Megawatts Operating
  8. Andasol 1 has started test run
  9. The Construction of the Andasol Power Plants
  10. a b c d e f g h Lokalizacion de Centrales Termosolares en Espana
  11. Solar Thermal Power Generation - A Spanish Success Story
  12. ACS LAUNCHES THE OPERATION PHASE OF ITS THIRD DISPATCHABLE 50 MW THERMAL POWER PLANT IN SPAIN, EXTRESOL-1
  13. VALLE 1 and VALLE 2
  14. CSP World Solacor 2 comes on-line
  15. [1]
  16. [2]
  17. [3]
  18. [4]
  19. a b Tänne on kerätty tietoja lähteineen
  20. http://www.reuters.com/article/2009/08/24/us-energy-maghreb-desertec-sb-idUSTRE57N01720090824?sp=true
  21. Woody, Todd. "Pasadena's ESolar lands 2,000-megawatt deal in China", Los Angeles Times, 2010-01-09. 
  22. "UPDATE 1- Morocco to invite bids for solar station in Feb", Reuters, 2010-01-06. 
  23. CEC begins review for Rio Mesa Power Engineering. 15 December 2011.
  24. Army news service
  25. BrightSource seeks change of ownership
  26. BrightSource buys Palen Solar project
  27. PG&E and BrightSource Sign Contracts for Over 1,300 MW of Solar Thermal
  28. Adams, Suzanne. "Another solar plant on tap", Kingman Daily Miner, May 13, 2009. Luettu 2009-05-15. 
  29. Mitchell Dong - Alternative Energy Entrepreneur (slideshow) April 1, 2009. Mohave Sun Power. Viitattu 2009-05-15.
  30. Big Solar Thermal Power Plants Planned for Florida, California
  31. German Politicians claim: "Clean Power from the Deserts" (Lehdistötiedote) 12.10.2006. Viitattu 3.5.2008. (englanniksi) (saksaksi)
  32. a b American Energy, The Renewable Path to Energy Security Worldwatch, syyskuu 2006

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sivunloppuun tulevien vaakanavigaatiomallineiden tekemiseen.

Mallineen parametrit
Parametri Kuvaus Tyyppi Oletus Tila
Avattavuus avattavuus ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Aihe aihe ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Kuva kuva ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Lisätyylit lisätyylit ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Otsikko otsikko Otsikko unknown tyhjä pakollinen
Sijoitus sijoitus ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Oletus oletus ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Header header ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R1 r1 Ensimmäisen alikohdan otsikko unknown tyhjä valinnainen
C1 c1 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L1 l1 Ensimmäisen alikohdan sisältö unknown tyhjä valinnainen
R2 r2 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C2 c2 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L2 l2 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R3 r3 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C3 c3 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L3 l3 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R4 r4 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C4 c4 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L4 l4 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R5 r5 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C5 c5 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L5 l5 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R6 r6 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C6 c6 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L6 l6 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R7 r7 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C7 c7 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L7 l7 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R8 r8 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C8 c8 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L8 l8 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R9 r9 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C9 c9 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L9 l9 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R10 r10 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C10 c10 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L10 l10 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R11 r11 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C11 c11 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L11 l11 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R12 r12 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C12 c12 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L12 l12 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R13 r13 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C13 c13 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L13 l13 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R14 r14 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C14 c14 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L14 l14 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R15 r15 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C15 c15 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L15 l15 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R16 r16 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C16 c16 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L16 l16 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R17 r17 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C17 c17 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L17 l17 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
R18 r18 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
C18 c18 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
L18 l18 ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen
Footer footer ei kuvausta unknown tyhjä valinnainen