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]