Coraz bliżej utworzenia pierwszej na świecie elektrowni z hybrydowym systemem fotowoltaicznym i magazynowania energii termicznej
Konwencjonalne technologie wież wykorzystujące skoncentrowaną energię słoneczną (ang. concentrated solar power, CSP), w których do pozyskiwania energii słonecznej stosowane są konstrukcje lustrzane, nie stanowiły jak dotąd mocnej konkurencji dla alternatywnych odnawialnych źródeł energii, głównie ze względu na ich koszty. Jednak z uwagi na fakt, że popyt na energię fotowoltaiczną i wiatrową stale rośnie, i jednocześnie źródła te mają niestabilny charakter, zaspokojenie całego zapotrzebowania będzie możliwe tylko dzięki odpowiedniej technologii magazynowania energii. Pod tym względem ważną rolę mogą odegrać technologie CSP. Wspierany przez UE projekt SPIRE miał na celu zastąpienie konstrukcji lustrzanej w wieżach CSP panelami fotowoltaicznymi zintegrowanymi z inteligentnym filtrem, który rozdziela widmowo promieniowanie słoneczne, przepuszczając promieniowanie (głównie światło widzialne) wykorzystywane przez panel fotowoltaiczny i odbijając 40 % energii (głównie światło niebieskie i podczerwień), która jest następnie magazynowana jako energia cieplna. System ten, oparty na technologii znanej jako BlueSolar, ma wiele zalet: nie powoduje emisji CO2, jest odpowiedni dla rozwiązań niezależnych od sieci, nie wymaga dopływu paliwa i jest skalowalny. Ponadto wykorzystany w nim filtr może być dostosowany indywidualnie w zależności od sytuacji, szczególnie tam, gdzie występują widma światła czy też zastosowania lub tryby pracy o specjalnym przeznaczeniu.
Rozwiązanie hybrydowe
BlueSolar zastępuje powlekane srebrem lustra wież CSP modułami fotowoltaicznymi ze zintegrowanym optycznym filtrem, który rozszczepia widmo słoneczne, przesyłając wyłącznie długości fal, które mogą być wykorzystane przez półprzewodniki ogniw fotowoltaicznych, i odbijając pozostałe długości fal do centralnego odbiornika ciepła w wieży. Te pozostałe długości fal wytwarzają energię cieplną, której magazynowanie kosztuje niewiele w porównaniu z kosztami akumulatorów. Tak pozyskana energia może być przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin lub wykorzystywana do wytwarzania pary na potrzeby procesów przemysłowych. „Panele fotowoltaiczne są najtańszym i najłatwiejszym sposobem wytwarzania energii elektrycznej bezpośrednio z promieniowania słonecznego, a z kolei magazynowanie energii termicznej jest łatwiejsze i tańsze niż magazynowanie elektronów. Zatem nasze unikalne rozwiązanie polega na połączeniu obu tych technologii”, mówi Jose Julio Caparros. Elektrownie BlueSolar można zintegrować z obecnymi elektrowniami fotowoltaicznymi i wiatrowymi, umożliwiając magazynowanie wytwarzanej przez nie energii elektrycznej za pomocą elektrycznego systemu ogrzewania – rozwiązania bardziej konkurencyjnego niż akumulatory. Ale połączenie energii elektrycznej i termicznej może być również wykorzystywane do szerokiego spektrum zastosowań, które obejmują między innymi odsalanie, wytwarzanie ciepła w procesach przemysłowych, rozwiązania dla rolnictwa oraz miejskie sieci ciepłownicze i chłodnicze. „Przetestowaliśmy technologię w najlepszych europejskich centrach technologicznych i byliśmy zadowoleni z wyników, które okazały się zgodne z projektami inżynieryjnymi i symulacjami, jednocześnie zwiększając wydajność samych tylko systemów fotowoltaicznych i CSP o ponad 30 %”, dodaje Caparros.
Wyższa rentowność odnawialnych źródeł energii
Technologia BlueSolar pomaga zwiększyć udział odnawialnych źródeł energii w rynku, oferując szereg korzyści, takich jak zmniejszenie globalnego ocieplenia, poprawa zdrowia publicznego, niewyczerpalne, niezawodne i odporne systemy energetyczne, niższe ceny energii oraz nowe zielone miejsca pracy. Ponadto przyniesie ona dodatkowe korzyści operacyjne, takie jak brak zrzutu nadmiaru mocy wskutek przeciążenia magazynów energii termicznej (TES) czy turbin, lepsze wykorzystanie promieniowania rozproszonego oznaczające zwiększenie zasobów energii słonecznej, mniejszy ślad gruntowy zostawiany przez instalację, brak degradacji luster, gdyż filtry wykonano z tlenków nieorganicznych, a także szybki rozruch turbin w celu szybkiego reagowania na niedobory mocy w warunkach zachmurzenia itp. Dzięki bardziej konkurencyjnym cenom w porównaniu z ogniwami fotowoltaicznymi i akumulatorami technologia BlueSolar oferuje korzystne rozwiązanie w przewidywanym okresie eksploatacji elektrowni wynoszącym 25–30 lat.
Proces komercjalizacji
Obecnie zespół projektuje pierwszą instalację pilotażową wraz z niewielką fabryką filtrów. Równolegle pracuje nad strategią komercjalizacji swojej technologii umożliwiającej zarówno magazynowanie energii, jak i wykorzystanie ciepła w procesach przemysłowych. „Moglibyśmy stać się pierwszą firmą, która sprzedaje energię elektryczną wytwarzaną z energii słonecznej na otwartym rynku, osiągającą zyski bez potrzeby wprowadzania specjalnych taryf”, zaznacza Caparros.
Słowa kluczowe
SPIRE, akumulator, energia, odnawialne źródła energii, energia słoneczna termiczna, fotowoltaiczna, długości fal, magazynowanie, globalne ocieplenie, turbiny, moc
