Keskittävä aurinkovoima

Wikipediasta
(Ohjattu sivulta CSP)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Andasolin aurinkovoimala Espanjassa.
Andasolin aurinkovoimala Espanjassa.
Fysikaalisia perusteita

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 1 000-kertaiseksi sähkön tuotantoa varten. Voimala koostuu lukuisista paraboloidikouruista tai -levyistä, joista peilit keskittävät valonsäteet öljytäytteiseen putkeen. Öljy lämpenee 400 °C:seen paraboloidikouruissa ja 800 °C:seen 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 5 000 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 2013 2014
Rakennettu 14 60 200 80 0 1 74 55 178.50 306.50 628.5 802.5 872 925
Kumulatiivinen 14 74 274 354 354 355 429 484 662.5 969 1597.5 2553 3425 4400

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.
  • 392 MW Ivanpah Solar Power Facility, Mojaven autiomaa (CA, USA) Yhdysvallat 2014 [3]
  • 354 MW SEGS Mojaven autiomaa FPL-Energy (CA, USA) Yhdysvallat 1984
  • 150 MW Solnova Solar Power Station, Espanja (Sanlúcar la Mayor) Espanja 2010 [4][5][6][7][8]
  • 150 MW Andasol solar power station, Espanja (Guadix) Espanja 2011 [9][10]
  • 150 MW Extresol Solar Power Station, Espanja (Torre de Miguel Sesmero) Espanja 2010 [11][12][13]
  • 100 MW Palma del Rio Solar Power Station, Espanja (Palma del Río) Espanja 2010 [11]
  • 100 MW Manchasol Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) Espanja 2011[11]
  • 100 MW Valle Solar Power Station, Espanja (San José del Valle) Espanja 2011[11][14]
  • 100 MW Helioenergy Solar Power Station, Espanja (Écija) Espanja 2011 [11]
  • 100 MW Aste Solar Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) Espanja 2012 [11]
  • 100 MW Solacor Solar Power Station, Espanja (El Carpio) Espanja 2012 [11][15]
  • 100 MW Solaben Solar Power Station, Espanja (Logrosán) Espanja 2012 [11]
  • 100 MW Helios Solar Power Station, Espanja (Puerto Lápice) Espanja 2012 [16]
  • 100 MW Shams solar power station, Abu Dhabi (Madinat Zayad) Arabiemiraatit 2013 [17]

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.[18] Nykyisellään keskitetyn aurinkovoiman osuus on varsin vaatimaton: Koko maailman tuotanto vuonna 2012 - 2553 MW - on noin yksi kolmasosa Suomen sähkönkulutuksesta.[19] Ala on kuitenkin huikeassa kasvussa: tällä hetkellä ainakin 2 500 MW:n edestä uusia voimaloita on jo rakenteilla, ja ainakin 10 000 MW:n verran on julkistettu alkavia projekteja.[20] Kapasiteetti siis moninkertaistuu lähivuosina.

Keskitetyllä aurinkoenergialla tuotetun sähkön hinnan on arvioitu laskevan jopa 0.06$/kWh lähivuosina.[21] Lisäksi sen arvioidaan yhä halpenevan kehittyvän teknologian ja massatuotannon etujen vaikutuksesta, mutta jo 0.06$/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) Kiina [22]
  • 1840 MW Marokon aurinkoenergiaprojekti, Marokko (Ain Beni Mathar, Foum Al Quad, Boujdour, Sebkhat Tah) Marokko [23]
  • 500 MW Rio Mesan aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvallat [24]
  • 500 MW Fort Irwinin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvallat [25]
  • 500 MW Palenin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Yhdysvallat [26][27]
  • 340 MW Hualapai Laakson aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (Arizona) Yhdysvallat [28][29]

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. [20]

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.[30]

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.[31]

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[31]

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. ↑ Huge thermal plant opens as solar industry grows (Arkistoitu – Internet Archive)
  4. ↑ Abengoa Rakes in $426M for 4 Solar Power Plants (Arkistoitu – Internet Archive)
  5. ↑ Abengoa Begins Operation of 50MW Concentrating Solar Power Plant May 6, 2010. SustainableBusiness.com News. Viitattu 7.5.2010.
  6. ↑ Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 1 (Arkistoitu – Internet Archive)
  7. ↑ Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 3 (Arkistoitu – Internet Archive)
  8. ↑ Abengoa Solar Reaches Total of 193 Megawatts Operating[vanhentunut linkki]
  9. ↑ Andasol 1 has started test run
  10. ↑ The Construction of the Andasol Power Plants
  11. ↑ a b c d e f g h Lokalizacion de Centrales Termosolares en Espana (Arkistoitu – Internet Archive)
  12. ↑ Solar Thermal Power Generation - A Spanish Success Story (Arkistoitu – Internet Archive)
  13. ↑ ACS LAUNCHES THE OPERATION PHASE OF ITS THIRD DISPATCHABLE 50 MW THERMAL POWER PLANT IN SPAIN, EXTRESOL-1 (Arkistoitu – Internet Archive)
  14. ↑ VALLE 1 and VALLE 2 (Arkistoitu – Internet Archive)
  15. ↑ CSP World Solacor 2 comes on-line
  16. ↑ [1] (Arkistoitu – Internet Archive)
  17. ↑ [2]
  18. ↑ [3]
  19. ↑ [4]
  20. ↑ a b Tänne on kerätty tietoja lähteineen
  21. ↑ http://www.reuters.com/article/2009/08/24/us-energy-maghreb-desertec-sb-idUSTRE57N01720090824?sp=true (Arkistoitu – Internet Archive)
  22. ↑ Woody, Todd: Pasadena's ESolar lands 2,000-megawatt deal in China. Los Angeles Times, 9.1.2010. Artikkelin verkkoversio.
  23. ↑ UPDATE 1- Morocco to invite bids for solar station in Feb. Reuters, 6.1.2010. Artikkelin verkkoversio.
  24. ↑ CEC begins review for Rio Mesa Power Engineering. 15 December 2011.[vanhentunut linkki]
  25. ↑ Army news service (Arkistoitu – Internet Archive)
  26. ↑ BrightSource seeks change of ownership (Arkistoitu – Internet Archive)
  27. ↑ BrightSource buys Palen Solar project
  28. ↑ Adams, Suzanne: Another solar plant on tap. Kingman Daily Miner, May 13, 2009. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.5.2009. Arkistoitu toukokuu 3, 2011. (Arkistoitu – Internet Archive)
  29. ↑ Dong, Mitchell: Mitchell Dong - Alternative Energy Entrepreneur (slideshow) April 1, 2009. Mohave Sun Power. Arkistoitu lokakuu 9, 2009. Viitattu 15.5.2009.
  30. ↑ German Politicians claim: "Clean Power from the Deserts" (Lehdistötiedote) clubofrome.org. 12.10.2006. Arkistoitu 6.11.2007. Viitattu 3.5.2008. (englanniksi) (saksaksi)
  31. ↑ a b American Energy, The Renewable Path to Energy Security Worldwatch, syyskuu 2006

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Keskittävä aurinkovoima.
Uusiutuva energia ja kestävä kehitys
Aurinkovoima
Tuulivoima
Vesivoima
Maa, vesi ja ilma
Biologinen
Kemiallinen
Muuta
Teemasivut
Energiantuotanto
Käsitteitä
Uusiutumaton energia
Fossiilinen
Muut
Uusiutuva energia
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Keskittävä_aurinkovoima&oldid=22668604”