Termik güneş enerjisi santralleri, önce ısı, sonra elektrik üretmek için konsantre güneş ışığını kullanır. İspanya, ABD ve Şili gibi özellikle güneşli bölgelerde zaten kullanılıyorlar. Bu teknolojiyi daha da ilerletmek ve daha rekabetçi hale getirmek için Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), Portekiz Évora Üniversitesi ve Avrupalı endüstriyel ortaklarla birlikte benzersiz bir test tesisi kurdu ve devreye aldı. Évora Erimiş Tuz Platformu (EMSP), Évora’da bulunmaktadır ve dünyada ısı transfer ortamı olarak termal yağ yerine sıvı tuz kullanan ilk tesislerden biridir. Resmi açılış 28 Nisan 2022’de proje ortakları ile Portekiz ve Alman hükümetlerinin temsilcilerinin huzurunda gerçekleşti.
“Güneşimizin enerjisini kontrol edilebilir elektriğe dönüştürmek amacıyla bugün EMSP – Évora Erimiş Tuz Platformu – operasyonlarına başlıyoruz. Bunu yapmak için, ısıyı aktarmak ve depolamak için yenilikçi ve rekabetçi bir teknoloji olan sıvı tuzları kullanıyoruz. ÇYSP’de şimdiye kadar geliştirilen faaliyetler, bu tip güneş enerjisi termik santralinin uygulanabilirliğini kanıtlamakta ve doğrulamaktadır. Enerji geçişinin hedefleri ve Avrupa’nın yaşadığı enerji krizi göz önüne alındığında, bugünün açılışı özel bir gün: üniversite olarak bizim için, bölge için, Portekiz ve Avrupa için, ”dedi Üniversite Rektörü Prof. Ana Costa Freitas Evora’nın. “Güneşimizin enerjisini bu kadar verimli bir şekilde kullanmak kesinlikle büyük potansiyele sahip bir niş. Aynı zamanda proje, mükemmel araştırma, iyi teknoloji transferi ve üretken ağların bir örneğidir.”
“Évora Erimiş Tuz Platformu, enerji geçişi için bir teknoloji olarak güneş termalini ilerletmede önemli bir adımdır. Test tesisi, bir enerji santrali ölçeğinde erimiş tuz kullanımının güvenilirliğini ve çalışma güvenliğini test etmemizi sağlar. Her ikisi de laboratuvar ölçeğinden hızla endüstriyel uygulamaya geçmek ve rekabet gücünü artırmak için zorunlu kriterlerdir” dedi. “DLR, bu teknolojinin öncülerinden biridir: bilgi birikimimizin bir parçası, neredeyse her termik güneş enerjisi santralinde zaten bulunmaktadır. Bilim ve endüstriden ortaklarımızla birlikte bu başarı öyküsünü yazmaya devam etmek istiyoruz.”
Isı taşıyıcı olarak sıvı tuz: daha düşük maliyetler, daha yüksek sıcaklıklar, ancak zahmetli kullanım
Sıvı tuz, 565 santigrat dereceye kadar kullanılabilir. Termal yağ için sınır 400 santigrat derecedir. Sıvı tuzun daha yüksek sıcaklık aralığı, güneş enerjisinin termal enerjiye ve nihayetinde elektriğe dönüştürülmesinin daha verimli bir şekilde ilerlemesi gibi belirgin bir avantaja sahiptir. Erimiş tuz içeren termik güneş enerjisi santralleri, elektriği yüzde 20’ye kadar daha ucuza sağlayabilir.
Teknolojik açıdan sıvı tuzun kullanımı zordur: Çünkü tuzun sabit yüksek sıcaklıkta ve dolayısıyla sıvı halde tutulması gerekir. Çeşitliliğe bağlı olarak, tuz sadece 130 ila 240 santigrat derece arasında sıvılaşır. Alt kısımda tekrar donarak bileşenlere zarar verebilir ve tesisi kapatabilir. DLR Güneş Araştırma Enstitüsü araştırmacıları bu nedenle tüm bileşenleri ve tüm sistemi sıcaklıkları yüksek ve güvenli bir şekilde erime noktasının üzerinde tutacak şekilde özel olarak tasarladılar. Elektrikli ısıtıcı da tuzun ilk kez doldurulduğunda ve sistemin çalışması sırasında katılaşmamasını sağlar.
Test tesisinin boru hatlarında ve tanklarında toplam yaklaşık 88 ton tuz dolaşıyor. Bu tuz aynı şekilde gübre olarak da kullanılmakta ve dünya çapında 100 milyon ton ölçekte ticareti yapılmaktadır.
Konsantre güneş radyasyonu bu şekilde ısı ve elektriğe dönüşür
Test tesisi parabolik oluk toplayıcılarla çalışır – yani birbiri ardına iki uzun sıra halinde düzenlenmiş özel, kavisli aynalar. Toplam uzunlukları 700 metreye yakındır ve güneş ışınlarını kanalların ortasındaki bir boruya odaklar. Boruda bir ısı transfer ortamı vardır – bu durumda sıvı tuz. Konsantre güneş radyasyonundan gelen ısıyı emer ve daha uzağa taşır. Bu ısı su buharı üretmek için kullanılabilir. Su buharı daha sonra bir türbin aracılığıyla bir jeneratörü çalıştırır ve böylece elektrik üretir. Alternatif olarak, ısı transfer ortamı ve dolayısıyla ısı enerjisi büyük tanklarda on iki saate kadar depolanabilir.
EMSP güneş enerjisi sahasının toplam üretimi 3,5 megavattır. Seri olarak bağlanan dört parabolik oluk toplayıcı, en küçük temel eleman olan bir toplayıcı döngü oluşturur. Ticari sistemler için, gerekli enerjiyi sağlamak için bu tür 50 ila 100 toplayıcı döngü bağlanacaktır.
Kontrol edilebilir yenilenebilir enerji – güneş enerjisi bunu mümkün kılar
Güneş termal enerjisinden elde edilen elektriğin maliyeti şu anda fotovoltaik enerjiden daha yüksektir. Ancak, entegre ısı depoları nedeniyle güneş termik santrallerinin belirleyici bir avantajı vardır: Bulutlu günlerde ve gece de çalışırlar. Bu, onları sürekli ve kontrol edilebilir bir şekilde yenilenebilir enerji sağlamak için bugüne kadarki birkaç seçenekten biri haline getiriyor. Dolayısıyla, uygun şekilde güneşli alanlarda, gaz, kömür veya nükleer enerji santrallerine sürdürülebilir bir alternatif olarak gelecekte temel yükün güvence altına alınmasına katkıda bulunabilirler.
Almanya’da güneş termik santralleri, elektrik üretimi söz konusu olduğunda öngörülebilir gelecekte karlı olmayacaktır. Bununla birlikte teknoloji, Almanya’da da – örneğin gıda sektöründe – endüstriye yenilenebilir kaynaklardan proses ısısı sağlamak ve böylece ısı geçişine katkıda bulunmak için ilginç bir bakış açısı sunuyor. Bu tür sistemler daha sonra boyut olarak daha küçük olma eğiliminde olacak ve şirketin tesislerinde kurulacaktır.
“Güneşimizin enerjisini kontrol edilebilir elektriğe dönüştürmek amacıyla bugün EMSP – Évora Erimiş Tuz Platformu – operasyonlarına başlıyoruz. Bunu yapmak için, ısıyı aktarmak ve depolamak için yenilikçi ve rekabetçi bir teknoloji olan sıvı tuzları kullanıyoruz. ÇYSP’de şimdiye kadar geliştirilen faaliyetler, bu tip güneş enerjisi termik santralinin uygulanabilirliğini kanıtlamakta ve doğrulamaktadır. Enerji geçişinin hedefleri ve Avrupa’nın yaşadığı enerji krizi göz önüne alındığında, bugünün açılışı özel bir gün: üniversite olarak bizim için, bölge için, Portekiz ve Avrupa için, ”dedi Üniversite Rektörü Prof. Ana Costa Freitas Evora’nın. “Güneşimizin enerjisini bu kadar verimli bir şekilde kullanmak kesinlikle büyük potansiyele sahip bir niş. Aynı zamanda proje, mükemmel araştırma, iyi teknoloji transferi ve üretken ağların bir örneğidir.”
“Évora Erimiş Tuz Platformu, enerji geçişi için bir teknoloji olarak güneş termalini ilerletmede önemli bir adımdır. Test tesisi, bir enerji santrali ölçeğinde erimiş tuz kullanımının güvenilirliğini ve çalışma güvenliğini test etmemizi sağlar. Her ikisi de laboratuvar ölçeğinden hızla endüstriyel uygulamaya geçmek ve rekabet gücünü artırmak için zorunlu kriterlerdir” dedi. “DLR, bu teknolojinin öncülerinden biridir: bilgi birikimimizin bir parçası, neredeyse her termik güneş enerjisi santralinde zaten bulunmaktadır. Bilim ve endüstriden ortaklarımızla birlikte bu başarı öyküsünü yazmaya devam etmek istiyoruz.”
Isı taşıyıcı olarak sıvı tuz: daha düşük maliyetler, daha yüksek sıcaklıklar, ancak zahmetli kullanım
Sıvı tuz, 565 santigrat dereceye kadar kullanılabilir. Termal yağ için sınır 400 santigrat derecedir. Sıvı tuzun daha yüksek sıcaklık aralığı, güneş enerjisinin termal enerjiye ve nihayetinde elektriğe dönüştürülmesinin daha verimli bir şekilde ilerlemesi gibi belirgin bir avantaja sahiptir. Erimiş tuz içeren termik güneş enerjisi santralleri, elektriği yüzde 20’ye kadar daha ucuza sağlayabilir.
Teknolojik açıdan sıvı tuzun kullanımı zordur: Çünkü tuzun sabit yüksek sıcaklıkta ve dolayısıyla sıvı halde tutulması gerekir. Çeşitliliğe bağlı olarak, tuz sadece 130 ila 240 santigrat derece arasında sıvılaşır. Alt kısımda tekrar donarak bileşenlere zarar verebilir ve tesisi kapatabilir. DLR Güneş Araştırma Enstitüsü araştırmacıları bu nedenle tüm bileşenleri ve tüm sistemi sıcaklıkları yüksek ve güvenli bir şekilde erime noktasının üzerinde tutacak şekilde özel olarak tasarladılar. Elektrikli ısıtıcı da tuzun ilk kez doldurulduğunda ve sistemin çalışması sırasında katılaşmamasını sağlar.
Test tesisinin boru hatlarında ve tanklarında toplam yaklaşık 88 ton tuz dolaşıyor. Bu tuz aynı şekilde gübre olarak da kullanılmakta ve dünya çapında 100 milyon ton ölçekte ticareti yapılmaktadır.
Konsantre güneş radyasyonu bu şekilde ısı ve elektriğe dönüşür
Test tesisi parabolik oluk toplayıcılarla çalışır – yani birbiri ardına iki uzun sıra halinde düzenlenmiş özel, kavisli aynalar. Toplam uzunlukları 700 metreye yakındır ve güneş ışınlarını kanalların ortasındaki bir boruya odaklar. Boruda bir ısı transfer ortamı vardır – bu durumda sıvı tuz. Konsantre güneş radyasyonundan gelen ısıyı emer ve daha uzağa taşır. Bu ısı su buharı üretmek için kullanılabilir. Su buharı daha sonra bir türbin aracılığıyla bir jeneratörü çalıştırır ve böylece elektrik üretir. Alternatif olarak, ısı transfer ortamı ve dolayısıyla ısı enerjisi büyük tanklarda on iki saate kadar depolanabilir.
EMSP güneş enerjisi sahasının toplam üretimi 3,5 megavattır. Seri olarak bağlanan dört parabolik oluk toplayıcı, en küçük temel eleman olan bir toplayıcı döngü oluşturur. Ticari sistemler için, gerekli enerjiyi sağlamak için bu tür 50 ila 100 toplayıcı döngü bağlanacaktır.
Kontrol edilebilir yenilenebilir enerji – güneş enerjisi bunu mümkün kılar
Güneş termal enerjisinden elde edilen elektriğin maliyeti şu anda fotovoltaik enerjiden daha yüksektir. Ancak, entegre ısı depoları nedeniyle güneş termik santrallerinin belirleyici bir avantajı vardır: Bulutlu günlerde ve gece de çalışırlar. Bu, onları sürekli ve kontrol edilebilir bir şekilde yenilenebilir enerji sağlamak için bugüne kadarki birkaç seçenekten biri haline getiriyor. Dolayısıyla, uygun şekilde güneşli alanlarda, gaz, kömür veya nükleer enerji santrallerine sürdürülebilir bir alternatif olarak gelecekte temel yükün güvence altına alınmasına katkıda bulunabilirler.
Almanya’da güneş termik santralleri, elektrik üretimi söz konusu olduğunda öngörülebilir gelecekte karlı olmayacaktır. Bununla birlikte teknoloji, Almanya’da da – örneğin gıda sektöründe – endüstriye yenilenebilir kaynaklardan proses ısısı sağlamak ve böylece ısı geçişine katkıda bulunmak için ilginç bir bakış açısı sunuyor. Bu tür sistemler daha sonra boyut olarak daha küçük olma eğiliminde olacak ve şirketin tesislerinde kurulacaktır.