Keskittävä aurinkovoima

Keskittävä aurinkovoima () 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 () 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== 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). Solar Energy Technologies Multi-Year Program Plan 2007–2011 The U.S. Department of Energy Kasvutavoitteita ei saatu kuitenkaan täytettyyä, vaikka tuotanto lähti voimakkaaseen kasvuun vuoden 2006 jälkeen, minkä voi nähdä myös oheisesta kaaviosta: Keskittävän aurinko voiman kapasiteetti (MW) CSP Facts & Figures. Csp-world.com. Retrieved on 22 April 2013. 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. == Valmiita CSP-voimaloita == Listassa on vain suuret, yli 100 MW:n tehoiset voimalat. * 392 MW Ivanpah Solar Power Facility, Mojaven autiomaa (CA, USA) 2014 Huge thermal plant opens as solar industry grows * 354 MW SEGS Mojaven autiomaa FPL-Energy (CA, USA) 1984 * 150 MW Solnova Solar Power Station, Espanja (Sanlúcar la Mayor) 2010 Abengoa Rakes in $426M for 4 Solar Power Plants Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 1 Abengoa Solar begins commercial operation of Solnova 3 Abengoa Solar Reaches Total of 193 Megawatts Operating * 150 MW Andasol solar power station, Espanja (Guadix) 2011 Andasol 1 has started test run The Construction of the Andasol Power Plants * 150 MW Extresol Solar Power Station, Espanja (Torre de Miguel Sesmero) 2010 Lokalizacion de Centrales Termosolares en Espana Solar Thermal Power Generation - A Spanish Success Story ACS LAUNCHES THE OPERATION PHASE OF ITS THIRD DISPATCHABLE 50 MW THERMAL POWER PLANT IN SPAIN, EXTRESOL-1 * 100 MW Palma del Rio Solar Power Station, Espanja (Palma del Río) 2010 * 100 MW Manchasol Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) 2011 * 100 MW Valle Solar Power Station, Espanja (San José del Valle) 2011VALLE 1 and VALLE 2 * 100 MW Helioenergy Solar Power Station, Espanja (Écija) 2011 * 100 MW Aste Solar Power Station, Espanja (Alcázar de San Juan) 2012 * 100 MW Solacor Solar Power Station, Espanja (El Carpio) 2012 CSP World Solacor 2 comes on-line * 100 MW Solaben Solar Power Station, Espanja (Logrosán) 2012 * 100 MW Helios Solar Power Station, Espanja (Puerto Lápice) 2012 * 100 MW Shams solar power station, Abu Dhabi (Madinat Zayad) 2013 == Tulevaisuus == 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. Nykyisellään keskitetyn aurinkovoiman osuus on varsin vaatimaton: Koko maailman tuotanto vuonna 2012 - 2553 MW - on noin yksi kolmasosa Suomen sähkönkulutuksesta. 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. Tänne on kerätty tietoja lähteineen Kapasiteetti siis moninkertaistuu lähivuosina. Keskitetyllä aurinkoenergialla tuotetun sähkön hinnan on arvioitu laskevan jopa 0.06$/kWh lähivuosina.http://www.reuters.com/article/2009/08/24/us-energy-maghreb-desertec-sb-idUSTRE57N01720090824?sp=true 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 == Listassa on vain suurimmat, yli 300 MW:n projektit. * 2000 MW nimetön, Kiina (Mongolian aavikko) * 1840 MW Marokon aurinkoenergiaprojekti, Marokko (Ain Beni Mathar, Foum Al Quad, Boujdour, Sebkhat Tah) * 500 MW Rio Mesan aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) * 500 MW Fort Irwinin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) Army news service * 500 MW Palenin aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (California) BrightSource seeks change of ownership BrightSource buys Palen Solar project * 340 MW Hualapai Laakson aurinkoenergiaprojekti, Yhdysvallat (Arizona) 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. 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. ==Hinta== 1980-luvulta hinta on laskenut 45 US sentistä/kWh 9–12 US sentiin/kWh (2005-6). Hinnan odotetaan laskevan 4–7 US senttiin 2020.American Energy, The Renewable Path to Energy Security Worldwatch, syyskuu 2006 ==Tekniikat== # Paraboloidinen kouru: peilit lämmittävät nestettä, joka tuottaa höyrystä turbiinilla sähköä. # Torni: peilit heijastavat valon keskustorniin, jossa tuotetaan höyrystä sähköä. # Levyjärjestelmät: heijastavia paraboloidisia levyjä, joissa valo kohdistetaan yhteen kohteeseen # Keskittävä aurinkokenno (CPV): isot linssit tai peilit ==Katso myös== * Uusiutuva energia Espanjassa * Aurinkotorni * Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation == Lähteet == == Aiheesta muualla == * Solar Stirling system ready for production * U.S. Department of Energy (2006-12-05). New World Record Achieved in Solar Cell Technology * Ten facts about solar thermal power Solel, Israel Luokka:Aurinkoenergia