برج انرژی (فروباد)

ایده

برج انرژی (همچنین شناخته شده به عنوان برج انرژی فروباد،زیرا که هوا به سمت پایین برج جریان دارد) با ۱۰۰۰ متر طول و ۴۰۰ متر عرض، یک استوانه میان تهی با سیستم افشانه آب در بالای استوانه است. پمپ‌ها آب را به سمت بالای برج بالا می‌برند و آب را در داخل برج افشانه می‌کنند. تبخیر آب هوای خشک و داغ پیرامون بالای برج را خنک می‌کند. هوای خنک شده که اکنون چگالی آن بیشتر از هوای گرم خارج است، در استوانه پایین می‌آید و توربین در پایین برج را می‌چرخاند. توربین یک ژنراتور را می‌چرخاند که برق تولید می‌کند.
هرچه اختلاف دما بین آب و هوا بیشتر باشد، انرژی سودمندتر است؛ بنابراین برج‌های انرژی فروباد باید در آب و هوای گرم و خشک بهترین کارایی را داشته باشند. برج‌های انرژی به مقدار زیادی آب نیازمندند. آب شور قابل قبول است، با این حال مراقبت برای جلوگیری از خوردگی باید وجود داشته باشد؛ بنابراین شیرین کردن آب مثالی است برای حل این مشکل.
انرژی که از هوا استخراج شده از خورشید گرفته شده، بنابراین این می‌تواند شکلی از انرژی خورشیدی در نظر گرفته شود، تولید انرژی در شب ادامه پیدا می‌کند زیرا که هوا مقداری از گرمای روز را بعد از تاریکی در خود نگه می‌دارد. با این حال، تولید نیرو توسط برج انرژی تحت تأثیر آب و هوا است. هر زمانی که رطوبت محدود افزایش پیدا می‌کند (مثلاً در طول باد و باران) یا در زمان کاهش دما تولید نیرو کاهش پیدا می‌کند.
یک روش مرتبط برج فرازهنج (جریان هوا رو به بالا) خورشیدی است که هوا را در محوطه‌ای شیشه‌ای در سطح زمین گرم می‌کند سپس هوای گرم شده را به سمت بالای برج فرستاده توربین‌ها را در پایه می‌چرخاند. برج‌های فرازهنج آب پمپاژ نمی‌کنند که این کارایی آن‌ها را بالا می‌برد، ولی برای کلکتورها به مقدار زیادی زمین نیازمندند. هزینه‌های ساختن کلکتورها و مالکیت زمین برای برج‌های فراز هنج باید با هزینه‌های زیرساخت پمپاژ برای کلکتورهای فروباد مقایسه شود. به‌طور مؤثر، نگهداری از سازه‌های کلکتور برای برج‌های فراز هنج باید با هزینه‌های نگهداری زیر ساخت‌های پمپ و پمپاژ مقایسه شود.

هزینه/بازده

زاسلاوسکی و سایر نویسندگان برآورد می‌کنند که با توجه به مکان و میزان سرمایه‌گذاری هزینه تولید هر کیلووات انرژی بین ۱ تا ۴ سنت خواهد بود که میزانی بسیار پایین‌تر از منابع انرژی دیگر به جز هیدرو است. پمپ کردن آب حدود ۵۰٪ خروجی توربین را تشکیل می‌دهد. زاسلاوسکی ادعا می‌کند که برج انرژی ۷۰ تا ۸۰٪ چرخه کارنو (به انگلیسی:Carnot cycle)است. اگر میزان تولید از این حد خیلی کمتر باشد انتظار می‌رود که اثر منفی بر ادعای کاهش هزینه انرژی داشته باشد.
ادعای آلتمن (به انگلیسی: Altmann) و زیش (به انگلیسی: Czisch) در مورد کارایی تبدیل و هزینه انرژی (بر مبنای سنت بر کیلووات) تنها بر مبنای محاسبات نمونه است و هیچ داده‌ای از نیروگاه‌های واقعی در حال کار تا کنون جمع‌آوری نشده‌است.
اندازه‌گیری واقعی در برج فرازهنج خورشیدی مانزارانس (به انگلیسی: Manzanares) قابلیت تبدیل ۵۳٪ رانشان داد گرچه SBP باور دارد که این میزان را می‌توان در یک واحد بزرگ و پیشرفته 100MW واحدی تا ۱/۳٪ هم افزایش داد. این میزان برابر با حدود ۱۰٪ چرخه کارنو است، بنابراین غیر معقول نیست اگر کارایی تبدیل مشابهی را هم از برج انرژی انتظار داشته باشیم چرا که مبنای کار آن مشابه برج فرازهنج خورشیدی است.

پروژه نمایشی

در ۲۰۱۴ شرکت مریلند بر پایه انرژی بادی خورشیدی پیشنهاد به ساخت یک برج ۶۸۵ متری(۲٫۲۴۷ فوتی) داد.انتظار می‌رفت که سرعت باد به ۸۰ کیلومتر در ثانیه(mph 50) برسد. این شرکت ادعا می‌کند که برجی در کنار سن لوئیز آمریکا در روزها آفتابی تا 250/1 mw و میانگین سالانه 435 mw تولید خواهد داشت و می‌تواند اعتبارات پرداختی و یک توافق نامه مالی (با شرکت JDF) تا سقف ۱۵۸۵۰۰۰ دلار برای سایت سن لوئیز داشته باشد.