หอพลังความร้อนจากดวงอาทิตย์

หอพลังความร้อนจากดวงอาทิตย์ คือโรงผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ที่มีลักษณะเป็นหอคอยสูง รับความร้อนที่เป็นรังสีจากดวงอาทิตย์จากกระจกเรียบจำนวนมากที่สามารถปรับเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ(เรียกกระจกแบบนี้ว่า heliostat) ที่อยู่ด้านล่าง หอคอยนี้จะสะสมความร้อนและทำตัวเหมือนเตาความร้อนสูง เปลี่ยนความร้อนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าที่ได้ ถือว่าเป็นพลังงานทดแทนที่ยั่งยืนไร้มลพิษแบบหนึ่ง 

การออกแบบในตอนแรกๆจะใช้แสงที่ถูกโฟกัสนี้ไปทำให้น้ำร้อน ไอน้ำที่ได้จะนำไปใช้หมุนกังหันไอน้ำ แต่ปัญหาคือ ถ้าไม่มีแสงอาทิตย์ก็จะผลิตไฟฟ้าไม่ได้ การออกแบบใหม่โดยใช้โซเดียมเหลวเป็นตัวเก็บพลังงานความร้อนและได้รับการสาธิตให้เห็นจริง ต่อมาใช้เก​​ลือหลอมเหลว (โพแทสเซียมไนเตรท 40% โซเดียมไนเตรท 60%) เป็น'ของเหลวใช้งาน'ได้ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าในหอพลังความร้อนในปัจจุบัน ของเหลวใช้งานนี้มีความสามารถเก็บความร้อนได้สูงมาก ซึ่งใช้ในการเก็บพลังงานความร้อนก่อนที่จะใช้ต้มน้ำเพื่อขับกังหัน การออกแบบวิธีนี้จึงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้แม้ไม่มีแสงอาทิตย์


ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าที่ใช้ความร้อนจากดวงอาทิตย์
 ชื่อ  กำลัง  การผลิต (MW)  การผลิต  ต่อปี (GWh)  ประเทศ  ผู้ผลิต/เจ้าของ  เสร็จ Ivanpah Solar Power Facility  392 (U/C)  420  United States  BrightSource Energy  2013 Crescent Dunes Solar Energy Project  110 (U/C)  500  United States  SolarReserve  2013 PS20 solar power tower  20  44  Spain  Abengoa  2009  Gemasolar  17  100  Spain  Sener  2011 PS10 solar power tower  11  24  Spain  Abengoa  2006 Sierra SunTower  5eSolar Ushers in New Era of Solar Energy with Unveiling of Sierra Power Plant   United States  eSolar  2009 Jülich Solar Tower  1.5   Germany   2008Mersin Solar Plant  5MW   Turkey    2013

ต้นทุน

ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐ (NREL) ได้มีการประมาณการว่าในปี 2020 จะสามารถผลิตไฟฟ้าจากหอพลังความร้อนจากดวงอาทิตย์ด้วยต้นทุน 5.47 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง.  บริษัท เช่น ESolar (รับการสนับสนุนจาก Google.org) จะดำเนินการพัฒนาต่อในส่วนประกอบของหอพลังงานเพื่อให้มีราคาถูกและบำรุงรักษาต่ำ, เพื่อที่จะช่วยลดต้นทุนในอนาคตอันใกล้.  การออกแบบ ESolar ใช้กระจกขนาดเล็ก (1.14m²) จำนวนมากตัวเลขที่มีขนาดใหญ่ของซึ่งลดต้นทุนการติดตั้งระบบต่างๆเช่นคอนกรีต, เหล็ก,หัวเจาะและเครน

ในการปรับปรุงการทำงานของระบบของเหลวใช้งานเช่นการย้ายแบบสองถัง (ร้อน/เย็น) ในปัจจุบันเป็นการออกแบบระบบ thermocline ถังเดียวพร้อมกับฟิลเลอร์ความร้อน quartzite และผ้าห่มออกซิเจนจะปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุและลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม
การออกแบบ

หอพลังแสงอาทิตย์บางหอมีระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ แทนที่จะระบายความร้อนด้วยน้ำเย็นเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้น้ำทะเลทรายที่มีอยู่อย่างจำกัด
กระจกแบนถูกนำมาใช้แทนกระจกโค้งที่ราคาแพงมากกว่า
ในการเก็บความร้อนในภาชนะบรรจุเกลือหลอมเหลวเพื่อดำเนินการผลิตกระแสไฟฟ้าในขณะที่ดวงอาทิตย์จะไม่ส่องแสง
ไอน้ำจะร้อนถึง 500°C ใช้ขับกังหันที่ต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
ใช้ระบบการควบคุมและกำกับดูแลทุกกิจกรรมในโรงผลิตรวมทั้งตำแหน่งแถวของกระจก ระบบเตือน, ระบบเก็บข้อมูลอื่น ๆ และการสื่อสาร
โดยทั่วไปการติดตั้งใช้จาก 150 เฮกตาร์ (1,500,000 m2) ถึง 320 เฮกตาร์ (3,200,000 m2)

ใช้งานเชิงพาณิชย์
มีหลายบริษัทที่มีส่วนร่วมในการวางแผนการออกแบบและการสร้างสาธารณูปโภคโรงไฟฟ้​​า นี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญต่อเป้าหมายสูงสุดของการพัฒนาโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ มีตัวอย่างหลายกรณีศึกษาของการใช้นวัตกรรมเพื่อการแก้ปัญหาพลังงานแสงอาทิตย์.

แนวคิดเชิงสร้างสรรค์

หอพลังจากดวงอาทิตย์ในหลุมซึ่งเป็นการรวมหอพลังความร้อนและหอพลังลมเข้าด้วยกันจะสร้างในเหมืองแบบเปิดหน้าดินที่ปลดประจำการแล้ว หอพลังความร้อนแบบดั้งเดิมมีข้อจำกัด ในขนาดตามความสูงของหอคอยที่ไปปิดกั้นเส้นสายตา  "ที่นั่งสนามกีฬา" ของเหมืองจึงถูกนำมาใช้ประโยชน์ให้เอาชนะข้อจำกัดการปิดกั้นนั้นได้

เนื่องด้วยหอพลังความร้อน ปกติใช้ไอน้ำในการขับกังหันและมีแนวโน้มที่จะขาดแคลนน้ำในภูมิภาคด้วย ประโยชน์ของการเปิดหลุมอีกอย่างหนึ่งก็คือหลุมเหล่านี้สามารถที่จะเก็บสะสมน้ำที่อยู่ด้านล่างของหลุมได้ หลุมหอพลังงานความร้อนใช้ไอน้ำความร้อนต่ำไปขับหลอดนิวเมติกในระบบร่วม (co-generation) ประโยชน์ที่สามของการใช้เหมืองสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าก็คือเราสามารถนำโครงสร้างพื้นฐานของเหมืองที่มีอยู่แล้วกลับมาใช้ได้อีก เช่น ถนน, อาคารและไฟฟ้า

อ้างอิง

หมวดหมู่:พลังงานแสงอาทิตย์