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

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

พลังงานแสงอาทิตย์