Исследователи из Катара и Иордании успешно разработали систему, которая обещает более чем удвоить выработку энергии нынешними солнечными электростанциями.
Объединив две концепции — солнечную систему с восходящим потоком и систему охлаждения с нисходящим потоком — исследователи разработали модель, которая может генерировать 753 МВт энергии в год. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией примерно 753 дома в течение примерно пяти недель или 1500 60-ваттных лампочек без перерыва в течение года.
Истоки системы, получившей название «Солнечная башня», восходят к 1982 году, когда испанские инженеры построили башню, похожую на дымоход, с механической турбиной в ее основании. Воздух внутри башни нагревался за счет поглощения солнечной радиации, как в теплице. Когда воздух нагревался, он создавал восходящий поток, который поднимался и приводил в действие ветряные турбины, которые, в свою очередь, вырабатывали электричество.
Эта модель не получила широкого распространения, главным образом из-за огромных размеров конструкции, требующей огромных площадей. Это также было довольно дорого.
Изменения, произошедшие в последующие годы, включали улучшение вентиляции, изменение строительных материалов, усиление изолирующих поверхностей и применение нескольких турбогенераторов для увеличения мощности.
По мнению исследователей, такие улучшения в лучшем случае привели к «скромным» улучшениям.
Эмад Абдельсалам из Школы инженерных технологий Технического университета Аль-Хусейна в Иордании и его коллеги разработали улучшенную систему восходящего потока и внедрили технологию нисходящего потока для достижения лучших результатов.
Система нисходящего потока, как и восходящая, сосредоточена на высокой башне. Насосы доставляют воду наверх, где теплый воздух собирается и охлаждает ее. Холодный воздух становится более плотным, чем наружный воздух, и проходит через цилиндр. Этот более холодный воздух приводит в движение базовую турбину, которая, в свою очередь, вырабатывает электроэнергию.
Модель называется солнечной системой с двойной технологией (TTSS).
Восходящая башня модели TTSS имеет высоту почти 200 метров и диаметр почти 14 метров. Десять башен с нисходящим потоком окружают башню с восходящим потоком.
Энергия продолжает вырабатываться ночью, поскольку воздух от дневного солнечного света сохраняет тепло.
«Дополнительной особенностью новой конструкции было повышение эффективности производства электроэнергии и снижение производственных затрат по сравнению с исходной традиционной солнечной восходящей системой. Результаты исследования откроют дверь для дополнительных улучшений в будущем для решения упомянутых выше проблем», — сказал Абдельсалам.
TTSS эффективно работает в жарком и сухом климате. Моделирование было разработано на основе погодных условий Эр-Рияда, столицы Саудовской Аравии, где средняя температура с мая по сентябрь превышает 100 градусов.
Между этими двумя процессами выработка электроэнергии осуществляется круглосуточно. Погода может повлиять на урожайность — влажность, которая чаще встречается зимой, замедляет этот процесс, — и исследователи также отмечают, что зависимость от непрерывной подачи большого количества воды — это проблема, которую необходимо решить.
Еще одним преимуществом системы является ее вклад в качество воздуха. Система TTSS привела к сокращению выбросов углекислого газа на 677 тонн.