Dyspozycyjna energia słoneczna na dachu świata. Hybrydowy kompleks w Tybecie stabilizuje sieć za pomocą stopionych soli

Klasyczna energetyka fotowoltaiczna zmaga się z fundamentalną barierą asynchroniczności: szczyt generacji energii przypada na godziny południowe, podczas gdy zapotrzebowanie sieciowe gwałtownie rośnie dopiero po zmierzchu. W odizolowanych regionach o surowym klimacie, gdzie tradycyjna infrastruktura przesyłowa napotyka ograniczenia terenowe, niestabilność ta staje się krytycznym problemem.
Dyspozycyjna energia słoneczna na dachu świata. Hybrydowy kompleks w Tybecie stabilizuje sieć za pomocą stopionych soli

Zgodnie z analizami programu SolarPACES Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), rozwiązaniem tego dylematu jest termiczne magazynowanie energii,które nadaje instalacjom solarnym charakter dyspozycyjny (dispatchable). Zamiast polegać na natychmiastowym odbiorze prądu przez sieć, nadwyżki dzienne gromadzi się w postaci ciepła, co pozwala na płynne zasilanie turbin parowych w nocy lub podczas załamania pogody.

Praktyczną realizacją tej koncepcji w skrajnie trudnych warunkach wysokogórskich stał się demonstracyjny projekt koncernu China General Nuclear Power Group (CGN) w powiecie Gar, w prefekturze Ngari na terenie Tybetu (Xizang). Zlokalizowany na średniej wysokości 4300 metrów n.p.m. obiekt jest najwyżej położoną na świecie komercyjną elektrownią solarno-termiczną przyłączoną do państwowej sieci elektroenergetycznej. Inżynierowie CGN wdrożyli tu układ hybrydowy: prąd generowany przez sekcję fotowoltaiczną o mocy 100 MW zasila elektryczne podgrzewacze stopionych soli, które pełnią funkcję rezerwuaru termicznego. 

Zgromadzone w nich ciepło jest w razie potrzeby przekazywane do generatora pary napędzającego turbinę stacji solarno-termicznej o mocy 50 MW. Całkowita moc zainstalowana kompleksu wynosi 150 MW, co po osiągnięciu pełnej sprawności operacyjnej pozwoli produkować około 270 milionów kilowatogodzin energii rocznie oraz zredukować emisję dwutlenku węgla o blisko 168 200 ton w skali roku, dając przy tym zatrudnienie ponad 500 lokalnym rolnikom i pasterzom w fazie budowy.

Wznoszenie obiektów termalnych powyżej granicy 4000 metrów wymagało pokonania barier technologicznych nieznanych w klasycznych farmach fotowoltaicznych. Skrajnie niska gęstość powietrza, ujemne temperatury, silne wiatry, niedobór tlenu oraz olbrzymie dobowe amplitudy termiczne skracają efektywny sezon budowlany i drastycznie komplikują eksploatację instalacji rurociągowych ze stopioną solą. 

Projekt w Gar stanowi przy tym część szerszej ekspansji technologicznej na Płaskowyżu Tybetańskim, gdzie rozwijane są równolegle odmienne podejścia inżynieryjne. W powiecie Amdo, na wysokości przekraczającej 4650 metrów, spółka Xizang Development Investment Group buduje wieżową elektrownię słoneczną CSP o mocy 100 MW. Zamiast paneli fotowoltaicznych zastosowano tam pole 15 927 heliostatów o łącznej powierzchni ponad 800 000 metrów kwadratowych, które skupiają promienie słoneczne bezpośrednio na szczycie wieży centralnej.

W systemie wieżowym w Amdo stopiona sól podgrzewana jest bezpośrednio przez skoncentrowane promieniowanie optyczne do temperatury około 560 stopni Celsjusza. Instalacja wyposażona w ośmiogodzinny bufor cieplny ma docelowo generować około 260 milionów kilowatogodzin rocznie. Zestawienie obu tych inwestycji ilustruje dwie komplementarne ścieżki technologiczne: podczas gdy Gar łączy fotowoltaikę z elektrotermicznym grzaniem soli,Amdo stawia na bezpośrednią koncentrację optyczną. 

Choć pojedyncze obiekty nie rozwiążą całkowicie problemów energetycznych Tybetu, dowodzą one, że integracja generacji słonecznej z wielkoskalowymi magazynami termicznymi pozwala przekształcić niestabilne OZE w sterowalne źródła mocy pracujące w trybie całodobowym w najbardziej wymagających środowiskach globu.

Napisane przez

Monika Wojciechowska

Redaktor
Najbliższe są mi tematy związane z technologią, gadżetami, nowoczesnym AGD i motoryzacją. Interesują mnie rozwiązania, które nie tylko dobrze wyglądają na papierze, ale przede wszystkim realnie wpływają na komfort, wygodę i sposób, w jaki korzystamy z technologii na co dzień. Ukończyłam studia dziennikarskie oraz szkolenia z zakresu sztucznej inteligencji. Prywatnie uwielbiam gry i muzykę.