Как один стартап планирует использовать «лучи смерти» во благо, а не во зло.
Ключевые выводы
- Новое достижение в концентрированной солнечной энергии делает температуру 2700°F возможной только благодаря солнечному свету.
- Производимое тепло может быть использовано для производства электроэнергии, экологически чистого топлива или питания промышленных процессов.
- Основатель Билл Гросс рассматривает эти растения как часть грандиозного плана по избавлению мира от нефти.
Потребность в чистых, последовательных возобновляемых источниках энергии никогда не была такой острой. Рост цен на энергоносители угрожает вызвать инфляцию и замедлить экономический рост. Контроль над поставками ископаемого топлива уже приводил к войнам и вполне может вызвать их снова. Сжигание ископаемого топлива продолжает создавать выбросы парниковых газов, что затрудняет решение проблемы изменения климата.
Хотя низкоуглеродные и возобновляемые источники энергии используются больше, чем когда-либо прежде, ни один из них не идеален. Солнечная и ветровая энергия очень экологически чистые и становятся все более дешевыми, но имеют проблемы с хранением энергии. Батареи, необходимые для хранения этой энергии, требуют редкоземельных металлов, добыча которых сопряжена с большими трудностями, а спрос на них постоянно растет. Гидроэнергетика - это здорово, но она может оказать негативное воздействие на речную экосистему. Ядерную энергетику по-прежнему трудно продавать.
Если мы собираемся решить наши энергетические проблемы, нам нужно либо найти новый способ производства большого количества энергии, либо решить проблемы с имеющимися у нас источниками энергии. Компания Heliogen, занимающаяся технологиями возобновляемых источников энергии, поддерживаемая Биллом Гейтсом и основанная серийным предпринимателем Биллом Гроссом, предлагает новый подход к существующей модели, которая может быть реализована с помощью гигантского чрезвычайно точного увеличительного стекла и нескольких действительно горячих камней.
Концентрированная солнечная энергия
В Ланкастере, штат Калифорния, городе среднего размера в пустыне Мохаве, компания Heliogen построила миниатюрную версию запланированного завода по переработке солнечной энергии. В то время как концентрированная солнечная энергия не является чем-то новым - она используется в коммерческих целях с 1960-х годов и, как говорят, использовалась Архимедом для создания теплового луча для сжигания римского флота - эта установка совершенствует концепцию с ошеломляющими результатами.
По сути, множество зеркал, расположенных по кругу, отражающих солнечный свет на возвышенную цель, концентрированная солнечная энергия использует энергию солнечного света для нагрева этой цели, которая может быть водой, расплавленной солью или чем-то еще. твердое, до очень высоких температур. (Когда это тепло используется для чего-то другого, кроме производства электроэнергии, это называется концентрированной солнечной тепловой энергией.)
Текущий испытательный завод Heliogen имеет 400 зеркал, известных как гелиостаты, хотя это всего лишь десятая часть того, что предлагает компания. Даже с таким уменьшенным количеством зеркал завод добился сногсшибательных результатов. При его работе температура достигала 1500°C (2732°F). Для сравнения, большинство существующих полноразмерных концентрированных солнечных электростанций способны производить температуру в диапазоне от 400° до 500° C.
Продвижение Heliogen стало возможным благодаря современному программному обеспечению. Используя искусственный интеллект и серию камер, гелиостаты максимально точно удерживают цель (в настоящее время с точностью до одной двадцатой градуса) за счет микрокорректировки их положения в течение дня. Если зеркала направлены на цель, максимально возможное количество солнечного света фокусируется на цели, создавая больше тепла, чем было возможно ранее.
Концентрированная солнечная энергия используется не только для электричества
Важно помнить, что технически это солнечная тепловая система. В отличие от солнечных панелей, в этом проекте не используется фотоэлектрический эффект для прямого преобразования солнечного света в электричество. Этот проект связан с выработкой тепла. Затем это тепло можно использовать для производства электричества, а высокие температуры означают, что оно может делать это очень эффективно, но у него есть и другие применения.
Многие отрасли промышленности используют интенсивное тепло в своих производственных процессах, таких как плавка или производство цемента, и они часто сжигают топливо для создания таких высоких температур. Нефтеперерабатывающий завод Heliogen способен производить аналогичные температуры без сжигания топлива и может обеспечивать теплом эти отрасли в будущем. Кроме того, производимого тепла достаточно для производства водородного топлива посредством электролиза.
Как объяснил Гросс CNN: «Если вы можете производить зеленый водород, это меняет правила игры. В долгосрочной перспективе мы хотим стать экологически чистой водородной компанией».
Если не использовать тепловую энергию немедленно, она также может храниться в простых старых камнях, которые могут оставаться горячими в течение нескольких дней или даже до недели в правильно изолированном хранилище. Затем их энергия может быть использована, когда это необходимо, или, возможно, даже отправлена в место, нуждающееся в тепле. По сравнению с трудностями хранения электроэнергии, произведенной из солнечной энергии, это детская игра.
Как можно использовать концентрированную солнечную энергию в больших масштабах?
Гросс надеется улучшить процесс, достигнув тех же результатов с гелиостатами все меньшего размера. Его уже меньше, чем обычно, что позволило бы производить их массово дешевле, чем сегодня. Есть надежда, что это, наряду с другими усовершенствованиями системы, поможет снизить стоимость энергии, производимой концентрированной солнечной энергией, до тех пор, пока она не станет дешевле, чем энергия ископаемого топлива.
В настоящее время энергия концентрированной солнечной энергии дороже, чем сжигание ископаемого топлива, но незначительно. Кроме того, по сравнению с большими массивами солнечных батарей, строительство и эксплуатация солнечных нефтеперерабатывающих заводов обходятся дороже. Но ожидается, что затраты снизятся, отчасти потому, что они намного лучше аккумулируют энергию, чем традиционная солнечная энергия, как обсуждалось ранее. Кроме того, в Испании, на Ближнем Востоке и на юго-западе США уже существуют крупномасштабные предприятия по производству солнечной энергии. С.
Концентрированная солнечная энергия может радикально изменить производство
Грандиозное видение Гросса состоит в том, чтобы построить множество нефтеперерабатывающих заводов по всему миру, используя их тепло для обеспечения промышленных процессов. Электроэнергия, производимая другими нефтеперерабатывающими заводами, будет производить огромное количество дешевого «гелиотоплива», начиная с водорода. Поскольку водородные топливные элементы чрезвычайно эффективны и могут работать на чем угодно, от подводных лодок до ноутбуков, это станет огромным шагом к очистке энергоснабжения.
Подобные идеи существуют и использовались в других местах для чистого производства реактивного топлива, еще одного промышленного процесса, который обычно требует сжигания ископаемого топлива для создания высоких температур.
Сокращение выбросов углерода из-за широкого использования концентрированной солнечной энергии может быть существенным. Только на производство бетона приходится от 8 до 10 процентов всех глобальных выбросов. Почти 40 процентов этих выбросов вызваны сжиганием ископаемого топлива, необходимого для производства тепла для производственного процесса. Быстрый расчет в уме подсказывает, что если бы концентрированная солнечная энергия заменила сжигание ископаемого топлива для получения тепла только в производстве бетона, глобальные выбросы углерода сократились бы на целых четыре процента. Для сравнения, это примерно равно доле выбросов углерода, создаваемых Францией, Италией, Великобританией и Бразилией вместе взятых.