القدرة الشمسية المركزة

يجب ألا يـُخلـَط بينها وبين طاقة ضوئية مركزة.
برج الطاقة الشمسية في مشروع Crescent Dunes للطاقة الشمسية يركز الضوء عن طريق 10,000 مرايا هيليوستات معكوسة تغطي مساحة تبلغ 13 مليون قدم مربع (1.21 كيلومتر مربع).
ثلاثة أبراج في محطة ايفانباه للطاقة الشمسية.
جزء من مجمع SEGS الشمسي بقدرة 354 ميغاواط في شمال مقاطعة سان برناردينو، كاليفورنيا.
منظر على ارتفاع من محطة خي سولار وان في جنوب أفريقيا.

تُولِّد أنظمة القدرة الشمسية المركزة (CSP) إنگليزية: Concentrated solar power- المعروفة أيضاً بتوليد الطاقة الشمسية المُرَكَّزَة أو التسخين الشمسي المُرَكَّز - الطاقة الشمسية باستخدام المرايا أو العدسات لتركيز مساحة كبيرة من أشعة الشمس في جهاز استقبال.[1] يتم توليد الكهرباء عند تحويل الضوء المُرَكَّز إلى حرارة (طاقة شمسية حرارية)، والتي تُشغِّل محرك حراري (عادة عنفة بخارية) متصل بمولِّد كهربائي[2][3][4] أو تُغَذِّي مفاعل كيميائي حراري[5][6][7]

حتى عام 2021، بلغت السعة المثبتة لتوليد القدرة الشمسية المركزة عالمياً 6.8 جيجاوات.[8]يحافظ مختبر الطاقة المتجددة الوطني الأمريكي (NREL) على قاعدة بيانات كاملة عن الحالة الحالية لجميع محطات توليد القدرة الشمسية المركزة على مستوى العالم، سواء كانت قيد الإنشاء، أو تم إيقافها، أو تعمل. تتضمن البيانات تفاصيل شاملة مثل السعة، ونوع مكونات كتلة الطاقة، وعدد ساعات تخزين الطاقة الحرارية، وأحجام التوربينات.[9]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مقارنة بين القدرة الشمسية المركزة ومصادر الكهرباء الأخرى

كمحطة توليد طاقة حرارية، فإن القدرة الشمسية المركزة لها مزيد من القواسم المشتركة مع محطات الطاقة الحرارية مثل الفحم والغاز أو الطاقة الحرارية الأرضية. يمكن أن تتضمن محطة القدرة الشمسية المركزة تخزين الطاقة الحرارية، والتي تخزن الطاقة إما في شكل حرارة محسوسة أو حرارة كامنة (على سبيل المثال، باستخدام الملح المنصهر)، مما يمكّن هذه المحطات من الاستمرار في توليد الكهرباء كلما دعت الحاجة إليها، ليلاً أو نهاراً. هذا يجعل القدرة الشمسية المركزة شكلًا قابلًا للتوجيه من الطاقة الشمسية. للطاقة المتجددة القابلة للتوجيه قيمة خاصة في الأماكن التي توجد فيها بالفعل معدلات عالية من التغلغل في الخلايا الضوئية (PV)، مثل كاليفورنيا،[10] لأن الطلب على الطاقة الكهربائية يبلغ ذروته بالقرب من غروب الشمس تماماً كما تنخفض سعة PV (ظاهرة تُعرف باسم منحنى البطة).[11]

القدرة الشمسية المركزة والطاقة الضوئية هما نوعان من تقنيات الطاقة الشمسية التي تستخدمان أشعة الشمس لتوليد الكهرباء. بينما شهدت تقنية PV نمواً هائلًا في السنوات الأخيرة بسبب انخفاض الأسعار[12][13]ظل نمو القدرة الشمسية المركزة بطيئاً بسبب الصعوبات الفنية والأسعار المرتفعة. في عام 2017، مثل القدرة الشمسية المركزة أقل من 2٪ من السعة المركبة عالمياً من محطات الطاقة الشمسية[14] ومع ذلك ، يمكن لـ القدرة الشمسية المركزة تخزين الطاقة بسهولة أكبر أثناء الليل، مما يجعلها أكثر قدرة على المنافسة مع المولدات القابلة للتوجيه ومحطات التحميل الأساسي.[15][16][17][18]

حقق مشروع هيئة كهرباء ومياه دبي، الذي كان قيد الإنشاء في عام 2019، الرقم القياسي العالمي لأدنى سعر للطاقة الشمسية المركزة في عام 2017 عند 73 دولار أمريكي لكل ميجاوات ساعة.[19] لمشروعه المشترك 700 ميجا واط من الحوض والبرج: 600 ميجا واط من الحوض ، 100 ميجا واط من البرج مع 15 ساعة من تخزين الطاقة الحرارية يومياً. وصلت تعرفة CSP ذات الحمل الأساسي في إقليم أتاكاما الجاف للغاية في تشيلى إلى أقل من 50 دولار للكيلو واط ساعة في 2017.[20][21]


تاريخ

محرك بخاري يعمل بالطاقة الشمسية لضخ المياه، بالقرب من لوس أنجلوس حوالي عام 1901

يقال إن أرخميدس استخدم "زجاجاً محترقاً" لتركيز ضوء الشمس على الأسطول الروماني الغازي ودفعهم بعيداً عن سيراقوسة. في عام 1973، قام عالم يوناني، الدكتور يوانيس ساكساس، الذي كان مهتماً بمعرفة ما إذا كان أرخميدس يمكن أن يدمر الأسطول الروماني بالفعل في عام 212 قبل الميلاد، بمحاذاة ما يقرب من 60 من البحارة اليونانيين، كل منهم يحمل مرآة مستطيلة مُحاطة لالتقاط أشعة الشمس وتوجيهها إلى ملف تعريف خشبي مغطى بالقطران على بعد 49 متر (160 قدم). اشتعلت النيران في السفينة بعد بضع دقائق؛ ومع ذلك، يستمر المؤرخون في التشكيك في قصة أرخميدس.[22]

في عام 1866، استخدم أوغست موشو عاكساً مكافئاً لإنتاج بخار للمحرك البخاري الشمسي الأول. تم الحصول على أول براءة اختراع لمجمع شمسي من قبل الإيطالي أليساندرو باتاغليا في جنوة، إيطاليا، في عام 1886. على مدار السنوات التالية، طور المبتكرون مثل جون إريكسون وفرانك شومان أجهزة تعمل بالقدرة الشمسية المركزة للري والتبريد والنقل. في عام 1913 ، أكمل شومان محطة طاقة شمسية حرارية مكافئة تبلغ 55 حصان (41 كيلو واط) في المعادي، مصر للري.[23][24][25][26]تم بناء أول نظام للطاقة الشمسية باستخدام طبقة مرآة بواسطة الدكتور روبرت هـ. گدارد، الذي كان معروفاً بالفعل ببحثه في الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل وكتب مقالًا في عام 1929 زعم فيه أنه تم حل جميع العقبات السابقة[27]

صمم البروفيسور جيوفاني فرانشي (1911-1980) وبنى أول محطة للقدرة الشمسية المركزة، والتي دخلت حيز التشغيل في سانت إلياريو، بالقرب من جنوة، إيطاليا في عام 1968. وكانت هذه المحطة تشبه في هندستها محطات الأبراج الكهربائية اليوم مع مستقبل شمسي في وسط حقل من المجمعات الشمسية. كانت المحطة قادرة على إنتاج 1 ميجا وات من البخار المسخن عند 100 بار و 500 درجة مئوية.[28]كما تم تطوير برج الطاقة الشمسي سولار ون بقوة 10 ميجا وات في جنوب كاليفورنيا في عام 1981. تم تحويل Solar One إلى Solar Two في عام 1995، مما ينفذ تصميماً جديداً باستخدام خليط من الملح المصهور (60٪ نترات الصوديوم، 40٪ نترات البوتاسيوم) كسائل عمل المستقبل وكمخزن للطاقة. أثبت نهج الملح المصهور فعاليته، وعمل Solar Two بنجاح حتى تم إلغاؤه في عام 1999.[29]كانت تقنية الأحواض المكافئة لأنظمة توليد الطاقة الشمسية (SEGS) القريبة، التي بدأت في عام 1984، أكثر قابلية للتطبيق. كان SEGS الذي تبلغ طاقته 354 ميجا وات أكبر محطة للطاقة الشمسية في العالم حتى عام 2014.

لم يتم إنشاء أي قدرة شمسية مركزة تجارية من عام 1990 عندما اكتمل SEGS حتى عام 2006 عندما تم بناء عاكس فرينل خطي مدمج في محطة ليديل للطاقة في أستراليا. تم بناء عدد قليل من المصانع الأخرى بهذا التصميم على الرغم من افتتاح مصنع طاقة حرارية شمسية كيمبرلينا 5 ميجا وات في عام 2009.

في عام 2007، تم بناء نيفادا سولار ون بقدرة 75 ميجا وات، وهو تصميم عاكس مكافئ وأول مصنع كبير منذ SEGS. بين عامي 2009 و2013، قامت إسبانيا ببناء أكثر من 40 نظام بشكل قطع مكافئ، تم توحيدها في وحدات 50 ميجا وات.

بفضل نجاح Solar Two، تم بناء محطة طاقة تجارية تسمى Solar Tres Power Tower في إسبانيا في عام 2011، والتي تم تغيير اسمها لاحقاً إلى Gemasolar Thermosolar Plant. مهدت نتائج Gemasolar الطريق لمحطات أخرى من نوعها. تم إنشاء محطة ايفانباه للطاقة الشمسية في نفس الوقت ولكن بدون تخزين حراري، باستخدام الغاز الطبيعي لتسخين الماء كل صباح.

تستخدم معظم محطات القدرة الشمسية المركزة تصميم العاكس المكافئ بدلاً من أنظمة برج الطاقة أو فرنيس. كما تم تطوير أنواع مختلفة من أنظمة العاكس المكافئ مثل الدورة المركبة الشمسية المتكاملة (ISCC) التي تجمع بين القنوات وأنظمة تسخين الوقود الأحفوري التقليدية.

كانت القدرة الشمسية المركزة (CSP) في الأصل تعتبر منافساً للخلايا الكهروضوئية، وتم بناء ايفانباه بدون تخزين للطاقة، على الرغم من أن Solar Two قد تضمنت عدة ساعات من التخزين الحراري. بحلول عام 2015، انخفضت أسعار الخلايا الكهروضوئية وأصبحت طاقة PV التجارية تُباع بسعر ثلث تكلفة عقود CSP الأخيرة.[30][31] ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، تم تقديم عروض القدرة الشمسية المركزة مع تخزين طاقة حرارية لمدة 3 إلى 12 ساعة، مما يجعل القدرة الشمسية المركزة شكلًا قابلًا للتوجيه من الطاقة الشمسية.[32]وبالتالي، أصبح القدرة الشمسية المركزة في الآونة الأخيرة يُنظر إليه على أنه ينافس الغاز الطبيعي والخلايا الكهروضوئية مع البطاريات للحصول على طاقة مرنة وقابلة للتوجيه.

التقنية الحالية

تُستخدم القدرة الشمسية المركزة لإنتاج الكهرباء (يُطلق عليها أحياناً الطاقة الشمسية الحرارية، وعادة ما يتم توليدها من خلال البخار). تستخدم أنظمة تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة المرايا أو العدسات مع أنظمة التتبع لتركيز مساحة كبيرة من ضوء الشمس على منطقة صغيرة. ثم يتم استخدام الضوء المركز كحرارة أو كمصدر للحرارة لتشغيل محطة طاقة تقليدية (الطاقة الشمسية الحرارية). يمكن أيضًا استخدام المُركِّزات الشمسية المستخدمة في أنظمة القدرة الشمسية المركزة غالباً لتوفير تسخين أو تبريد العمليات الصناعية، مثل في تكييف الهواء بالطاقة الشمسية.

توجد تقنيات التركيز في أربعة أنواع بصرية، وهي: العاكس المكافئ، وطبق سترلنغ، والعاكس الخطي المركّز لفرنل، وبرج الطاقة الشمسية.[33]يُصنف العاكس المكافئ والعاكس الخطي المركّز لفرنل على أنهما نوعان من المجمعات ذات التركيز الخطي، بينما يصنف الطبق وبرج الطاقة الشمسية على أنهما نوعان من المجمعات ذات التركيز النقطي. تحقق المجمعات ذات التركيز الخطي عوامل تركيز متوسطة (50 شمس وما فوق)، بينما تحقق المجمعات ذات التركيز النقطي عوامل تركيز عالية (أكثر من 500 شمس). على الرغم من بساطتها، فإن هذه المُركِّزات الشمسية بعيدة جداً عن التركيز النظري الأقصى.[34][35] على سبيل المثال، يعطي التركيز المكافئ 1⁄3 من الحد الأقصى النظري لزاوية قبول التصميم، أي بالنسبة لنفس التسامح العام للنظام. يمكن تحقيق التركيز النظري الأقصى باستخدام مجمعات أكثر تفصيلاً تعتمد على البصريات غير المصوّرة.[34][35][36]

تنتج أنواع مختلفة من المُركِّزات درجات حرارة ذروة مختلفة وكفاءات حرارية متفاوتة، بسبب الاختلافات في الطريقة التي تتعقب بها الشمس وتركيز الضوء. تؤدي الابتكارات الجديدة في تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة إلى جعل الأنظمة أكثر وأكثر فعالية من حيث التكلفة.[37][38]

مرايا القطع المكافئ

المقالة الرئيسية: مرايا القطع المكافئ
صورة لمجمع مكافئ في منشأة بالقرب من بحيرة هاربر بولاية كاليفورنيا
مخطط لعاكس خطي مكافئ يركز أشعة الشمس على تسخين سائل العمل

تتكون مرآة القطع المكافئ من عاكس مكافئ خطي يركز الضوء على مستقبل يقع على طول خط التركيز للمرايا. المستقبل عبارة عن أنبوب يقع على خط التركيز الطولي للمرآة المكافئة ومليء بسائل عامل. يتبع العاكس الشمس خلال ساعات النهار عن طريق التتبع على محور واحد. يتم تسخين سائل العمل (مثل الملح المنصهر)[39]) إلى 150-350 درجة مئوية (302-662 درجة فهرنهايت) أثناء تدفقه عبر المستقبل ثم يتم استخدامه كمصدر للحرارة لنظام توليد الطاقة.[40] تعتبر أنظمة القنوات هي تقنية القدرة الشمسية المركزة الأكثر تطوراً. تمثل محطات توليد الطاقة الشمسية (SEGS) في كاليفورنيا، وأول محطات مكافئة لولبية تجارية في العالم، وNevada Solar One من أكسيونا بالقرب من Boulder City, Nevada، وAndasol، أول محطة مكافئة تجارية في أوروبا، إلى جانب مرافق اختبار SSPS-DCS في Plataforma Solar de Almería في إسبانيا.[41]

مرايا الأحواض المغلقة

يحيط التصميم بنظام الطاقة الشمسية الحرارية داخل بيت زجاجي يشبه البيوت الزجاجية. يخلق البيت الزجاجي بيئة محمية لتحمل العناصر التي يمكن أن تؤثر سلباً على موثوقية وكفاءة نظام الطاقة الشمسية الحرارية.[42] يتم تعليق المرايا العاكسة للطاقة الشمسية خفيفة الوزن من السقف الزجاجي بواسطة الأسلاك. يضع نظام تتبع أحادي المحور المرايا لاستعادة كمية الضوء الشمسي المثلى. تركز المرايا ضوء الشمس وتوجهه إلى شبكة من أنابيب الصلب الثابتة، والتي يتم تعليقها أيضاً من هيكل البيت الزجاجي.[43] يمر الماء بطول الأنبوب، والذي يتم غليه لتوليد البخار عند تطبيق إشعاع شمسي مكثف. حماية المرايا من الرياح تسمح لها بتحقيق معدلات حرارة أعلى وتمنع تراكم الغبار على المرايا.[42]

تؤكد GlassPoint Solar، الشركة التي ابتكرت تصميم الأحواض المغلقة، أن تقنيتها يمكن أن تنتج الحرارة لتعزيز الاستخراج المحسن للنفط (EOR) مقابل حوالي 5 دولارات لكل 290 كيلو واط ساعة (1000000 وحدة حرارية بريطانية) في المناطق المشمسة، مقارنة بـ 10 دولارات و12 دولار لتقنيات الطاقة الشمسية الحرارية التقليدية الأخرى.[44]

برج الطاقة الشمسية

المقالة الرئيسية: برج الطاقة الشمسية
محطة طاقة أشاليم في إسرائيل، عند اكتمالها كانت أطول برج شمسي في العالم. يركز الضوء من أكثر من 50000 هليوستات.
تركز محطة الطاقة الشمسية پي‌إس10 في الأندلس بإسبانيا ضوء الشمس المركّز على برج طاقة شمسي مركزي.

يتكون برج الطاقة الشمسية من مجموعة من المرايا المتتبعة ثنائية المحور (الهليوستات) التي تركز ضوء الشمس على مستقبل مركزي على قمة البرج؛ يحتوي الاستقبال على سائل نقل الحرارة، والذي يمكن أن يتكون من الماء-البخار أو الملح المصهور. بصرياً، برج الطاقة الشمسي هو نفس عاكس فرينل الدائري. يتم تسخين المائع العامل في الاستقبال إلى 500-1000 درجة مئوية (773-1273 كلفن أو 932-1832 درجة فهرنهايت) ثم يتم استخدامه كمصدر للحرارة لنظام توليد الطاقة أو تخزين الطاقة.[40] أحد مزايا برج الطاقة الشمسي هو أنه يمكن تعديل المرايا بدلاً من البرج بأكمله. يتطور تطوير برج الطاقة بشكل أقل تقدماً من أنظمة القنوات، ولكن يُعرف عنهم أنهم يتمتعون بكفاءة أعلى وقدرة تخزين طاقة أفضل. تطبيق برج شعاع نازل ممكن أيضاً باستخدام الهليوستات لتسخين المائع العامل.[45]

Solar Two في داجت، كاليفورنيا وCESA-1 في منصة ألميريا الشمسية، ألميريا، إسبانيا، هما أكثر محطات التجريبية تمثيلاً. محطة الطاقة الشمسية پي‌إس10 في شلوقة، إسبانيا، هي أول محطة تجارية لإنتاج الطاقة الشمسية على نطاق المرافق في العالم. كما تقع محطة محطة ايفانباه للطاقة الشمسية التي تبلغ سعتها 377 ميجاوات في صحراء موهاڤي، وهي أكبر منشأة خاصة بـ القدرة الشمسية المركزة في العالم، وتستخدم ثلاثة أبراج للطاقة.[46] ولدت ايفانباه فقط 0.652 تيرا واط ساعة (63٪) من طاقتها من مصادر الطاقة الشمسية، وتم توليد 0.388 تيرا واط ساعة (37٪) الأخرى عن طريق حرق الغاز الطبيعي.[47][48][49]

يمكن استخدام ثنائي أكسيد الكربون فوق الحرج بدلاً من البخار كسائل نقل الحرارة لزيادة كفاءة إنتاج الكهرباء.

ومع ذلك ، بسبب درجات الحرارة المرتفعة في المناطق القاحلة التي توجد بها عادةً الطاقة الشمسية، من المستحيل تبريد ثاني أكسيد الكربون إلى ما دون درجة حرارته الحرجة في مدخل الضاغط. لذلك، يتم تطوير خلائط ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج ذات درجة الحرارة الحرجة الأعلى حالياً.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

عاكسات فرينل

المقالة الرئيسية: Compact linear Fresnel reflector

عاكسات فرينل مصنوعة من العديد من أشرطة المرآة المسطحة الرقيقة لتركز ضوء الشمس على أنابيب يتم فيها ضخ المائع العامل. تسمح المرايا المسطحة بمزيد من السطح العاكس في نفس المساحة التي يشغلها عاكس مكافئ، وبالتالي التقاط المزيد من ضوء الشمس المتاح، وهي أرخص بكثير من العاكسات المكافئة.[50]يمكن استخدام عاكسات فرينل في أحجام مختلفة من أنظمة القدرة الشمسية المركزة (CSP).[51][52]

تُعتبر عاكسات فرينل أحياناً تقنية ذات مخرجات أسوأ من التقنيات الأخرى. كما أم تكلفة هذه التقنية هي ما يدفع بعض الأشخاص لاستخدامها بدلاً من التقنيات الأخرى ذات التقييمات الإخراجية الأعلى. بدأت بعض النماذج الجديدة من عاكسات فرينل ذات قدرات تتبع الأشعة في الاختبار، وقد أثبتت في البداية أنها تؤدي إلى مخرجات أعلى من الإصدار القياسي.[53]

أطباق سترلنغ

انظر أيضاً: طاقة شمسية حرارية § تصميمات الأطباق الخاصة بالطاقة الشمسية
طبق سترلنغ

يتكون نظام طبق سترلنغ أو نظام محرك الطبق من عاكس مكافئ قائم بذاته يركز الضوء على مستقبل يقع عند نقطة تركيز العاكس. يتتبع العاكس الشمس على طول محورين. يتم تسخين المائع العامل في المستقبل إلى 250-700 درجة مئوية (482-1292 درجة فهرنهايت) ثم يتم استخدامه بواسطة محرك سترلنغ لتوليد الطاقة.[40] توفر أنظمة الطبق المكافئة كفاءة عالية للطاقة الشمسية إلى الكهرباء (بين 31٪ و 32٪) ، وتوفر طبيعتها المعيارية قابلية للتوسع. تمثل أطباق أنظمة سترلنغ للطاقة (SES) وUnited Sun Systems (USS) وشركة تطبيقات العلوم الدولية (SAIC) في UNLV، وبيغ دش في جامعة أستراليا الوطنية في كانبيرا، أستراليا هذه التكنولوجيا. تم تسجيل رقم قياسي عالمي للكفاءة من الطاقة الشمسية إلى الكهرباء عند 31.25٪ بواسطة أطباق SES في مركز الاختبار الوطني للطاقة الشمسية الحرارية (NSTTF) في نيو مكسيكو في 31 يناير 2008 ، وهو يوم بارد ومشرق.[54]وفقاً لمطورها، ريباسو إنرجي، وهي شركة سويدية، في عام 2015، أظهر نظام أطباق سترلنغ الخاص بها الذي تم اختباره في صحراء كلاهاري في جنوب إفريقيا كفاءة بنسبة 34٪.[55]كانت منشأة SES في ماريكوبا،فينكس هي أكبر منشأة لتوليد الطاقة من الأطباق ستيرلنغ في العالم حتى تم بيعها إلى يونايتد سن سستمز. لاحقاً، تم نقل أجزاء أكبر من المنشأة إلى الصين كجزء من الطلب الهائل على الطاقة.

استخراج النفط المحسن بالحرارة الشمسية

المقالة الرئيسية: Solar thermal enhanced oil recovery

يمكن استخدام حرارة الشمس لتوفير البخار المستخدم لجعل النفط الثقيل أقل لزوجة وأسهل في الضخ. يمكن استخدام أبراج الطاقة الشمسية وقنوات المكافئ لتوفير البخار الذي يتم استخدامه مباشرةً بحيث لا يلزم وجود مولدات ولا يتم إنتاج أي كهرباء. يمكن أن تؤدي استعادة النفط المعزز بالطاقة الشمسية إلى إطالة عمر حقول النفط ذات النفط السميك جداً والتي لن تكون اقتصادية للضخ في غير ذلك.[56]

القدرة الشمسية المركزة مع تخزين الطاقة الحرارية

انظر أيضاً: تخزين الطاقة الحرارية and طاقة شمسية حرارية

في محطة القدرة الشمسية المركزة التي تتضمن التخزين، يتم استخدام الطاقة الشمسية أولاً لتسخين الملح المصهور أو الزيت الاصطناعي الذي يتم تخزينه، مما يوفر الطاقة الحرارية/التسخين في درجة حرارة عالية في خزانات معزولة.[57][58]يتم استخدام الملح المصهور الساخن (أو الزيت) لاحقاً في مولد البخار لإنتاج البخار لتوليد الكهرباء بواسطة مولد بخاري حسب الحاجة.[59] وبالتالي، يتم استخدام الطاقة الشمسية التي تتوفر فقط في ضوء النهار لتوليد الكهرباء على مدار الساعة حسب الطلب كغلاية مرافق أو محطة شمسية للذروة.[60][61] يشار إلى سعة التخزين الحراري في ساعات من توليد الطاقة عند السعة الاسمية. على عكس الألواح الشمسية الكهروضوئية أو القدرة الشمسية المركزة بدون تخزين، فإن توليد الطاقة من محطات الطاقة الشمسية الحرارية القابلة للتخزين قابل للتوجيه ومستدام ذاتياً، مماثلة لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم أو الغاز، ولكن بدون التلوث.[62]يمكن أيضاً استخدام محطات الطاقة الشمسية المركزة مع تخزين الطاقة الحرارية كمحطات توليد مشتركة لتزويد كل من الكهرباء والبخار الصناعي على مدار الساعة. اعتباراً من ديسمبر 2018، تراوحت تكلفة توليد محطات الطاقة الشمسية المركزة مع تخزين الطاقة الحرارية بين c € / kWh و7 c € / kWh اعتماداً على الإشعاع الشمسي الجيد إلى المتوسط ​​الذي يتم تلقيه في الموقع.[63] على عكس محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن أيضاً استخدام محطات القدرة الشمسية المركزة مع تخزين الطاقة الحرارية اقتصادياً على مدار الساعة لإنتاج بخار العملية فقط، مما يحل محل الوقود الأحفوري الذي يطلق الملوثات. يمكن أيضاً دمج محطة القدرة الشمسية المركزة مع الطاقة الشمسية الكهروضوئية للحصول على تكامل أفضل.[64][65][66]

يتوفر أيضاً نظام تخزين الطاقة الحراري مع القدرة الشمسية المركزة باستخدام دورة برايتون بالهواء بدلاً من البخار لتوليد الكهرباء و/أو البخار على مدار الساعة. محطات القدرة الشمسية المركزة هذه مجهزة بتوربينات غازية لتوليد الكهرباء.[67] كما أنها صغيرة في السعة (<0.4 ميجاوات) مع المرونة في التثبيت في مساحة قليلة من الفدادين.[67] يمكن أيضاً استخدام حرارة النفايات من محطة الطاقة لتوليد بخار العملية واحتياجات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).[68] في حالة عدم وجود قيود على توافر الأراضي، يمكن تثبيت أي عدد من هذه الوحدات حتى 1000 ميجاوات مع مزايا الموثوقية والتوفر والصيانة والسلامة (RAMS) والتكلفة نظراً لأن تكلفة كل ميجاوات من هذه الوحدات أرخص من محطات الطاقة الحرارية الشمسية الأكبر حجماً.[69]

يمكن أيضاً أن تكون التدفئة المركزية للمنطقة على مدار الساعة ممكنة مع محطات القدرة الشمسية المركزة لتخزين الطاقة.[70]

إنتاج وقود محايد الكربون

إنتاج الوقود الاصطناعي محايد الكربون باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية المركزة عند درجة حرارة تقارب 1500 درجة مئوية ممكن تقنياً وسيصبح تجارياً مجدياً في المستقبل القريب حيث تنخفض تكاليف محطات القدرة الشمسية المركزة.[71] يمكن أيضاً إنتاج الهيدروجين المحايد للكربون باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية (القدرة الشمسية المركزة) باستخدام دورة الكبريت-اليود، ودورة الكبريت الهجينة، ودورة أكسيد الحديد، ودورة النحاس-الكلور، ودورة الزنك-أكسيد الزنك، ودورة أكسيد السيريوم الرباعي-أكسيد السيريوم الثلاثي، إلخ.

الانتشار حول العالم

المقالة الرئيسية: List of solar thermal power stations and الطاقة الشمسية حسب البلد
1٬000
2٬000
3٬000
4٬000
5٬000
6٬000
7٬000
1984
1990
1995
2000
2005
2010
2015
القدرة الشمسية المركزة في جميع أنحاء العالم منذ عام 1984 بالـ MWp
القدرة الشمسية المركزة الوطنية في عام 2018 بالـ (MWp)
البلد الإجمالي المضاف
إسبانيا 2,300 0
الولايات المتحدة 1,738 0
جنوب أفريقيا 400 100
المغرب 380 200
الهند 225 0
الصين 210 200
الإمارات العربية المتحدة 100 0
السعودية 50 50
الجزائر 25 0
مصر 20 0
أستراليا 12 0
تايلاند 5 0
المصدر: REN21 تقرير الوضع العالمي، 2017 و2018[72][73][74]

تم تشغيل أول محطة في جزيرة صقلية في أدرانو. بدأت الولايات المتحدة نشر محطات القدرة الشمسية المركزة (CSP) في عام 1984 مع محطات أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية (SEGS). تم الانتهاء من آخر محطة SEGS في عام 1990. من عام 1991 إلى عام 2005، لم يتم بناء أي محطات القدرة الشمسية المركزة في أي مكان في العالم. كما زادت السعة المركبة العالمية لـ القدرة الشمسية المركزة تقريباً بعشرة أضعاف بين عامي 2004 و2013، ونمت بمعدل نمو سنوي متوسط ​​50 في المائة خلال آخر خمسة من تلك السنوات، حيث كان عدد البلدان التي لديها القدرة الشمسية المركزة المركبة في تزايد[75]:51 في عام 2013، زادت السعة المركبة عالمياً بنسبة 36٪ أو ما يقرب من 0.9 غيغاواط (GW) إلى أكثر من 3.4 غيغاواط. تم الوصول إلى الرقم القياسي للسعة المركبة في عام 2014، وهو ما يتوافق مع 925 ميجاوات، ولكن تبعه انخفاض بسبب التغييرات في السياسات والأزمة المالية العالمية وانخفاض سريع في سعر الخلايا الكهروضوئية. ومع ذلك، وصلت السعة الإجمالية إلى 6800 ميجاوات في عام 2021[8]

تمثل إسبانيا ثلث قدرة العالم تقريبا، عند 2300 ميجاوات، على الرغم من عدم دخول أي سعة جديدة حيز التشغيل التجاري في البلاد منذ عام 2013[74]تأتي الولايات المتحدة في المرتبة الثانية بسعة 1740 ميجاوات. كما أن هناك اهتماماً ملحوظاً في شمال إفريقيا والشرق الأوسط، وكذلك الصين والهند. وهناك اتجاه ملحوظ نحو البلدان النامية والمناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي مع وجود العديد من المحطات الكبيرة قيد الإنشاء في عام 2017.


القدرة الشمسية المركزة العالمية بالـ (MWp)
Year 1984 1985 1989 1990 1991-2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
المثبتة 14 60 200 80 0 1 74 55 179 307 629 803 872 925 420 110 100 550 381 239 110
تراكمياً 14 74 274 354 354 355 429 484 663 969 1,598 2,553 3,425 4,335 4,705 4,815 4,915 5,465 6,451[76] 6690 6800[8]
المصدر: REN21[72][77]:146[75] :51[73]  • CSP-world.com[78] • IRENA[79] • HeliosCSP[74]

احتلت السوق العالمية في البداية الصدارة من قبل محطات المجمعات المكافئة، والتي تمثلت في 90٪ من محطات القدرة الشمسية المركزة في وقت ما.[80]

منذ حوالي عام 2010، أصبحت محطات القدرة الشمسية المركزة ذات البرج هي المفضلة في محطات CSP الجديدة بسبب درجة حرارتها التشغيلية الأعلى - تصل إلى 565 درجة مئوية (1049 درجة فهرنهايت) مقابل أقصى حد لمنحنى 400 درجة مئوية (752 درجة فهرنهايت) - مما يبشر بكفاءة أكبر.

من بين أكبر مشاريع القدرة الشمسية المركزة مشروع محطة ايفانباه للطاقة الشمسية (392 ميجاوات) في الولايات المتحدة، والذي يستخدم تقنية برج الطاقة الشمسية بدون تخزين الطاقة الحرارية ، وورززات، محطة الطاقة الشمسية في المغرب[81] والتي تجمع بين تقنيات المجمعات المكافئة والبرج ليصبح المجموع 510 ميجاوات مع عدة ساعات من تخزين الطاقة.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الكفاءة

كفاءة نظام القدرة الشمسية المركزة ستعتمد على التكنولوجيا المستخدمة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ودرجة حرارة التشغيل للمستقبل ورفض الحرارة، والخسائر الحرارية في النظام، ووجود أو عدم وجود خسائر أخرى في النظام؛ بالإضافة إلى كفاءة التحويل، فإن النظام البصري الذي يركز ضوء الشمس سيضيف أيضاً خسائر إضافية.

تدعي أنظمة العالم الحقيقي كفاءة تحويل قصوى تتراوح من 23-35٪ لأنظمة نوع "برج الطاقة"، التي تعمل عند درجات حرارة من 250 إلى 565 درجة مئوية، مع افتراض رقم الكفاءة الأعلى لتوربين الدورة المركبة. أنظمة الأطباق ستيرلينغ، التي تعمل عند درجات حرارة 550-750 درجة مئوية، تدعي كفاءة تبلغ حوالي 30٪.[82]نظراً لاختلاف حادثة الشمس خلال النهار، فإن الكفاءة المتوسطة للتحويل التي يتم تحقيقها لا تساوي هذه الكفاءات القصوى، وتكون الكفاءات السنوية الصافية للكهرباء من الشمس 7-20٪ لأنظمة أبراج الطاقة التجريبية، و 12-25٪ لأنظمة الأطباق ستيرلينغ ذات الحجم التجريبي.[82]

النظرية

إن الكفاءة القصوى لأي نظام للتحويل الحراري إلى طاقة كهربائية تعطى بواسطة كفاءة كارنو، والتي تمثل حداً نظرياً للكفاءة التي يمكن تحقيقها لأي نظام، تحددها قوانين الديناميكا الحرارية. لا تحقق أنظمة العالم الحقيقي كفاءة كارنو.

كفاءة التحويل من الإشعاع الحراري الساقط إلى العمل الميكانيكي تعتمد على خصائص الإشعاع الحراري لمستقبل الطاقة الشمسية وعلى محرك الحرارة (مثل توربين البخار). يتم أولاً تحويل الإشعاع الشمسي إلى حرارة بواسطة المستقبل الشمسي بكفاءة ** ولاحقًا يتم تحويل الحرارة إلى طاقة ميكانيكية بواسطة محرك الحرارة بكفاءة باستخدام مبدأ كارنو[83][84] يتم بعد ذلك تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بواسطة مولد. بالنسبة لمستقبل شمسي مع محول ميكانيكي (على سبيل المثال، توربين)، يمكن تعريف الكفاءة التحويلية الشاملة على النحو التالي:

حيث يمثل الجزء من الضوء الوارد الذي يتم تركيزه على المستقبل. يتم تحويل جزء من الضوء الساقط على المستقبل إلى طاقة حرارية. كفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. كفاءة تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

:

مع ، ، على التوالي التدفق الشمسي الوارد وتدفقات الامتصاص والضياعات التي يتعرض لها المستقبل الشمسي للنظام.

كفاءة التحويل كفاءة التحويل هي على الأكثر كفاءة كارنو، والتي تحدد من خلال درجة حرارة المستقبل. ودرجة حرارة الطرد الحراري ("حرارة المشتت الحراري") ,

كفاءة المحركات الفعلية في العالم الحقيقي تحقق 50٪ إلى 70٪ على الأكثر من كفاءة كارنو بسبب الخسائر مثل فقدان الحرارة وضوضاء الحركة في الأجزاء المتحركة.

الحالة المثالية

لتدفق الطاقة الشمسية (مثال: ) مركزة بـ مرة بكفاءة على مستقبل النظام الشمسي مع منطقة تجميع و بامتصاص :

,
,

من أجل التبسط، يمكننا أن نفترض أن الخسائر هي فقط إشعاعية (افتراض عادل لدرجات الحرارة العالية)، وبالتالي بالنسبة لمساحة إعادة الإشعاع A والانبعاثية وتطبيق قانون شتفان-بولتسمان ينتج:

تبسيط هذه المعادلات بأخذ البصريات المثالية في الاعتبار ( = 1) ودون النظر في الخطوة النهائية للتحويل إلى كهرباء بواسطة مولد، ومناطق التجميع وإعادة الإشعاع متساوية وأكبر قدر من الامتصاص والانبعاث ( = 1، = 1) ثم استبدال في المعادلة الأولى يعطي

Solar concentration efficiency.png

يوضح الرسم البياني أن الكفاءة الإجمالية لا تزداد بشكل مطرد مع درجة حرارة المستقبل. على الرغم من أن كفاءة محرك الحرارة (كارنو) تزيد مع درجة الحرارة المرتفعة، إلا أن كفاءة المستقبل لا تزداد. على العكس من ذلك، فإن كفاءة المستقبل تتناقص، حيث أن كمية الطاقة التي لا يمكنها امتصاصها (Qlost) تنمو بدرجة قوة الرابعة كتابع من درجة الحرارة. وبالتالي، هناك درجة حرارة قصوى يمكن الوصول إليها. عندما تكون كفاءة المستقبل صفر (المنحنى الأزرق في الشكل أدناه) Tmax:

هناك درجة حرارة Topt التي تكون فيها الكفاءة قصوى، أي عندما تكون مشتق الكفاءة بالنسبة لدرجة حرارة المستقبل صفر:

وبالتالي، يؤدي هذا إلى المعادلة التالية:

حل هذه المعادلة رقمياً يسمح لنا بالحصول على درجة حرارة العملية المثلى وفقاً لنسبة التركيز الشمسي (المنحنى الأحمر على الشكل أدناه)

C 500 1000 5000 10000 45000 (max. for Earth)
Tmax 1720 2050 3060 3640 5300
Topt 970 1100 1500 1720 2310

SolarConcentration max opt temperatures.png

بصرف النظر عن الكفاءات النظرية، تكشف التجربة الواقعية لـ القدرة الشمسية المركزة عن نقص بنسبة 25-60٪ في الإنتاج المتوقع، ويرجع جزء كبير منها إلى خسائر دورة كارنو العملية غير المدرجة في التحليل أعلاه.

التكلفة والقيمة

تعد الطاقة المجمعة من القدرة الشمسية المركزة اليوم أكثر تكلفة بكثير من الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو طاقة الرياح، ولكن عند تضمين تخزين الطاقة، يمكن أن تكون القدرة الشمسية المركزة بديلاً أرخص. في وقت مبكر من عام 2011، أدى الانخفاض السريع في سعر أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى توقعات بأن القدرة الشمسية المركزة لن تكون مجدية اقتصادياً.[85] اعتباراً من عام 2020، فإن أقل محطات الطاقة الشمسية المركزية من حيث التكلفة على مستوى المرافق في الولايات المتحدة وحول العالم تكلف خمس مرات أكثر من محطات الطاقة الكهروضوئية على مستوى المرافق، مع سعر متوقع أدنى قدره 7 سنتات لكل كيلو واط ساعة للأكثر محطات القدرة الشمسية المركزة مقابل مستويات قياسية منخفضة تبلغ 1.32 سنت لكل كيلو واط ساعة.[86]للأجهزة الكهروضوئية على نطاق المرافق.[87] بقي هذا الفارق السعري الخمسة أضعاف قائماً منذ عام 2018.[88]

على الرغم من أن النشر الشامل لـ القدرة الشمسية المركزة لا يزال محدوداً، فقد انخفضت تكلفة الطاقة المُحسَّنة من محطات النطاق التجاري بشكل كبير في السنوات الأخيرة. مع تقدير معدل التعلم بحوالي 20٪ من التكلفة لكل مضاعفة في السعة. [89]اقتربت التكلفةمن حدها الأقضى من نطاق تكلفة الوقود الأحفوري في بداية العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين مدفوعة بخطط دعم في العديد من البلدان، بما في ذلك إسبانيا، الولايات المتحدة، المغرب، جنوب إفريقيا، الصين والإمارات العربية المتحدة:

التكلفة المعيارية لتوليد الكهرباء من القدرة الشمسية المركزة من 2006 إلى 2019

تباطأ انتشار القدرة الشمسية المركزة بشكل كبير حيث أن معظم الأسواق المذكورة أعلاه قد ألغت دعمها،[90] نظراً لأن التكنولوجيا اتضح أنها أكثر تكلفة على أساس كل كيلو وات ساعة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح. يتوقع البعض أن تظل القدرة الشمسية المركزة مع التخزين الحراري (TES) أرخص من PV مع بطاريات الليثيوم لفترات تخزين تزيد عن 4 ساعات في اليوم[91]بينما تتوقع NREL أنه بحلول عام 2030، سيكلف PV مع بطاريات الليثيوم لتخزين 10 ساعات نفس التكلفة التي كانت تكلف بها PV مع تخزين 4 ساعات في عام 2020.[92]

الجمع بين تكلفة PV المعقولة وقابلية القدرة الشمسية المركزة للتحكم هو مسار واعد للحصول على طاقة شمسية عالية السعة بتكلفة منخفضة. تأمل بعض محطات PV-CSP في الصين أن تعمل بإنتاجية على التعريفة الجمركية الإقليمية للفحم البالغة 50 دولار أمريكي لكل ميجا واط ساعة في عام 2021.[93]

الحوافز والأسواق

إسبانيا

محطة الطاقة الشمسية أندسول في إسبانيا

في عام 2008، أطلقت إسبانيا أول سوق القدرة الشمسية المركزة على نطاق تجاري في أوروبا. حتى عام 2012، كانت توليد الكهرباء الحرارية الشمسية مؤهلة في البداية لدفع رسوم التغذية (المادة 2 من القانون 661/2007) - مما أدى إلى إنشاء أكبر أسطول القدرة الشمسية المركزة في العالم، والذي يساهم بسعة 2.3 جيجاواط من الطاقة في الشبكة الإسبانية كل عام.[94] كانت المتطلبات الأولية للمصانع في FiT:

  • أنظمة مسجلة في سجلات الأنظمة قبل 29 سبتمبر 2008: 50 ميجاوات للأنظمة الحرارية الشمسي.
  • الأنظمة المسجلة بعد 29 سبتمبر 2008 (PV فقط).

أعيد تحديد حدود السعة لأنواع الأنظمة المختلفة أثناء مراجعة شروط التقديم كل ربع سنة (المادة 5 من قانون RD 1578/2008، الملحق الثالث من RD 1578/2008). قبل انتهاء فترة التقديم، يتم نشر سقف السوق المحدد لكل نوع من الأنظمة على موقع وزارة الصناعة والسياحة والتجارة (المادة 5 RD 1578/2008).[95] بسبب مخاوف التكلفة، أوقفت إسبانيا قبول مشاريع جديدة لتعريفة التغذية في 27 يناير 2012. [96][97]تأثرت المشاريع التي تم قبولها بالفعل بـ "ضريبة شمسية" بنسبة 6٪ على تعريفة التغذية، مما قلل بشكل فعال من تعريفة التغذية.[98]

في هذا السياق، أصدر الحكومة الإسبانية المرسوم الملكي-القانون 9/2013.[99] في عام 2013، تم إصدار المرسوم الملكي-القانون 9/2013 بهدف اعتماد تدابير عاجلة لضمان الاستقرار الاقتصادي والمالي للنظام الكهربائي، مما أدى إلى وضع أسس قانون الكهرباء الإسباني الجديد 24/2013.[100]تم تطوير هذا الإطار القانوني الاقتصادي الجديد الذي يطبق بأثر رجعي على جميع أنظمة الطاقة المتجددة في عام 2014 بموجب المرسوم الملكي 413/2014.[101] الذي ألغى الأطر التنظيمية السابقة التي وضعها RD 661/2007 وRD 1578/2008 وحدد نظام تعويض جديد لهذه الأصول.

بعد عقد من الخسائر لتكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة في أوروبا، أعلنت إسبانيا في خطتها الوطنية للطاقة وتغير المناخ عن نية إضافة 5 جيجا واط من سعة CSP بين عامي 2021 و2030.[102]من أجل تحقيق هذا الهدف، من المتوقع إجراء مزادات نصف سنوية لسعة القدرة الشمسية المركزة تبلغ 200 ميجاوات اعتباراً من أكتوبر 2022، ولكن التفاصيل غير معروفة بعد.[103]

أستراليا

المقالة الرئيسية: الطاقة الشمسية في أستراليا

أُنشئ العديد من أطباق القدرة الشمسية المركزة في مستوطنات السكان الأصليين النائية في الإقليم الشمالي: هيرمانسبورغ، يويندومو، ولاجامانو.

حتى الآن، لم يتم تكليف أي من مشاريع القدرة الشمسية المركزة تجاري الحجم في أستراليا، ولكن تم اقتراح العديد من المشاريع. في عام 2017، حصلت شركة تطوير القدرة الشمسية المركزة الأمريكية SolarReserve، التي أفلست الآن، على اتفاقية شراء الطاقة (PPA) لتنفيذ مشروع مشروع الطاقة الحرارية الشمسية أورورا الذي تبلغ طاقته 150 ميجاوات في جنوب أستراليا بسعر قياسي منخفض بلغ 80 سنت أسترالي/كيلو واط ساعة أو ما يقرب من 60 سنت أمريكي/كيلو واط ساعة.[104] لسوء الحظ، فشلت الشركة في تأمين التمويل وتم إلغاء المشروع. تطبيق القدرة الشمسية المركزة الواعد الآخر في أستراليا هو المناجم التي تحتاج إلى كهرباء على مدار 24 ساعة في اليوم 7 أيام في الأسبوع ولكنها غالباً لا تتصل بالشبكة. تعتزم شركة فاست سولار الناشئة تهدف إلى تسويق تصميم القدرة الشمسية المركزة الجيل الثالث المعياري الجديد[105][106]البدء في بناء منشأة القدرة الشمسية المركزة وPV بقدرة 50 ميجاوات في جبل إيسا في شمال غرب كوينزلاند في عام 2021.[107]

على المستوى الفدرالي، بموجب الهدف الوطني للطاقة المتجددة (LRET)، الذي يعمل بموجب قانون الكهرباء للطاقة المتجددة لعام 2000، قد يحق لمشاريع توليد الكهرباء الحرارية الشمسية الكبيرة من محطات الطاقة المعتمدة في RET إنشاء شهادات توليد الطاقة الكبيرة (LGCs). يمكن بعد ذلك بيع هذه الشهادات ونقلها إلى الكيانات الخاضعة للمسؤولية (عادةً تجار الكهرباء) للوفاء بالتزاماتهم بموجب نظام الشهادات القابلة للتداول هذا. ومع ذلك، نظراً لأن هذا التشريع محايد من حيث التكنولوجيا في تشغيله، فإنه يميل إلى تفضيل تقنيات الطاقة المتجددة الأكثر رسوخاً ذات التكلفة المنخفضة للإنشاء، مثل طاقة الرياح الكبيرة على الساحل، بدلاً من الطاقة الحرارية الشمسية والقدرة الشمسية المركزة.[108]على مستوى الولاية، عادةً ما يتم تحديد قوانين التغذية للطاقة المتجددة بحد أقصى للسعة الإنتاجية في kWp، وهي مفتوحة فقط للإنتاج الصغير أو المتوسط​​، وفي عدد من الحالات تكون مفتوحة فقط للإنتاج الشمسي الكهروضوئي (PV). هذا يعني أن مشاريع القدرة الشمسية المركزة ذات الحجم الأكبر لن تكون مؤهلة للحصول على دفعات حوافز التغذية في العديد من الولايات والأقاليم.

China

يمتلك برج الطاقة شركة هندسة الطاقة الصينية 50 ميجاوات هامي سعة تخزين ملح منصهر لمدة 8 ساعات.
المقالة الرئيسية: الطاقة الشمسية في الصين § القدرة الشمسية المركزة

في الآونة الأخيرة، كانت الصين عدوانية في تطوير تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة للتنافس مع طرق توليد الكهرباء الأخرى القائمة على مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة. في الخطة الخمسية الرابعة عشرة الحالية، يتم تطوير مشاريع القدرة الشمسية المركزة في العديد من المقاطعات جنباً إلى جنب مع مشاريع PV الشمسية وطاقة الرياح ذات الحجم الكبير.[93][8]

في عام 2016، أعلنت الصين عن نيتها بناء مجموعة من 20 مشروع تجريبي لتكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة في سياق الخطة الخمسية الثالثة عشرة، بهدف بناء صناعة القدرة الشمسية المركزة تنافسية دولياً.[109] منذ اكتمال أول المصانع في عام 2018، يتم دعم الكهرباء المولدة من المصانع التي تحتوي على تخزين حراري بتعريفة التغذية (FiT) إدارياً تبلغ 1.5 يوان لكل كيلو واط ساعة.[110]في نهاية عام 2020، كانت الصين تشغل ما مجموعه 545 ميجاوات في 12 محطة قدرة شمسية مركزة.[111][112] سبعة مصانع (320 ميجاوات) هي أبراج ملح مصهور؛ مصنعان آخران (150 ميجاوات) يستخدمان تصميم حوض القطع المكافئ Eurotrough،[113] في الصين، تم بناء ثلاثة مصانع (75 ميجاوات) تستخدم مجمعات Fresnel الخطية. لم يتم تنفيذ خطط بناء مجموعة ثانية من المشاريع التجريبية، ولا يُعرف ما إذا كانت هناك خطط لدعم تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة في الخطة الخمسية القادمة. انتهت مشاريع الدعم الفيدرالية من الدفعة التجريبية في نهاية عام 2021.[114]

الهند

في مارس 2020، دعا SECI إلى تقديم عطاءات بقدرة 5000 ميجاوات يمكن أن تكون مزيجاً من الطاقة الشمسية الكهروضوئية، والطاقة الشمسية الحرارية مع التخزين، والطاقة التي تعمل بالفحم (51٪ على الأقل من مصادر الطاقة المتجددة) لتوفير الطاقة على مدار الساعة بحد أدنى 80٪ من التوفر السنوي.[115][116]

مستقبلاً

أجرت منظمة السلام الأخضر الدولية ورابطة الكهرباء الشمسية الحرارية الأوروبية ومجموعة SolarPACES التابعة للوكالة الدولية للطاقة دراسة للبحث في إمكانات ومستقبل تركيز الطاقة الشمسية. وجدت الدراسة أن تركيز الطاقة الشمسية يمكن أن يمثل ما يصل إلى 25٪ من احتياجات الطاقة العالمية بحلول عام 2050. سيكون الزيادة في الاستثمار من 2 مليار يورو على مستوى العالم إلى 92.5 مليار يورو في ذلك الوقت.[117]إسبانيا هي رائدة في تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة، مع أكثر من 50 مشروع معتمد من الحكومة قيد التنفيذ. كما أنه يصدر التكنولوجيا الخاصة به ، مما يزيد من حصة التكنولوجيا في الطاقة في جميع أنحاء العالم. نظراً لأن التكنولوجيا تعمل بشكل أفضل في المناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي (تشميس)، يتوقع الخبراء أكبر نمو في أماكن مثل إفريقيا والمكسيك وجنوب غرب الولايات المتحدة. يشير ذلك إلى أن أنظمة التخزين الحراري القائمة على النترات (الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم...) ستجعل محطات القدرة الشمسية المركزة أكثر ربحية. كما فحصت الدراسة ثلاثة سيناريوهات مختلفة لهذه التكنولوجيا: عدم زيادة في تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة، والاستثمار مستمر كما كان في إسبانيا والولايات المتحدة، وأخيراً الإمكانات الحقيقية لـ القدرة الشمسية المركزة دون أي حواجز على نموها. تظهر نتائج الجزء الثالث في الجدول أدناه:

العام الاستثمار
السنوي		 السعة
التراكمية
2015 €21 مليار 4,755 MW
2050 €174 مليار 1,500,000 MW

أخيراً، اعترفت الدراسة بالكيفية التي تتحسن بها تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة وكيف سيؤدي ذلك إلى انخفاض حاد في الأسعار بحلول عام 2050. توقعت انخفاضاً من النطاق الحالي من 0.23-0.15 يورو لكل كيلو واط ساعة إلى 0.14-0.10 يورو لكل كيلو واط ساعة.[117]

نظر الاتحاد الأوروبي في تطوير شبكة ضخمة من محطات الطاقة الشمسية في منطقة الصحراء باستخدام تكنولوجيا القدرة الشمسية المركزة، والتي ستعرف باسم ديزرتك، لإنشاء "شبكة جديدة خالية من الكربون تربط أوروبا والشرق الأوسط وشمال إفريقيا". تم دعم الخطة بشكل أساسي من قبل الصناعيين الألمان وتوقع إنتاج 15٪ من طاقة أوروبا بحلول عام 2050. كان المغرب شريكاً رئيسياً في ديزرتك، وبما أنه يستهلك أقل من 1٪ من استهلاك الكهرباء في الاتحاد الأوروبي، فإنه يمكن أن ينتج ما يكفي من الطاقة لأكثر من الاحتياجات الوطنية مع وجود فائض كبير من الطاقة يمكن تسليمه إلى أوروبا.[118]لدى الجزائر أكبر مساحة صحراوية، ووقعت شركة سيفيتال الجزائرية الخاصة على ديزرتك.[118] مع اتساع الصحراء (أكبر إمكانات لـ القدرة الشمسية المركزة في منطقة البحر الأبيض المتوسط ​​والشرق الأوسط ~ حوالي 170 تيرا واط في الساعة سنوياً) وموقعها الجغرافي الاستراتيجي بالقرب من أوروبا، تعد الجزائر من أهم البلدان لضمان نجاح مشروع ديزرتك. علاوة على ذلك، مع وجود احتياطي هائل من الغاز الطبيعي في الصحراء الجزائرية، فإن هذا سيعزز الإمكانات الفنية للجزائر في الحصول على محطات توليد الطاقة الهجينة الشمسية والغازية لتوليد الكهرباء على مدار 24 ساعة. وقد انسحب معظم المشاركين من الجهد في نهاية عام 2014.

كانت تجارب محطات القدرة الشمسية المركزة الأولى من نوعها في الولايات المتحدة مختلطة. تشير سولانا في أريزونا وايفانباه في كاليفورنيا إلى نقص كبير في إنتاج الكهرباء بين 25٪ و40٪ في السنوات الأولى من التشغيل. يلوم المنتجون الغيوم والطقس العاصف، لكن النقاد يعتقدون أن هناك مشكلات تكنولوجية. تسببت هذه المشكلات في دفع شركات المرافق أسعاراً مبالغاً فيها للكهرباء بالجملة، وتهدد الجدوى طويلة الأجل للتكنولوجيا. مع استمرار انخفاض تكاليف الخلايا الكهروضوئية، يعتقد الكثيرون أن القدرة الشمسية المركزة لديها مستقبل محدود في إنتاج الكهرباء على نطاق المرافق. [119]في بلدان أخرى، خاصةً إسبانيا وجنوب إفريقيا، حققت محطات القدرة الشمسية المركزة معاييرها التصميمية. [120]

لـ القدرة الشمسية المركزة استخدامات أخرى غير الكهرباء. يجري الباحثون دراسة المفاعلات الحرارية الشمسية لإنتاج الوقود الشمسي، مما يجعل الطاقة الشمسية شكلًا كاملاً للنقل من الطاقة في المستقبل. يستخدم هؤلاء الباحثون حرارة القدرة الشمسية المركزة كعامل مساعد للثيرموكيمياء لكسر جزيئات H2O لإنشاء الهيدروجين (H2) من الطاقة الشمسية دون انبعاثات كربونية.[121]من خلال فصل كل من H2O وCO2، يمكن أيضاً إنشاء مركبات الهيدروكربون الأكثر استخداماً - على سبيل المثال، وقود الطائرات المستخدم في طيران الطائرات التجارية - باستخدام الطاقة الشمسية بدلاً من الوقود الأحفوري.[122]

محطات الطاقة الشمسية ذات الحجم الكبير جداً

في غضون عام 2000 حتى حوالي عام 2010، كانت هناك العديد من المقترحات لمحطات الطاقة الشمسية ذات سعة غيغاواط، وكبيرة الحجم للغاية، باستخدام القدرة الشمسية المركزة.[123]تشمل هذه المقترحات مقترح ديزرتك الأوروبي المتوسطي ومشروع هيليوس في اليونان (10 غيغاواط)، وكلاهما تم إلغاؤهما الآن. خلصت دراسة أجريت عام 2003 إلى أنه يمكن للعالم توليد 2357840 تيرا واط في الساعة كل عام من محطات الطاقة الشمسية ذات الحجم الكبير للغاية باستخدام 1٪ من كل صحراء في العالم. كان إجمالي الاستهلاك العالمي 15223 تيرا واط في الساعة سنوياً.[124](في عام 2003). كانت مشاريع غيغاواط الحجم عبارة عن صفوف من محطات فردية بحجم قياسي. في عام 2012، أتاح مكتب إدارة الأراضي (BLM) 97921069 فدان (39627251 هكتار) من الأرض في الولايات المتحدة الجنوبية الغربية لمشاريع الطاقة الشمسية، بما يكفي لما بين 10000 و20000 غيغاواط.[125] أكبر محطة طاقة شمسية في العالم حالياً هي محطة نور للطاقة الشمسية (510 ميجاوات). في عام 2022، سيصبح الطور الرابع من محطة محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية في دبي، بقدرة 700 ميجاوات من القدرة الشمسية المركزة، أكبر مجمع للطاقة الشمسية التي تستخدم تقنية تركيز الطاقة الشمسية.

المواقع المناسبة

المواقع ذات الإشعاع المباشر الأعلى جافة، على ارتفاعات عالية، وتقع في المناطق المدارية. لدى هذه المواقع إمكانات أعلى لـ القدرة الشمسية المركزة من المناطق التي لديها أشعة شمس أقل.

المناجم السطحية المهجورة، ومنحدرات التلال المعتدلة، وانخفاضات الحفر قد تكون مفيدة في حالة برج القدرة الشمسية المركزة حيث يمكن أن يقع برج الطاقة على الأرض متكامل مع خزان تخزين الملح المصهور.[126][127]

التأثيرات البيئية

القدرة الشمسية المركزة لها عدد من الآثار البيئية، خاصة على استخدام المياه، واستخدام الأراضي، واستخدام المواد الخطرة.[128]" يستخدم الماء بشكل عام للتبريد وتنظيف المرايا. يبحث بعض المشاريع في طرق مختلفة لتقليل استخدام الماء وعوامل التنظيف، بما في ذلك استخدام الحواجز، والطلاءات غير اللاصقة على المرايا، وأنظمة الرش بالماء، وغيرها.[129]

استخدام الماء

تستخدم محطات القدرة الشمسية المركزة (CSP) أنظمة التبريد الرطب لإزالة الحرارة من المجمعات الشمسية وخزانات تخزين الحرارة. تتطلب هذه العملية كميات كبيرة من المياه، مما يجعل القدرة الشمسية المركزة أحد أكثر أنواع محطات الطاقة الكهربائية استهلاكاً للماء.[130] وجدت دراسة أجريت عام 2013 أن متوسط استهلاك المياه أثناء تشغيل محطات القدرة الشمسية المركزة ذات التبريد الرطب هو 3.1 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (810 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) لمحطات برج الطاقة و3.4 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (890 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) لمحطات الحوض. هذا أعلى من استهلاك المياه التشغيلي (مع أبراج التبريد) للطاقة النووية عند 2.7 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (720 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة)، والفحم عند 2.0 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (530 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة)، أو الغاز الطبيعي عند 0.79 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (210 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة).[131] وفي دراسة أجراها مختبر الطاقة المتجددة الوطني في عام 2011 توصلت إلى نتائج مماثلة: بالنسبة لمحطات الطاقة المزودة ببرج التبريد، كان استهلاك المياه أثناء التشغيل 3.27 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (865 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) لحوض القدرة الشمسية المركزة، و2.98 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (786 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) لبرج القدرة الشمسية المركزة 2.60 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (687 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) للفحم، و2.54 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (672 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) للطاقة النووية، و0.75 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (198 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة) للغاز الطبيعي.[132] لاحظت جمعية صناعات الطاقة الشمسية أن مجمع القدرة الشمسية المركزة (CSP) Nevada Solar One trough يستهلك 3.2 متر مكعب لكل ميجاوات ساعة (850 جالون أمريكي لكل ميجاوات ساعة).[133] إن مشكلة استهلاك المياه تزداد سوءاً لأن محطات القدرة الشمسية المركزة غالباً ما تقع في بيئات جافة حيث تكون المياه نادرة.

في عام 2007، وجه الكونغرس الأمريكي وزارة الطاقة إلى تقديم تقرير حول طرق تقليل استهلاك المياه في القدرة الشمسية المركزة. لاحظ التقرير اللاحق أن تكنولوجيا التبريد الجاف كانت متاحة، على الرغم من أنها أكثر تكلفة في البناء والتشغيل، إلا أنها يمكن أن تقلل من استهلاك المياه في القدرة الشمسية المركزة بنسبة 91 إلى 95 في المائة. يمكن لنظام التبريد الرطب/الجاف الهجين أن يقلل استهلاك المياه بنسبة 32 إلى 58 في المائة.[134]لاحظ تقرير صادر عن NREL في عام 2015 أنه من أصل 24 محطة القدرة الشمسية المركزة عاملة في الولايات المتحدة، استخدمت 4 أنظمة تبريد جافة. كانت الأنظمة الأربعة التي تعمل بالتبريد الجاف هي ثلاث محطات طاقة في محطة ايفانباه للطاقة الشمسية بالقرب من بارستو، كاليفورنيا، ومشروع جنسس لللطاقة الشمسية في مقاطعة ريڤرسايد، كاليفورنيا. من بين 15 مشروعاً لـ القدرة الشمسية المركزة قيد الإنشاء أو التطوير في الولايات المتحدة اعتبارًا من مارس 2015، كان 6 من الأنظمة الرطبة، و7 من الأنظمة الجافة، و1 مختلطة، و1 غير محددة.

على الرغم من أن العديد من محطات الطاقة الحرارية القديمة التي تستخدم التبريد من خلال مرة واحدة أو أحواض التبريد تستخدم كميات أكبر من المياه من القدرة الشمسية المركزة، مما يعني أن المزيد من المياه تمر عبر أنظمتها، إلا أن معظم المياه المستخدمة في التبريد تعود إلى الجسم المائي المتاح للاستخدامات الأخرى، ويستهلكونها كميات أقل من المياه عن طريق التبخر. على سبيل المثال، تستخدم محطة توليد الطاقة بالفحم في الولايات المتحدة والتي تستخدم التبريد من خلال مرة واحدة 138 متر مكعب/ميجاوات ساعة (36350 جالون أمريكي/ميجاوات ساعة)، ولكن يتم فقدان 0.95 متر مكعب/ ميجاوات ساعة (250 جالون أمريكي/ميجاوات ساعة) (أقل من واحد بالمائة) عن طريق التبخر.[135] منذ السبعينيات، تستخدم غالبية محطات الطاقة في الولايات المتحدة أنظمة إعادة تدوير مثل أبراج التبريد بدلاً من أنظمة التبريد من خلال مرة واحدة.[136]

التأثيرات على الحياة البرية

هازجة محترقة في منتصف الهواء بواسطة محطة قدرة شمسية مركزة.

يمكن أن تنجذب الحشرات إلى الضوء الساطع الناتج عن تقنية القدرة الشمسية المركزة، ونتيجة لذلك يمكن قتل الطيور التي تصطادها إذا طارت بالقرب من نقطة التركيز. يمكن أن يؤثر هذا أيضاً على الطيور الجارحة التي تصطاد الطيور.[137][138][139][140] نقل المعارضون عن مسئولي الحياة البرية الفدراليين وصفهم لأبراج إيفانبا للطاقة بأنها "مصائد ضخمة" للحياة البرية.[141][142][143]

أفادت بعض المصادر الإعلامية أن محطات الطاقة الشمسية المركزة قد أصاب أو قتل عدداً كبيراً من الطيور بسبب الحرارة الشديدة من أشعة الشمس المركزة. [144][145]قد تكون بعض الادعاءات قد تم مبالغ فيها أو مبالغ فيها.[146]

وفقاً لتقارير قوية، تم إحصاء 133 طائر مغرد في ايفانباه خلال أكثر من ستة أشهر.[147] بتركيز لا يزيد عن أربعة مرايا على أي مكان في الهواء أثناء الاستعداد، في مشروع Crescent Dunes Solar Energy Project، انخفض معدل الوفيات إلى الصفر في ثلاثة أشهر.[148]

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ kimi, Imad. "Photovoltaic Vs Concentrated Solar Power the key differences". Voltagea. Dr. imad. Retrieved 29 December 2022.
  2. ^ Boerema, Nicholas; Morrison, Graham; Taylor, Robert; Rosengarten, Gary (1 November 2013). "High temperature solar thermal central-receiver billboard design". Solar Energy. 97: 356–368. Bibcode:2013SoEn...97..356B. doi:10.1016/j.solener.2013.09.008.
  3. ^ Law, Edward W.; Prasad, Abhnil A.; Kay, Merlinde; Taylor, Robert A. (1 October 2014). "Direct normal irradiance forecasting and its application to concentrated solar thermal output forecasting – A review". Solar Energy. 108: 287–307. Bibcode:2014SoEn..108..287L. doi:10.1016/j.solener.2014.07.008.
  4. ^ Law, Edward W.; Kay, Merlinde; Taylor, Robert A. (1 February 2016). "Calculating the financial value of a concentrated solar thermal plant operated using direct normal irradiance forecasts". Solar Energy. 125: 267–281. Bibcode:2016SoEn..125..267L. doi:10.1016/j.solener.2015.12.031.
  5. ^ "Sunshine to Petrol" (PDF). Sandia National Laboratories. Archived from the original (PDF) on 19 February 2013. Retrieved 11 April 2013.
  6. ^ "Integrated Solar Thermochemical Reaction System". U.S. Department of Energy. Archived from the original on 2013-04-15. Retrieved 11 April 2013.
  7. ^ Wald, Matthew L. (10 April 2013). "New Solar Process Gets More Out of Natural Gas". The New York Times. Retrieved 11 April 2013.
  8. ^ أ ب ت ث "Blue Book of China's Concentrating Solar Power Industry, 2021" (PDF). Retrieved 16 June 2022.
  9. ^ "CSP Projects Around the World". SolarPACES (in الإنجليزية الأمريكية). Retrieved 2023-05-15.
  10. ^ "New Chance for US CSP? California Outlaws Gas-Fired Peaker Plants". 13 October 2017. Retrieved 23 February 2018.
  11. ^ Deign, Jason (24 June 2019). "Concentrated Solar Power Quietly Makes a Comeback". GreenTechMedia.com.
  12. ^ "As Concentrated Solar Power bids fall to record lows, prices seen diverging between different regions". Retrieved 23 February 2018.
  13. ^ Chris Clarke (25 September 2015). "Are Solar Power Towers Doomed in California?". KCET.
  14. ^ "After the Desertec hype: is concentrating solar power still alive?". Retrieved 24 September 2017.
  15. ^ "CSP Doesn't Compete With PV – it Competes with Gas". Retrieved 4 March 2018.
  16. ^ "Concentrated Solar Power Costs Fell 46% From 2010–2018". Retrieved 3 June 2019.
  17. ^ "UAE's push on concentrated solar power should open eyes across world". Retrieved 29 October 2017.
  18. ^ "Concentrated Solar Power Dropped 50% in Six Months". Retrieved 31 October 2017.
  19. ^ "ACWA Power scales up tower-trough design to set record-low CSP price". New Energy Update / CSP Today. September 20, 2017. Retrieved November 29, 2019.
  20. ^ "SolarReserve Bids CSP Under 5 Cents in Chilean Auction". 29 October 2017. Retrieved 29 October 2017.
  21. ^ "SolarReserve Bids 24-Hour Solar At 6.3 Cents In Chile". CleanTechnica. 13 March 2017. Retrieved 14 March 2017.
  22. ^ Thomas W. Africa (1975). "Archimedes through the Looking Glass". The Classical World. 68 (5): 305–308. doi:10.2307/4348211. JSTOR 4348211.
  23. ^ Ken Butti, John Perlin (1980) A Golden Thread: 2500 Years of Solar Architecture and Technology, Cheshire Books, pp. 66–100, ISBN 0442240058.
  24. ^ Meyer, CM. "From Troughs to Triumph: SEGS and Gas". EEPublishers.co.za. Archived from the original on 7 August 2011. Retrieved 22 April 2013.
  25. ^ Cutler J. Cleveland (23 August 2008). Shuman, Frank. Encyclopedia of Earth.
  26. ^ Paul Collins (Spring 2002) The Beautiful Possibility. Cabinet Magazine, Issue 6.
  27. ^ "A New Invention To Harness The Sun" Popular Science, November 1929
  28. ^ Ken Butti, John Perlin (1980) A Golden Thread: 2500 Years of Solar Architecture and Technology, Cheshire Books, p. 68, ISBN 0442240058.
  29. ^ "Molten Salt Storage". large.stanford.edu. Retrieved 2019-03-31.
  30. ^ "Ivanpah Solar Project Faces Risk of Default on PG&E Contracts". KQED News. Archived from the original on 25 March 2016.
  31. ^ "eSolar Sierra SunTower: a History of Concentrating Solar Power Underperformance | GUNTHER Portfolio". guntherportfolio.com. 5 April 2013.
  32. ^ "Why Concentrating Solar Power Needs Storage to Survive". Retrieved 21 November 2017.
  33. ^ Types of solar thermal CSP plants. Tomkonrad.wordpress.com. Retrieved on 22 April 2013.
  34. ^ أ ب Chaves, Julio (2015). Introduction to Nonimaging Optics, Second Edition. CRC Press. ISBN 978-1482206739.
  35. ^ أ ب Roland Winston, Juan C. Miñano, Pablo G. Benitez (2004) Nonimaging Optics, Academic Press, ISBN 978-0127597515.
  36. ^ Norton, Brian (2013). Harnessing Solar Heat. Springer. ISBN 978-94-007-7275-5.
  37. ^ New innovations in solar thermal. Popularmechanics.com (1 November 2008). Retrieved on 22 April 2013.
  38. ^ Chandra, Yogender Pal (17 April 2017). "Numerical optimization and convective thermal loss analysis of improved solar parabolic trough collector receiver system with one sided thermal insulation". Solar Energy. 148: 36–48. Bibcode:2017SoEn..148...36C. doi:10.1016/j.solener.2017.02.051.
  39. ^ Vignarooban, K.; Xinhai, Xu (2015). "Heat transfer fluids for concentrating solar power systems – A review". Applied Energy. 146: 383–396. doi:10.1016/j.apenergy.2015.01.125.
  40. ^ أ ب ت Christopher L. Martin; D. Yogi Goswami (2005). Solar energy pocket reference. Earthscan. p. 45. ISBN 978-1-84407-306-1.
  41. ^ "Linear-focusing Concentrator Facilities: DCS, DISS, EUROTROUGH and LS3". Plataforma Solar de Almería. Archived from the original on 28 September 2007. Retrieved 29 September 2007.
  42. ^ أ ب Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, "Energy & Resources Predictions 2012", 2 November 2011
  43. ^ Helman, "Oil from the sun", "Forbes", 25 April 2011
  44. ^ Goossens, Ehren, "Chevron Uses Solar-Thermal Steam to Extract Oil in California", "Bloomberg", 3 October 2011
  45. ^ "Three solar modules of world's first commercial beam-down tower Concentrated Solar Power project to be connected to grid". Retrieved 18 August 2019.
  46. ^ "Ivanpah - World's Largest Solar Plant in California Desert". BrightSourceEnergy.com.
  47. ^ "Electricity Data Browser". EIA.gov.
  48. ^ "Electricity Data Browser". EIA.gov.
  49. ^ "Electricity Data Browser". EIA.gov.
  50. ^ Marzouk, Osama A. (September 2022). "Land-Use competitiveness of photovoltaic and concentrated solar power technologies near the Tropic of Cancer". Solar Energy. 243: 103–119. Bibcode:2022SoEn..243..103M. doi:10.1016/j.solener.2022.07.051. S2CID 251357374. Retrieved 26 November 2022.
  51. ^ Compact CLFR. Physics.usyd.edu.au (12 June 2002). Retrieved on 22 April 2013.
  52. ^ Ausra's Compact Linear Fresnel Reflector (CLFR) and Lower Temperature Approach. ese.iitb.ac.in
  53. ^ Abbas, R.; Muñoz-Antón, J.; Valdés, M.; Martínez-Val, J.M. (August 2013). "High concentration linear Fresnel reflectors". Energy Conversion and Management. 72: 60–68. doi:10.1016/j.enconman.2013.01.039.
  54. ^ Sandia, Stirling Energy Systems set new world record for solar-to-grid conversion efficiency, Sandia, Feb. 12, 2008. Retrieved on 21 October 2021.Archived 19 فبراير 2013 at the Wayback Machine.
  55. ^ Barbee, Jeffrey (13 May 2015). "Could this be the world's most efficient solar electricity system?". The Guardian. Retrieved 21 April 2017. 34% of the sun's energy hitting the mirrors is converted directly to grid-available electric power
  56. ^ "CSP EOR developer cuts costs on 1 GW Oman Concentrated Solar Power project". Retrieved 24 September 2017.
  57. ^ "How CSP's Thermal Energy Storage Works - SolarPACES". SolarPACES. 10 September 2017. Retrieved 21 November 2017.
  58. ^ "Molten salt energy storage". Archived from the original on 29 August 2017. Retrieved 22 August 2017.
  59. ^ "The Latest in Thermal Energy Storage". July 2017. Retrieved 22 August 2017.
  60. ^ "Concentrating Solar Power Isn't Viable Without Storage, Say Experts". Retrieved 29 August 2017.
  61. ^ "How Solar Peaker Plants Could Replace Gas Peakers". 19 October 2017. Retrieved 2 April 2018.
  62. ^ "Aurora: What you should know about Port Augusta's solar power-tower". 21 August 2017. Retrieved 22 August 2017.
  63. ^ "2018, the year in which the Concentrated Solar Power returned to shine". Retrieved 18 December 2018.
  64. ^ "Controllable solar power – competitively priced for the first time in North Africa". Retrieved 7 June 2019.
  65. ^ "Morocco Breaks New Record with 800 MW Midelt 1 CSP-PV at 7 Cents". Retrieved 7 June 2019.
  66. ^ "Morocco Pioneers PV with Thermal Storage at 800 MW Midelt CSP Project". Retrieved 25 April 2020.
  67. ^ أ ب "247Solar and Masen Ink Agreement for First Operational Next Generation Concentrated Solar Power Plant". Retrieved 31 August 2019.
  68. ^ "247Solar modular & scalable concentrated solar power tech to be marketed to mining by ROST". Retrieved 31 October 2019.
  69. ^ "Capex of modular Concentrated Solar Power plants could halve if 1 GW deployed". Retrieved 31 October 2019.
  70. ^ "Tibet's first solar district heating plant". Retrieved 20 December 2019.
  71. ^ "Is It Time For The Solar Industry To Look In The Mirror?". Retrieved 9 July 2021.
  72. ^ أ ب Renewables Global Status Report, REN21, 2017
  73. ^ أ ب Renewables 2017: Global Status Report, REN21, 2018
  74. ^ أ ب ت "Concentrated Solar Power increasing cumulative global capacity more than 11% to just under 5.5 GW in 2018". Retrieved 18 June 2019.
  75. ^ أ ب REN21 (2014). Renewables 2014: Global Status Report (PDF). ISBN 978-3-9815934-2-6. Archived from the original (PDF) on 15 September 2014. Retrieved 14 September 2014.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  76. ^ "Concentrated solar power had a global total installed capacity of 6,451 MW in 2019". Retrieved 3 February 2020.
  77. ^ REN21 (2016). Renewables 2016: Global Status Report (PDF). ISBN 978-3-9818107-0-7.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  78. ^ "CSP Facts & Figures". csp-world.com. June 2012. Archived from the original on 29 April 2013. Retrieved 22 April 2013.
  79. ^ "Concentrating Solar Power" (PDF). International Renewable Energy Agency. June 2012. p. 11. Archived from the original (PDF) on 22 November 2012. Retrieved 9 September 2012.
  80. ^ Sawin, Janet L. & Martinot, Eric (29 September 2011). "Renewables Bounced Back in 2010, Finds REN21 Global Report". Renewable Energy World. Archived from the original on 2 November 2011.
  81. ^ Louis Boisgibault, Fahad Al Kabbani (2020): Energy Transition in Metropolises, Rural Areas and Deserts. Wiley - ISTE. (Energy series) ISBN 9781786304995.
  82. ^ أ ب International Renewable Energy Agency, "Table 2.1: Comparison of different CSP Technologies", in Concentrating Solar Power, Volume 1: Power Sector, RENEWABLE ENERGY TECHNOLOGIES: COST ANALYSIS SERIES, June 2012, p. 10. Retrieved 23 May 2019.
  83. ^ E. A. Fletcher (2001). "Solar thermal processing: A review". Journal of Solar Energy Engineering. 123 (2): 63. doi:10.1115/1.1349552.
  84. ^ Aldo Steinfeld & Robert Palumbo (2001). "Solar Thermochemical Process Technology" (PDF). Encyclopedia of Physical Science & Technology, R.A. Meyers Ed. Academic Press. 15: 237–256. Archived from the original (PDF) on 19 July 2014.
  85. ^ Google cans concentrated solar power project Archived 2012-06-15 at the Wayback Machine Reve, 24 Nov 2011. Accessed: 25 Nov 2011.
  86. ^ Shahan, Zachary (30 August 2020). "New Record-Low Solar Price Bid — 1.3¢/kWh". CleanTechnica. Retrieved 8 January 2021.
  87. ^ "Concentrating Solar Power", NERL Annual Technology Baseline, 2020 
  88. ^ "Concentrating Solar Power", NERL Annual Technology Baseline, 2018 
  89. ^ Johan Lilliestam; et al. (2017). "Empirically observed learning rates for concentrating solar power and their responses to regime change". Nature Energy. 2 (17094): 17094. Bibcode:2017NatEn...217094L. doi:10.1038/nenergy.2017.94. S2CID 256727261.
  90. ^ Johan Lilliestam; et al. (2020). "The near- to mid-term outlook for concentrating solar power: mostly cloudy, chance of sun". Energy Sources, Part B. 16: 23–41. doi:10.1080/15567249.2020.1773580.
  91. ^ Schöniger, Franziska; et al. (2021). "Making the sun shine at night: comparing the cost of dispatchable concentrating solar power and photovoltaics with storage". Energy Sources, Part B. 16: 55–74. doi:10.1080/15567249.2020.1843565.
  92. ^ Andy Colthorpe (July 14, 2021), US National Renewable Energy Lab forecasts rapid cost reduction for battery storage to 2030, Solar Media Limited, https://www.energy-storage.news/news/us-national-renewable-energy-lab-forecasts-rapid-cost-reduction-for-battery 
  93. ^ أ ب "Three Gorges Seeks EPC Bids for 200 MW of Concentrated Solar Power Under 5 cents/kWh". Retrieved 15 June 2022.
  94. ^ [1] Generation from Spain's Existing 2.3 GW of CSP Showing Steady Annual Increases.
  95. ^ Feed-in tariff (Régimen Especial). res-legal.de (12 December 2011).
  96. ^ Spanish government halts PV, CSP feed-in tariffs Archived 5 أغسطس 2012 at the Wayback Machine. Solarserver.com (30 January 2012). Retrieved on 22 April 2013.
  97. ^ Spain Halts Feed-in-Tariffs for Renewable Energy. Instituteforenergyresearch.org (9 April 2012). Retrieved on 22 April 2013.
  98. ^ Spain introduces 6% energy tax. Evwind.es (14 September 2012). Retrieved on 22 April 2013.
  99. ^ Royal Decree-Law 9/2013, of 12 July, BOE no. 167, July 13; 2013. https://www.boe.es/eli/es/rdl/2013/07/12/9
  100. ^ Law 24/2013, of 26 December, BOE no. 310, December 27; 2013. https://www.boe.es/eli/es/l/2013/12/26/24/con
  101. ^ Royal Decree 413/2014, of 6 June, BOE no. 140, June 10; 2014. https://www.boe.es/eli/es/rd/2014/06/06/413
  102. ^ https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/ec_courtesy_translation_es_necp.pdf[bare URL PDF]
  103. ^ "El MITECO aprueba la orden para iniciar el calendario de subastas". Miteco.gob.es.
  104. ^ Kraemer, S. (2017), SolarReserve Breaks CSP Price Record with 6 Cent Contract, SolarPACES [2]
  105. ^ Kraemer, S. (2019) Sodium-based Vast Solar Combines the Best of Trough & Tower CSP to Win our Innovation Award, SolarPACES [3]
  106. ^ New Energy Update (2019) CSP mini tower developer predicts costs below $50/MWh [4]
  107. ^ PV magazine (2020) Vast Solar eyes $600 million solar hybrid plant for Mount Isa [5]
  108. ^ A Dangerous Obsession with Least Cost? Climate Change, Renewable Energy Law and Emissions Trading Prest, J. (2009) in Climate Change Law: Comparative, Contractual and Regulatory Considerations, W. Gumley & T. Daya-Winterbottom (eds.) Lawbook Company, ISBN 0455226342
  109. ^ The dragon awakens: Will China save or conquer concentrating solar power? https://doi.org/10.1063/1.5117648
  110. ^ "2018 Review: China concentrated solar power pilot projects' development". Retrieved 15 January 2019.
  111. ^ Johan Lilliestam, Richard Thonig, Alina Gilmanova, & Chuncheng Zang. (2020). CSP.guru (Version 2020-07-01) [Data set]. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.4297966
  112. ^ Thonig, Richard; Gilmanova, Alina; Zhan, Jing; Lilliestam, Johan (May 2022). "Chinese CSP for the World?". AIP Conference Proceedings. SOLARPACES 2020: 26th International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems. 2445 (1): 050007. Bibcode:2022AIPC.2445e0007T. doi:10.1063/5.0085752.
  113. ^ SolarPACES (2021) EuroTrough Helped Cut Ramp-Up Time of China's 100 MW Urat CSP https://www.solarpaces.org/eurotrough-cut-ramp-up-in-china-100-mw-urat-csp%E2%80%A8
  114. ^ HeliosCSP (2020) China mulls withdrawal of subsidies for concentrated solar power (CSP) and offshore wind energy in 2021 http://helioscsp.com/china-mulls-withdrawal-of-subsidies-for-concentrated-solar-power-csp-and-offshore-wind-energy-in-2021/
  115. ^ "SECI Issues Tender for 5 GW of Round-the-Clock Renewable Power Bundled with Thermal". 17 March 2020. Retrieved 29 March 2020.
  116. ^ "SECI Invites EoI to Purchase Power for Blending with Renewable Sources". 30 December 2019. Retrieved 29 January 2020.
  117. ^ أ ب Concentrated solar power could generate 'quarter of world's energy' Guardian
  118. ^ أ ب Tom Pfeiffer (23 August 2009) Europe's Saharan power plan: miracle or mirage? Reuters
  119. ^ Cassandra Sweet (13 June 2015). "High-Tech Solar Projects Fail to Deliver". WSJ.
  120. ^ Kraemer, S. (2020) In South Africa and Spain, CSP is Meeting or Exceeding Projected Operation Targets https://www.solarpaces.org/in-south-africa-and-spain-csp-is-meeting-or-exceeding-projected-operation-targets/
  121. ^ Kraemer, Susan (21 December 2017). "CSP is the Most Efficient Renewable to Split Water for Hydrogen". SolarPACES.org. Retrieved 3 August 2018.
  122. ^ EurekAlert! (15 November 2017). "Desert solar to fuel centuries of air travel". EurekAlert!. Retrieved 3 August 2018.
  123. ^ "The Sahara: a solar battery for Europe?". 20 December 2017. Retrieved 21 April 2018.
  124. ^ A Study of Very Large Solar Desert Systems with the Requirements and Benefits to those Nations Having High Solar Irradiation Potential. geni.org.
  125. ^ Solar Resource Data and Maps. Solareis.anl.gov. Retrieved on 22 April 2013.[محل شك]
  126. ^ "Solar heads for the hills as tower technology turns upside down". 30 January 2012. Retrieved 21 August 2017.
  127. ^ "Beam-Down Demos First Direct Solar Storage at 1/2 MWh Scale". Retrieved 10 July 2021.
  128. ^ "Environmental Impacts of Solar Power | Union of Concerned Scientists". UCSUSA.org.
  129. ^ Bolitho, Andrea (20 May 2019). "Smart cooling and cleaning for concentrated solar power plants". euronews.
  130. ^ Nathan Bracken and others, Concentrating Solar Power and Water Issues in the U.S. Southwest, National Renewable Energy Laboratory, Technical Report NREL/TP-6A50-61376, March 2015, p.10.
  131. ^ Meldrum, J.; Nettles-Anderson, S.; Heath, G.; MacKnick, J. (March 2013). "Life cycle water use for electricity generation: A review and harmonization of literature estimates". Environmental Research Letters. 8 (1): 015031. Bibcode:2013ERL.....8a5031M. doi:10.1088/1748-9326/8/1/015031.
  132. ^ John Macknick and others, A Review of Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies Archived 6 أبريل 2015 at the Wayback Machine, National Renewable Energy Laboratory, Technical Report NREL/TP-6A20-50900.
  133. ^ Utility-Scale Solar Power: Responsible Water Resource Management, Solar Energy Industries Association, 18 March 2010.
  134. ^ Concentrating Solar Power Commercial Application Study Archived 26 ديسمبر 2017 at the Wayback Machine, US Department of Energy, 20 Feb. 2008.
  135. ^ John Macknick and others, A Review of Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies Archived 9 أغسطس 2017 at the Wayback Machine, NREL, Technical Report NREL/TP-6A20-50900.
  136. ^ Many newer power plants have cooling systems that Reuse Water Archived 26 ديسمبر 2017 at the Wayback Machine, US EIA, 11 Feb. 2014.
  137. ^ Roach, John. "Burned Birds Become New Environmental Victims of the Energy Quest". NBC News.
  138. ^ Howard, Michael (20 August 2014). "Solar Thermal Plants Have a PR Problem, And That PR Problem Is Dead Birds Catching on Fire". Esquire.
  139. ^ "Emerging solar plants scorch birds in mid-air". Fox News. 24 March 2015.
  140. ^ "Associated Press News". bigstory.ap.org.
  141. ^ "How a Solar Farm Set Hundreds of Birds Ablaze". Nature World News.
  142. ^ "Full Page Reload". IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News. 20 August 2014.
  143. ^ "Archived copy" (PDF). www.kcet.org. Archived from the original (PDF) on 3 March 2015. Retrieved 17 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  144. ^ "Solar plant's downside? Birds igniting in midair". CBS News. 18 أغسطس 2014. Archived from the original on 19 أغسطس 2014.
  145. ^ "California's new solar power plant is actually a death ray that's incinerating birds mid-flight". ExtremeTech.com. 20 أغسطس 2014. Archived from the original on 19 أكتوبر 2014.
  146. ^ Jake Richardson (22 August 2014). "Bird Deaths From Solar Plant Exaggerated By Some Media Sources". Cleantechnica.com.
  147. ^ "For the Birds: How Speculation Trumped Fact at Ivanpah". RenewableEnergyWorld.com. Retrieved 4 May 2015.
  148. ^ "One Weird Trick Prevents Bird Deaths At Solar Towers". CleanTechnica.com. 16 April 2015. Retrieved 4 May 2015.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=القدرة_الشمسية_المركزة&oldid=2951729"