Energía solar por concentración: uno de los principales métodos de almacenamiento de energía

La energía solar térmica de concentración puede asumir múltiples funciones de "suministro eléctrico de carga base + suministro eléctrico regulado + suministro eléctrico síncrono". En términos de almacenamiento de energía, la energía solar térmica de concentración tiene la función de regulación de picos gracias a su propio almacenamiento de energía.

Cómo funciona la energía solar concentrada

En la actualidad, la central de energía solar concentrada de China es la primera en hacer energía solar controlada centralmente. La energía solar concentrada utiliza la reflexión especular para enfocar el calor de la luz solar a un punto, haciendo que ese punto para calentar la sal fundida, o aceite de transferencia de calor, a continuación, utilizar la sal fundida, un medio de alta temperatura y alto calor, para intercambiar con el agua, el agua se convierte en vapor de alta temperatura y alta presión, o vapor sobrecalentado para accionar la turbina de vapor, y luego para estabilizar la generación de energía, tal proceso básico.

La fototermia es el uso de un soporte de espejo para girar, la luz solar se irradia verticalmente para recoger la energía luminosa, y la fotovoltaica es la dispersión difusa para recoger la energía luminosa. En la actualidad, la luz y el calor se concentran principalmente en las tres zonas del norte, y la fotovoltaica puede realizarse en todo el país.

Las centrales solares de concentración se dividen a su vez en centrales de tipo torre y centrales de tipo canal. En la actualidad, hay más centrales de tipo torre en China. Las centrales de tipo torre son aquellas en las que podemos ver un pilar con muchos espejos alrededor.

La eficiencia de la central de artesa es menor, porque utiliza aceite de transferencia de calor y sal fundida. El aceite de transferencia de calor tiene una temperatura máxima de 400 grados, y el efecto del calor específico es peor. Ahora la corriente dominante es utilizar el tipo de torre.

¿Por qué las centrales eléctricas necesitan una central termosolar?

La energía fotovoltaica no tiene dispositivo de almacenamiento de calor ni de energía. Necesita estar equipada con un dispositivo de almacenamiento de energía. Este dispositivo puede ser energía solar concentrada, almacenamiento de agua bombeada, almacenamiento de energía en aire o almacenamiento de energía electroquímica.

Por ejemplo, energía eólica marina, hay una central de energía solar concentrada junto a la central eólica. Añadir un calentador a la energía solar concentrada, de modo que la energía eólica se inicia en la noche, el calor eléctrico se convierte, y el calor se convierte en la sal fundida, y el calor se exporta.

La energía solar térmica de concentración es una energía renovable verde controlable, pero si se le añaden calentadores eléctricos, además de ser controlable es una gran central de almacenamiento de energía para la red eléctrica.

La fotovoltaica es lo mismo. La fotovoltaica tiene electricidad que abandona la luz. Quiero ahorrar la conversión de electricidad y calor, de modo que la central de energía solar térmica de concentración ha pasado de ser una central eléctrica pura a una enorme central de almacenamiento de energía.

La electricidad generada por la energía fotovoltaica es inestable. Entonces, es necesario conectar un calentador eléctrico. El calentador se introduce en la sal fundida, y ésta se calienta a alta temperatura y se almacena en el depósito de sal fundida. Cuanto mayor es la central fotovoltaica, mayor es la potencia y mayor es la cantidad de tanque de sal fundida y de sal fundida con la que está equipada.

Ventajas del control de la eficiencia de la central termosolar

En cuanto al alcance de la reducción de picos, la central de energía solar concentrada es muy superior a la central térmica. Suponiendo que la energía térmica y la energía eólica fotovoltaica se utilizan en combinación, el suministro de energía térmica es de 100, la energía eólica y fotovoltaica son 50 cada uno, y la carga completa actual es de 200, si la carga de electricidad cae a 100, entonces la energía térmica necesita ser detenido en la premisa de que 50 de la escenografía no se puede abandonar, pero la situación real es imposible.

La carga eléctrica de la energía térmica sólo puede reducirse a un mínimo de 40%, por lo que el escenario sólo puede abandonarse. Si el 100 de la potencia térmica se sustituye por solar térmica en este momento, no es necesario abandonarla en absoluto. Puede transferirse a la sal fundida mediante un calentador eléctrico y almacenarse como energía. Esta situación es especialmente evidente en la temporada de calefacción de invierno.

¿Qué es la sal fundida utilizada para la energía solar concentrada?

La composición de sal fundida es una mezcla de nitrato potásico 40% y nitrato sódico 60%. El punto de fusión es de 220 grados. Comienza a fundirse a 220 grados. Después de fundirse, comienza a unos 260 grados y puede circular por la tubería, se hace circular hasta la torre de sal fundida y, a continuación, absorbe el calor solar. Puede calentarse hasta unos 600 grados. Después de 600 grados, se almacena en el tanque caliente. Una vez almacenado, se libera cuando se necesita generar energía.

Pasa al intercambiador de calor, lo intercambia con vapor y, a continuación, se conecta a la turbina de vapor para generar electricidad igual que una central eléctrica convencional. El tipo de artesa suele ser adecuado para el suministro eléctrico centralizado regional, y la central de tipo artesa utiliza más sales fundidas. Si se utiliza como almacenamiento de energía para el suministro estable de energía a larga distancia, es mejor el tipo torre. En la actualidad, el tipo de torre representa 60%, el tipo de canal 30% y el Fresnel lineal 10%.

Por qué desarrollar el almacenamiento de energía solar térmica concentrada

El plan de acción pertinente para el pico de carbono es claro: desarrollar activamente la energía solar concentrada y promover el establecimiento de una base de generación de energía renovable integrada eólica-solar con un ajuste complementario de la energía solar concentrada, la generación de energía fotovoltaica y la energía eólica. Otras formas de almacenamiento de energía no pueden promoverse a gran escala debido a factores como la ubicación geográfica (almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo, almacenamiento de energía en el aire), la baja densidad energética (volante de inercia) y la corta vida útil (electroquímica).

El medio intermedio es la sal fundida, y los componentes principales son el nitrato potásico y el nitrato sódico. Durante la reacción, el nitrato de potasio y el nitrato de sodio operan en un circuito cerrado, y la pérdida anual es inferior a 1%, después de 30 años de uso, no se deteriorará (la sal fundida no se deteriorará, y no habrá reacción química, sólo una reacción física).

Según el cálculo global, el coste del almacenamiento de energía de la energía solar térmica concentrada es menor. Además, la energía solar térmica de concentración, como fuente de alimentación para el ahorro de picos, tiene las ventajas de una producción flexible y ajustable y un almacenamiento de energía a largo plazo, lo que podrá obtener más beneficios para el proyecto mediante un enfoque orientado al mercado, apoyando así de forma eficaz el desarrollo sostenible de la industria termosolar china.

Además, en los últimos años, regiones ricas en recursos de energía solar como Oriente Medio y el Norte de África han empezado a utilizar la energía solar concentrada como solución para utilizar de forma continua energías renovables para generar electricidad, utilizando la luz y el calor para generar electricidad por la noche y ahorrándose los picos fotovoltaicos durante el día, la energía solar concentrada tiene buenas perspectivas de mercado en estas regiones. En la actualidad, la velocidad de aprobación de la ESTC se está acelerando. Este año se ha lanzado una licitación intensiva, y se exige conectarse a la red lo antes posible. El seguimiento depende de los esfuerzos continuos.

Ventajas e inconvenientes de la energía solar concentrada y el almacenamiento electroquímico de energía

① Seguridad

La seguridad del almacenamiento de energía es un aspecto importante del almacenamiento de energía de gran capacidad, y el almacenamiento de calor con nitrato binario es un método seguro de almacenamiento de calor. Desde la SOLAR ONE en Estados Unidos en abril de 1982, los 6,69 millones de kilovatios de generación de energía termosolar del mundo no han sufrido accidentes de seguridad como explosiones de baterías de litio, y es un método de almacenamiento de energía de alta seguridad. Debido al principio de funcionamiento inherente de carga y descarga de las baterías de iones de litio que se utilizan ampliamente en la actualidad, este tipo de almacenamiento electroquímico de energía tiene riesgos naturales de seguridad. Por eso, a la hora de elegir batería solar de iones de litiotenemos que elegir fabricante de baterías de iones de litio odm con garantía de calidad.

② Económico

El coste del almacenamiento electroquímico de energía es de 800RMB/kWh + 200RMB/kW, la vida operativa es de 10 años, y la cuota anual de operación y mantenimiento se calcula en 1%. Se espera que la inversión unitaria en kilovatios del proyecto de energía solar concentrada se reduzca a 22000RMB/kW~24000RMB/kW, la vida operativa supera los 30 años, y el coste del ciclo operativo y el precio de la electricidad son inferiores a los del almacenamiento electroquímico de energía.

③ Constructivo

El emplazamiento de la central de almacenamiento de energía electroquímica debe tener unas condiciones de transporte cómodas y económicas, la conexión con la carretera fuera de la central debe ser corta y rápida, y la cantidad de ingeniería debe ser pequeña; El emplazamiento debe estar cerca de una fuente de agua fiable, las condiciones de selección del emplazamiento deben coordinarse con la planificación industrial local, y las condiciones son relativamente fáciles de conseguir.

Las condiciones de construcción de la energía solar concentrada son relativamente duras, con alta transparencia atmosférica, clima seco y poca lluvia, largas horas de sol y abundantes recursos de energía solar. La radiación solar directa anual (DNI) en la zona de selección del emplazamiento no debe ser inferior a 1600kWh/(m2∙a), y el emplazamiento es abierto y llano, sin obstrucciones. Por lo tanto, generalmente se seleccionan las Tres Zonas Norte, pero el coste de adquisición del terreno del emplazamiento es relativamente bajo.

¿Cuánto cuesta invertir en una central termosolar?

Tomando como ejemplo el proyecto de Delingha, son unos 50MW, 1.100-1.200 millones, equivalentes a 22 yuanes/W. El precio de la electricidad es de 1,15 RMB. La central termosolar puramente independiente no puede hacerlo, pero ahora puede utilizarse como almacenamiento de energía para la fotovoltaica. Por ejemplo, el precio de la electricidad fotovoltaica en la red de Qinghai es de 0,25 RMB. Si se equipa con una central CSP, costará unos 0,3RMB, y el precio es ligeramente superior.

Por qué la energía solar concentrada necesita helióstatos

Si sólo se utiliza fotovoltaica + depósito de sales fundidas, se convertirá en un almacenamiento de calor de sales fundidas puro, no en una central de energía solar por concentración. Esta eficiencia es muy baja. Usted puede referirse al principio de la termodinámica - ciclo de Rankine. De esta manera, la tasa de conversión es sólo alrededor de 40%, lo que equivale a 100 kWh de electricidad generada por energía fotovoltaica, y, finalmente, sólo 40 kWh puede ser liberado. Con la adición de helióstatos se puede satisfacer la demanda de suplemento energético y mejorar la tasa de conversión.

Los helióstatos son de vidrio y plata, y entre los fabricantes de helióstatos figuran Luoyang Glass y Ancai Hi-Tech. El coste de los espejos supone unos 5% de la inversión total en energía solar térmica de concentración, 9% del sistema de concentración y los soportes, que suponen 9% del concentrador, 15% del regulador y 61% del dispositivo de accionamiento.

¿Cuánto cuesta la sal fundida?

El sistema de sales fundidas + helióstatos (sistema de concentración) representa casi 70% de la inversión total, y las sales fundidas suelen representar unas 20%, lo que depende de las especificaciones del diseño. La cantidad de sales fundidas depende del número de horas que el proyecto mantenga la generación de energía. Por ejemplo, el proyecto de Delingha es de 50MW durante 7 horas, entonces el tanque de sales fundidas y la cantidad de sales fundidas se distribuyen en función de las 7 horas de generación de energía de la red. Si es de 4 horas, se montará según la cantidad de 4 horas.

La cantidad de sal fundida de 1GW puede extrapolarse linealmente a partir de la cantidad de sal fundida utilizada en la especificación de diseño 12H de 100MW, que es de unas 600.000 toneladas. Esto sigue dependiendo del tamaño de cada proyecto y del número de horas de utilización. 600.000 toneladas es un valor estimado, que puede requerir 500.000 toneladas o 700.000 toneladas. Ahora el precio del nitrato de sodio y el nitrato de potasio es de unos 6500-9000 RMB, se estima que el valor de 1GW de sal fundida es de unos 3.800 a 4.500 millones de RMB , cerca de 5.000 millones de RMB.

¿Qué es un depósito de sales fundidas?

El tanque de sales fundidas es un tanque de almacenamiento. No es difícil, porque es de presión normal y alta temperatura. 50MW necesita alrededor de 4 tanques, dos tanques de sal fundida, y dos tanques de sal fría, 25 metros de diámetro y 22 metros de altura. El material es acero ordinario de alta pureza . La luz se recoge en el colector situado encima de la torre. En el colector hay un tanque de sal fundida.

El tanque de sal fundida es el lugar donde se llena la sal fundida, porque la sal fundida no puede fluir una vez que se solidifica, debe mantenerse por encima de 260 grados, y el punto de fusión de la sal fundida es de 220 grados. Una vez que la sal fundida fluye, entra en el intercambiador de calor y transfiere el calor a quien. Una vez calentada a unos 550 grados y 13,2 MPa, el agua se convierte en vapor que acciona la turbina de vapor para generar electricidad.

Después de que el intercambiador de calor intercambie calor con el agua, la temperatura de la sal fundida desciende y fluye hacia el tanque de sal fría, y la sal fundida cuya temperatura desciende después del intercambio de calor se almacena en el tanque de sal fría (Ésta aún puede fluir, porque no estará lo suficientemente fría como para solidificarse), y luego se bombea al colector de la torre de sal fundida a través de la bomba para convertirse en un ciclo de este tipo.Un ciclo de proyecto de este tipo puede mantenerse durante 30 años. La sal fundida no se desnaturaliza por los cambios físicos, pero habrá fugas, por lo que un poco de sal fundida debe ser repuesto regularmente cada año.