Er der en måde at få solenergi om natten?

Hvis du nogensinde har købt kulstofudligninger, du har måske bemærket, at størstedelen af ​​eller hele købesummen går til vindenergi, ikke solceller. I en verden af ​​stor alternativ energi, vinden hersker, mest fordi det er billigere. Men en nylig udvikling inden for solenergiproduktion kan gøre solenergi til en langt mere levedygtig mulighed.

I de fleste tilfælde, solens energi omdannes til elektricitet på en af ​​to måder:ved hjælp af fotovoltaiske celler, som gør solens lys til elektricitet ved hjælp af et halvledermateriale, der absorberer fotoner og frigiver elektroner; eller ved hjælp af sol-termiske møller, som bruger solens varme til at generere damp, som derefter drejer en turbine for at producere elektricitet. Det er sol-termisk kraftværk der er klar til en stor forandring.

Det store problem med solenergi er det mest oplagte:Solen skinner ikke hele tiden. Om natten eller på overskyede dage, kraftværker kan simpelthen ikke få adgang til solens energi. Dette gør solenergi dyrt, da kraftværkerne ikke kan køre 24/7. En sky flyder over hovedet, og anlægget står pludselig stille, producerer ingenting. Det gør også, at solenergi genereres til tider utilgængelig-som om natten, når strømbehovet er størst.

Løsningen er enkel:Gem solens energi, så du kan bruge den, når solen ikke er tilgængelig. Desværre, implementeringen af ​​denne løsning har været yderst problematisk-indtil et nyligt gennembrud gjorde solenergilagring til en realistisk mulighed for energiindustrien.

I denne artikel, vi finder ud af, hvordan det er muligt effektivt at lagre strømmen i solskin, så vi kan få adgang til den, når solen går ned. Vi vil også se på det første kommercielle kraftværk, der blev bygget til at bruge teknologien til at finde ud af, hvordan systemet fungerer.

Opbevaringsmaterialet, der gør gennembruddet muligt, sidder sandsynligvis i dit køkken lige nu.

Opbevaring af sollys

Ideen om at lagre solens energi er ikke noget nyt. Folk har forsøgt at udtænke en måde at stoppe processen på - hold fast i energien i sollys et stykke tid, før de konverterer det til elektricitet - så længe solenergi har været en elektricitetsmulighed. Alle tidligere forsøg, selvom, har været uoverkommeligt problematiske.

Nogle har forsøgt at gemme solens energi ved at bruge den til at pumpe vand op ad bakke, hvor energien forbliver, indtil vandet bevæger sig tilbage ned ad bakke, frigiver det. Komprimering og derefter afkomprimering af luft er en anden mulighed. Men begge disse metoder spilder energi - kun omkring 80 procent af den indsatte solenergi genvindes i den anden ende [kilde:Bielo]. Batterier er også ekstremt ineffektive, gør dem for dyre til at være en levedygtig stor opbevaringsmulighed. Du kan gemme lige så meget energi i en kaffetermos som i et bærbart batteri, som koster 10 gange så meget [kilde:Wald].

Og det er her, gennembruddet kommer ind:Varme er nemme at opbevare.

Det er i det væsentlige hvad termokanden gør, lagring af varmen i den kaffe. Og varme genererer elektricitet i et solvarmeanlæg, så lagring af varme er en måde at stoppe processen på:Lad solen varme noget op, holde den ting varm, indtil solen går ned, og brug derefter den varme til at generere den damp, der vender turbinen.

Selvfølgelig, så forholdsvis let som det er at lagre varme, du skal finde det rigtige stof til en applikation med solenergi. For at gemme den ekstreme varme, der driver et solvarmeanlæg, stoffet skal forblive stabilt ved høje temperaturer - i området 750 grader F (400 grader C) - ellers vil du støde på problemer med fordampning og trykændringer [kilde:Bielo]. Det er også nyttigt, hvis stoffet er billigt og let tilgængeligt.

Indtast den hvide, krystallinske ting i dit skab, som du sandsynligvis har lagt på dine røræg, dit margaritaglas og dit edamame:salt. Salt smelter ved meget høje temperaturer, fordamper meget, meget høje temperaturer, og den fås i næsten ubegrænset, billig forsyning. Plus, den mister kun omkring 7 procent af den energi, der er lagt i den [kilde:Bielo].

Rent faktisk, det første saltlagerudstyrede solcelleanlæg bruger ikke bordsalt. Det bruger en anden saltblanding, der ofte anvendes som gødning, en kombination af natrium og kaliumnitrat. Andasol 1 -kraftværket i Grenada, Spanien, er fyldt med 30, 865 tons (28, 000 tons) af tingene [kilde:Bielo].

Andasol 1

Andasol 1 -anlægget i Spanien begyndte at producere strøm i november 2008, og så længe solen skinner, det fungerer stort set som ethvert andet solvarmeanlæg. Sollys rammer en slags solfanger - i dette tilfælde et felt af parabolske spejle med fokus på rør fyldt med olie, som varmes op til mere end 752 grader Farenheit (400 grader Celsius). At varm olie bruges til at koge vand, der producerer damp, som drejer en turbine.

Det er kun når solen ikke skinner, at lagersystemet påvirker strømproduktionen. Opsætningen går sådan her:

Feltet med solfangere på Andasol 1 er stort nok til at opsamle næsten dobbelt så meget sollys, som anlægget har brug for for at fungere i solrige tider. Den ekstra opvarmede olie sendes til en varmeveksler, der løber mellem kæmpe kar med smeltet salt. Et kar indeholder relativt køligt smeltet salt (ca. 500 grader F eller 260 grader C). At salt pumpes ind i varmeveksleren, hvor den optager varme fra olien. Det nu varmere smeltede salt (752 grader F eller 400 grader C) strømmer ind i det andet kar, hvor den venter, indtil solen dypper bag en sky.

Når kraftværket har brug for den lagrede varme, det varmere smeltede salt pumpes tilbage gennem varmeveksleren. Der, den overfører sin varme til olien, der vil generere damp. Den varmere olie kører til kraftcentret, og det nu køligere smeltede salt strømmer tilbage i den køligere tank. Processen starter derefter forfra.

Brug salt til at lagre solens varme, anlægget kan fungere uden sollys, kører næsten dobbelt så længe som andre solcelleanlæg. Saltlagringsopsætningen lader Andasol 1 generere 50 procent mere energi, end den ville uden den-178, 000 megawattimer elektricitet [kilde:Fairly]. Denne ekstra produktionsevne sænker de samlede omkostninger ved anlæggets elektricitet. Det kan i sidste ende konkurrere med omkostningerne ved naturgas.

Denne type saltopbevaring er ikke det eneste design på bordet til opbevaring af solens energi. Nogle planter kigger på at bruge en mere direkte tilgang, der springer olien over - de ville både opsamle og gemme solens varme i salt. Sand er et andet potentielt varmelagringsmateriale.

Og en anden gruppe har udviklet et system, der efterligner fotosyntesens molekylære virkninger til lagring af solenergi:Den bruger sollys til at splitte vandmolekyler i brint og ilt, som derefter sættes sammen igen i en brændselscelle.

For mere information om lagring af solenergi og relaterede emner, se linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Hvad er øko-plast?
• Sådan fungerer kunstig fotosyntese
• 5 miljøvenlige substitutter til plast

Kilder

• Bielo, David. "Sådan bruges solenergi om natten." Videnskabelig amerikansk. 18. februar kl. 2009. http://www.sciam.com/article.cfm? Id =hvordan-til-brug-solenergi-om-natten
• Fairley, Peter. "Største solvarmeanlæg til opstart." IEEE -spektrum. Oktober 2008. http://spectrum.ieee.org/oct08/6851
• Trafton, Anne. "'Stor opdagelse' fra MIT klar til at frigøre solrevolution." MIT Nyheder. 31. juli kl. 2008. http://web.mit.edu/newsoffice/2008/oxygen-0731.html
• Wald, Matthew L. "Nye måder at lagre solenergi på om natten og overskyede dage." New York Times. 15. april kl. 2008. http://www.nytimes.com/2008/04/15/science/earth/15sola.html