Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Tak jako slunečnice…
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Tak jako slunečnice…

V jedné české věčně zelené písničce zpívala Inka Zemánková o tom, že „tak jako slunečnice každým dnem otáčí se za Sluncem,…“. A my dodáváme: „… tak se i solární elektrárny otáčejí za svým zdrojem energie“.

Rozkvetlé skládky

Od letošního jara „kvete“ na vídeňské skládce Rautenweg solární zařízení v podobě pět metrů vysoké květiny. Solární slunečnice se otáčí za sluncem a čerpá z něj energii. Proud je používán především pro nabíjení vyhlídkového vláčku, který umožňuje návštěvníkům prohlídku high-tech odpadového úložiště.


Solární slunečnice na skládce ve Vídni

Vedle toho je proud používán i pro samotný provoz skládky. Květina vyrobí za rok cca 3 000 kWh. „To je víc než roční spotřeba průměrné vídeňské domácnosti,“ uvádí městská radní pro životní prostředí Ulli Simová.

Také na jiných skládkách využívají solární zařízení. Například v New Yorku bývala největší deponie na světě. Založili ji v roce 1947 v bažinách a mokřadech na západní straně ostrova Staten Island, který je od roku 1898 jednou z částí New Yorku. Dostala jméno Fresh Kills a měla se používat 20 let. Potom se měla proměnit ve víceúčelovou rekreační oblast. Provizorium se poněkud protáhlo a skládka zůstala v provozu až do roku 2001. Zaujímala plochu 890 hektarů.

Po teroristických útocích 11. září 2001 byla právě sem odvezena asi třetina trosek zřícených věží newyorského Světového obchodního centra. Odhaduje se, že jich byly asi 2 miliony tun. Několik tisíc detektivů a dalších specialistů zde identifikovalo ostatky 300 obětí.

V roce 2008 začala její postupná revitalizace. Je rozložena do několika etap a potrvá asi 30 let. Zatím se zde postavily první kilometry silnic a začala regulace vodních ploch. Celková plánovaná rozloha rekultivovaného prostoru činí skoro 10 tisíc hektarů, takže Fresh Kills Park bude téměř třikrát větší než proslulý Central Park (340 ha).


Sluneční elektrárna na bývalé skládce v New Yorku bude mít výkon asi 10 MW.

Nyní se zde konečně začíná stavět městská solární elektrárna. Na rozloze 20 hektarů postaví elektrárenská společnost SunEdison 30 až 35 tisíc vysoce výkonných fotovoltaických solárních panelů. Zařízení bude v roce 2016 schopno generovat až 10 MW elektrické energie, což odpovídá potřebě asi 2 000 domácností.

Švýcarský záměr

Také sluneční elektrárny v jihošvýcarském kantonu Tessin bude připomínat slunečnice. Autorem projektu jsou společnosti Airlight a Výzkumné centrum IBM v Curychu. Plánují, že se do roku 2017 prosadí na trhu s novým a ekonomicky výhodným slunečním koncentrátorem. Jejich systém dostal označení High Concentration PhotoVoltaic Thermal (HCPVT) a 2 000krát zvyšuje koncentraci slunečního záření a přeměňuje ho v elektrickou energii. Při slunečním dnu se jí získává dostatek k pokrytí energetické potřeby běžné domácnosti.

Srdcem 10 metrů vysokého systému je parabola s plochou 40 m2 ze speciálního betonu, jehož složení si společnost Airlight Energy nechala patentovat. Zpevněná betonová směs ztvrdne za necelé čtyři hodiny v libovolné formě a vykazuje potom obdobné vlastnosti jako hliník. Ale jen za pětinu jeho ceny! A otáčivé zařízení stále nastavuje parabolu za slunečními paprsky.


Nový solární systém ve Švýcarsku bude připomínat slunečnici.

V centru minielektrárny umístili 36 elipsovitých zrcadel o tloušťce 0,2 mm, jež jsou potažena stříbrnou, recyklovatelnou plastickou fólií. Plošky zrcadel koncentrují sluneční paprsky velmi přesně na fotovoltaické články. Za slunečného dne dosahují články o rozměrech 1 x 1 cm výkonu až 57 W. Provozní teplota se pohybuje kolem 105 °C. Články ale musí být chlazeny, jinak by byly vystaveny teplotě přesahující 1 500 °C a roztavily by se.

„Inspirací pro chladicí technologii systému kanálků s vodou byl krevní oběh v lidském těle,“ přiznal novinářům její vynálezce dr. Bruno Michel z Výzkumného střediska IBM.

Celá parabola je kryta plastovým obalem jako ochrana na jedné straně před deštěm a prachem a na druhé straně jako zábrana chránící ptáky před možným zraněním.

Autoři tohoto projektu pokládají své řešení za ekonomicky velmi výhodné, protože náklady mají být podle jejich odhadu dvakrát až třikrát výhodnější než u současných obdobných solárních zařízení. A masová produkce prý výrobu také výrazně zlevní. Životnost zařízení se prodlužuje, údajně až na 60 let. Ovšem ochranná fólie musí být po 10 či 15 letech vyměněna.

Sahara bez solaru

Každý projekt se však nepovede, i když zpočátku vypadá velmi slibně.

„Na zemské pouště dopadne za pouhých šest hodin ze slunečního záření více energie, než kolik jí lidstvo spotřebuje za rok. Ideálním místem z tohoto hlediska se jeví například Sahara, kde svítí slunce ročně 4 800 hodin, což je asi třikrát víc než ve střední Evropě. Právě na ni se zaměřil vizionářský projekt společnosti Desertec na výrobu solární energie.“ Tak jsme o atraktivních plánech společnosti Desertec psali před pěti lety (MM č.12/2009). Nyní přišlo rozhodnutí, jež se ovšem už jistou dobu očekávalo – nic se stavět nebude.

Náklady na projekt obrovské sluneční elektrárny se odhadovaly na 400 miliard eur. Pro Evropu je energie strategickou otázkou číslo jedna, a tak existovala reálná naděje, že se najde dostatek investorů do tohoto zeleného projektu. Ovšem jak už tehdy napsal britský list Independent, kritici solárního megaprojektu se domnívali, že miliardy eur by se mohly utratit lepším způsobem než prostřednictvím nepřímé podpory západních nadnárodních korporací pod rouškou pomoci Africe.

K projektu se nicméně postupně připojilo 30 nadnárodních a národních koncernů a manažéři slibovali energii ze Sahary v roce 2050.

Projekt se však setkával nejen s technickými, ale hlavně finančními problémy. První ránu mu zasadily koncerny Siemens a Bosch, které odstoupily už v roce 2012 a své rozhodnutí odůvodnily změnou investiční politiky. Siemens se rozhodl více podporovat větrnou energii. A nyní se i další firmy rozhodly skončit.

Umíráček začal projektu zvonit v době, když se státy severní Afriky, jež se měly stát obchodními partnery evropských firem, ukázaly jako politicky velmi nestabilní, a tudíž rizikové. K negativní atmosféře uvnitř projektu jistě přispěly i tahanice o účast čínské energetické distribuční firmy.

Projekt ztratil i politickou podporu a jednotlivé evropské státy se začaly více zaměřovat jak na snižování energetické spotřeby, tak na budování vlastních energetických zdrojů.

Ovšem myšlenka získávat na severu Afriky sluneční energii a transportovat ji do Evropy není mrtvá. Zatím usnula, ale možná bude probuzena. Třeba za dvacet let.

Karel Sedláček

Velkorysý plán pro Los Angeles

Zprávy přicházející z USA o atraktivních energetických projektech můžeme někdy nazývat fantaskními, ale rozhodně jim nemůžeme upřít originalitu a velkorysost.
Platí to i o nejnovějším záměru, jak zásobovat energií desetimilionovou aglomeraci nazvanou Los Angeles, která ročně spotřebuje 20 miliard kWh elektrické energie. A spotřeba vzroste podle některých odhadů v následujícím desetiletí o 18 procent. Vláda chce dodržet svůj ambiciózní plán – třetina energie musí pocházet z obnovitelných zdrojů. Tak se zrodil projekt, který je přirovnáván významem k Hooverově přehradě. Právem, a to nejen symbolicky, ale i fakticky. Větrný park bude generovat 9,2 GWh elektrické energie ročně, zatímco Hooverova přehrada, jež zásobuje energií část Nevady, Arizony a Kalifornie, vyráběla v letech 1999 až 2008 ročně 4,2 GWh elektrické energie.

Plán má stát 8 miliard dolarů a je rozdělen do tří částí. Každá představuje velký technický, ekonomický i politický problém.

V první části je komplex 700 větrných elektráren o výkonu 2 100 MW na pláních ve Wyomingu, který má být největší ve Spojených státech. Jeho výstavba si vyžádá asi 4 miliardy dolarů. Energie získaná díky větru je zde však velmi levná; jedna kWh přijde asi na pět centů, což víceméně odpovídá ceně uhlí.

Ve druhé části se bude elektrická energie přenášet přes Colorado k Pacifiku vedením dlouhým 845 km. Deník Los Angeles Times už začátkem roku referoval o tom, že by nová trasa měla být dlouhá pouze 425 km a další přenos by se uskutečnil prostřednictvím stávajícího vedení. Jeho kapacita musí být 2 000 MW, což odpovídá výkonu dvou velkých jaderných elektráren. Transfer energie by si tak z celkových nákladů přesto vyžádal asi 2,5 mld. dolarů.

A třetí část projektu, zásobník energie, by spolkl 1,5 mld. dolarů. Je bezpodmínečně nutný, protože když větrný park dodá víc energie, než bude v daném okamžiku zapotřebí, využije se ke stlačení vzduchu. Mohutné kompresory vženou vzduch do čtyř podzemních skalních zásobníků, jež jsou vysoké 400 m a mají průměr 10 m. Jsou vyhloubeny v mocných solných vrstvách. Energetický obsah z těchto zásobníků stačí pro výrobu 40 milionů kWh elektrické energie.

Předpokládá se, že park bude produkovat energii především v noci a plnit zásobníky. Během dne, hlavně kolem poledne, kdy běží v Kalifornii miliony klimatizačních zařízení na plné obrátky, bude 8 turbogenerátorů měnit stlačený vzduch zpět na elektrický proud.


Větrná energie z Wyomingu má zásobovat Los Angeles.

Hlavní roli bude v tomto případě zřejmě hrát společnost Dresser-Rand, specialista na výrobu turbín, čerpadel a kompresorů, se sídlem v Houstonu v Texasu. Už od roku 1991 staví podobné zásobníky po celém světě. Například zařízení o výkonu 135 MW postavili v Alabamě, kde vyrovnává poklesy v síti. V Německu má podobné zařízení výkon 290 MW.

Dnešní vzduchové zásobníky mají bohužel nízkou účinnost a při stlačování vzduchu vzniká velké množství odpadního tepla. Na druhé straně se vzduch, který je při uvolňování ledově studený, musí ohřívat plynovými hořáky, aby turbína nezamrzla. Řešení už vyvinul koncern Alstom, který nabízí postup, při němž se odpadní teplo využívá pro tento ohřev. Tím se zvedá účinnost z méně než 50 na 70 procent.

Karel Sedláček

sedlacek.kar@seznam.cz

Další články

Ekologie
Energetické strojírenství

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: