Der Sonnenaufwind-Turm ist ein Kraftwerk der erneuerbaren Energie, um Elektrizität von der Sonnenmacht zu erzeugen. Es verbindet eine einem Gewächshaus ähnliche Struktur, einen Schornstein und Windturbinen. Luft wird durch den Sonnenschein geheizt und in einer sehr großen einem Gewächshaus ähnlichen Struktur um die Basis eines hohen Schornsteins enthalten, und die resultierende Konvektion veranlasst Luft, sich der Aufwind-Turm um die Schornstein-Wirkung zu erheben. Dieser Luftstrom steuert Turbinen, die Elektrizität erzeugen.

Design

Die Erzeugen-Fähigkeit eines Sonnenaufwind-Kraftwerks hängt in erster Linie von zwei Faktoren ab: das Sammler-Gebiet und die Schornstein-Höhe. Mit einem größeren Sammler-Gebiet wird ein größeres Volumen von Luft gewärmt, um den Schornstein zu überfluten; Sammler-Gebiete so groß wie sind im Durchmesser betrachtet worden. Mit einer größeren Schornstein-Höhe vergrößert der Druck-Unterschied die Stapel-Wirkung; so hohe Schornsteine, wie betrachtet worden sind.

Hitze kann innerhalb des Sammler-Bereichsgewächshauses versorgt werden, das zu verwenden ist, um die Luft später zu wärmen. Wasser, mit seiner relativ hohen spezifischen Hitzekapazität, kann unter dem Sammler gelegte Tuben ausgefüllt werden, die Energielagerung, wie erforderlich, vergrößernd.

Turbinen können in einem Ring um die Basis des Turms mit einer horizontalen Achse, wie früher geplant, für das australische Projekt installiert und im Diagramm oben gesehen werden; oder — als im Prototyp in Spanien — kann eine einzelne vertikale Achse-Turbine innerhalb des Schornsteins installiert werden.

Kohlendioxyd wird nur unwesentlich ausgestrahlt, während man funktioniert, aber wird bedeutsamer während der Fertigung seiner Baumaterialien ausgestrahlt, zementieren Sie besonders. Wie man schätzt, ist Netz-Energierückzahlung 2-3 Jahre.

Ein Sonnenaufwind-Turm-Kraftwerk würde ein bedeutendes Gebiet des Landes verbrauchen, wenn es entworfen würde, um so viel Elektrizität zu erzeugen, wie von modernen Kraftwerken mit der herkömmlichen Technologie erzeugt wird. Aufbau würde in heißen Gebieten mit großen Beträgen des sehr geringwertigen Landes wie Wüsten am wahrscheinlichsten sein, oder hat sonst Land erniedrigt.

Ein kleiner Sonnenaufwind-Turm kann eine attraktive Auswahl für entfernte Gebiete in Entwicklungsländern sein. Relativ Annäherung der niedrigen Technologie konnte lokalen Mitteln und Arbeit erlauben, für seinen Aufbau und Wartung verwendet zu werden.

Geschichte

1903 hat Isidoro Cabanyes, ein Oberst in der spanischen Armee, ein Sonnenschornstein-Kraftwerk in der Zeitschrift La energía eléctrica vorgeschlagen. Eine der folgenden frühsten Beschreibungen eines Sonnenschornstein-Kraftwerks wurde 1931 von einem deutschen Autor, Hanns Günther geschrieben. 1975 beginnend, hat sich Robert E. Lucier um Patente auf einem Sonnenschornstein elektrischer Macht-Generator beworben; zwischen 1978 und 1981 diesen Patenten (da ungültig) wurden in Australien, Kanada, Israel und den USA gewährt.

Der erste Prototyp

1982 wurde ein kleines experimentelles Modell eines Sonnendraftturms in Manzanares, Ciudad Echt, 150 km südlich von Madrid, Spanien daran gebaut. Das Kraftwerk hat seit etwa acht Jahren funktioniert. Die Draftturm-Kerl-Leitungen, die gegen die Korrosion nicht geschützt wurden, haben erwartet gescheitert zu verrosten und haben einen Sturm eingeschlagen. Das hat den Turm veranlasst zu fallen. Das Werk wurde 1989 stillgelegt.

Billige Materialien wurden verwendet, um ihre Leistung zu bewerten. Der Sonnenturm wurde Eisens gebaut, das nur dicken panzert

unter der Richtung eines deutschen Ingenieurs, Jörg Schlaichs. Das Projekt wurde von der deutschen Regierung gefördert.

Der Schornstein hatte eine Höhe und ein Diameter mit einem Sammlungsgebiet (Gewächshaus) und ein Diameter, eine maximale Macht-Produktion von ungefähr 50 Kilowatt erhaltend. Verschiedene Materialien wurden für die Prüfung, wie einzelne oder Doppelverglasung oder Plastik verwendet (der sich erwiesen hat, nicht haltbar genug zu sein), und eine Abteilung als ein wirkliches Gewächshaus verwendet wurde, Werke unter dem Glas wachsend. Während seiner Operation wurden Optimierungsdaten auf einer zweiten-durch-Sekunde Basis mit 180 Sensoren gesammelt, die innerhalb und außerhalb der Temperatur, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit messen. Das war eine experimentelle Einstellung, die Energie nicht verkauft hat, Einkommen zu erzeugen.

Turm von Jinshawan

Im Dezember 2010, ein Sonnenaufwind-Turm in Jinshawan in der Inneren Mongolei, chinesischen angefangenen Operation, 200 Kilowatt der elektrischen Macht erzeugend. Die 1.38 Milliarden RMB das Projekt (von 208 Millionen US-Dollar) wurde im Mai 2009 und sein Ziel angefangen, sind, eine Möglichkeitsbedeckung und das Produzieren von 27.5 MW vor 2013 zu bauen. Die Gewächshäuser werden auch das Klima durch die Bedeckung bewegenden Sands, das Zurückhalten von Sandstürmen verbessern.

Ciudad echter Sonnen-Torre

Es gibt einen Vorschlag, einen Sonnenaufwind-Turm in Ciudad Real, Spanien genannt Sonnen-Ciudad Real Torre zu bauen. Wenn gebaut, würde es von seiner Art in der Europäischen Union erst sein und würde hoch - fast zweimal so hoch stehen wie die aktuelle höchste Struktur in der EU, dem Fernsehmast von Belmont - Bedeckung eines Gebiets dessen.

Wie man

erwartet, stellt es 40 MW der Elektrizität aus.

Australischer Vorschlag

EnviroMission 2001, hat vorgehabt, ein Sonnenaufwind-Turm-Macht-Kraftwerk zu bauen, das als Sonnenturm Buronga in der Nähe von Buronga, New South Wales bekannt ist. Die Gesellschaft hat das Projekt nicht vollendet und plant jetzt ein ähnliches Werk in Arizona.

Testmöglichkeit von Botswana

Gestützt auf dem Bedürfnis nach Plänen für langfristige Energiestrategien hat Botswanas Ministerium der Wissenschaft und Technologie entworfen und hat ein kleines Sonnenschornstein-System für die Forschung gebaut. Dieses Experiment ist vom 7. Oktober bis zum 22. November 2005 gelaufen. Es hatte ein Innendiameter und eine Höhe, verfertigt vom glasverstärkten Polyester-Material, mit einem Sammlungsgrundgebiet ungefähr. Das Dach wurde aus einem 5 Mm dicken klaren Glas gemacht, das durch ein Stahlfachwerk unterstützt wurde.

Namibischer Vorschlag

Mitte 2008 hat die namibische Regierung genehmigt, dass ein Vorschlag für den Aufbau eines 400 MW Sonnenschornsteins 'Greentower' genannt hat. Der Turm wird geplant, um hoch zu sein, und im Durchmesser, und die Basis wird aus einem Gewächshaus bestehen, in dem Kassengetreide angebaut werden können.

Türkisches Modell

Ein Mustersonnenaufwind-Turm wurde in der Türkei als ein Projekt des Hoch- und Tiefbau gebaut. Funktionalität und Ergebnisse sind dunkel.

Arizoner Projekte

Im Oktober 2010 hat EnviroMission weitere Pläne bekannt gegeben, zwei 200 MW Sonnenaufwind-Türme im Westlichen Arizona zu bauen. Southern California Public Power Authority (SCPPA) ist bereit gewesen, eine Abmachung des Macht-Kaufs mit EnviroMission für die Elektrizität von seinen Arizoner Kraftwerken zu verhandeln, sollen sie gebaut werden, und das Projekt ist durch den SCPPA verzeichnet worden. Bezüglich des Januars 2011 hat die Gesellschaft $ 29.8 Millionen verschuldet und Billigkeit von AGS Capital Group gesichert. Im August 2011, USA-Baudienstleistungsauftragnehmer, ist Hensel Phelps Construction Co. für die Übergabe einer Bauliste und den Kostenvoranschlag 200 MW — Produzieren-Turm für Enviromission in Arizona beschäftigt gewesen.

Leistungsfähigkeit

Der Sonnenaufwind-Turm hat Macht-Kurs beträchtlich tiefer als viele andere Designs in (hohe Temperatur) Sonnenthermalgruppe von Sammlern. Der niedrige Kurs des Sonnenturms wird einigermaßen durch die niedrigen Investitionskosten pro Quadratmeter der Sonnensammlung erwogen.

Gemäß Musterberechnungen wurde es geschätzt, dass ein 100 MW Werk einen 1000-M-Turm und ein Gewächshaus 20 km verlangen würde. Ein 200 MW Kraftwerk mit demselben 1000 Meter hohen Turm würde einen Sammler 7 Kilometer im Durchmesser (Gesamtgebiet von ungefähr 38 km ²) brauchen. Ein 200MW wird Kraftwerk genug Elektrizität für ungefähr 200,000 typische Haushalte zur Verfügung stellen und wird mehr als 900,000 Tonnen Gewächshaus-Produzieren-Benzin davon dämpfen, in die Umgebung jährlich einzugehen. Wie man erwartet, ziehen die 38 km ² sich versammelndes Gebiet ungefähr 0.5 Prozent, oder 5 W/m ² 1 Kilowatts/M ² der Sonnenmacht heraus, die darauf fällt. Bemerken Sie, dass im Vergleich, sich thermisch (CSP) oder photovoltaic (CPV) Sonnenkraftwerke konzentrierend, eine Leistungsfähigkeit haben, die sich zwischen 20 % zu 31.25 % erstreckt (Teller Stirling), obwohl diese Annäherungen 100-%-Anwendung des Landgebiets nicht erreichen, das betrachtet werden sollte, wenn man über Leistungsfähigkeit gegen den Fußdruck nachdenkt. Weil keine Daten verfügbar sind, um diese Modelle auf einem groß angelegten Aufwind-Turm zu prüfen, dort bleibt Unklarheit über die Zuverlässigkeit dieser Berechnungen.

Die Leistung eines Aufwind-Turms kann durch Faktoren wie atmosphärische Winde durch die Schinderei erniedrigt werden, die durch den bracings veranlasst ist, der verwendet ist, für den Schornstein, und durch das Nachdenken von der Spitze des Gewächshaus-Baldachins zu unterstützen.

Mit dem Lehrsatz von Carnot kann die obere Grenze der Leistungsfähigkeit gefunden werden:

:

Zum Beispiel, wenn die Luft, die in die Basis des Turms eingeht, wäre und die Umgebungsluft an der Oberseite vom Turm war, der die Auspufftemperatur des Turms verglichen hat, dann würde die maximale Leistungsfähigkeit ~20 % sein. Jedoch, wenn das obengenannte 100 MW Werk, das 20 km, und die Maximalsonnenstrahlung verlangt, die auf dem Boden fällt, ~1 kWm wäre, würde die Leistungsfähigkeit um 0.5 % sein es würde 5 Wm geben. So werden 39 Einheiten der potenziell verfügbaren Energie für jede einzelne gewonnene Einheit verbraucht. Für die Perspektive, PV Tafeln, die denselben Betrag der Energie zur Verfügung stellen (das Annehmen funktionieren sie an ziemlich ausführbaren ~20 %), 40. Land besetzen. Umgekehrt, im Fall vom 100 MW System, konnte derselbe Landgebrauch mit PV Tafeln 4,000 MW erzeugen. Wenn die PV Tafeln an der maximalen theoretischen Leistungsfähigkeit von 29 % funktionieren würden, würde die Macht-Produktion zu 5800 MW vergrößert. Jedoch arbeiten PV Tafeln nachts nicht, weil sie keine integrierte Energielagerung haben, vielleicht einen für die Grundlinie-Energieerzeugung passenderen Turm machend.

Es ist möglich, den Landgebrauch eines Sonnenaufwind-Turms mit anderem Gebrauch zu verbinden, um es mehr Kosten wirksam, und in einigen Fällen zu machen, um seine Gesamtmacht-Produktion zu vergrößern. Beispiele sind die Positionierung von Sonnensammlern oder photovoltaics unter dem Aufwind-Turm-Sammler. Das konnte mit dem landwirtschaftlichen Gebrauch verbunden werden.

Bergabhang Sonnendraftturm

1926 hat Prof Engineer Bernard Dubos der französischen Akademie von Wissenschaften den Aufbau eines Luftelektrischen Sonnenkraftwerks im Nördlichen Afrika mit seinem Sonnenschornstein auf dem Hang eines großen Bergs vorgeschlagen. Ein Bergabhang-Aufwind-Turm kann auch als ein vertikales Gewächshaus fungieren.

Arktischer Sonnendraftturm

Ein Sonnenaufwind-Kraftwerk, das an hohen Breiten solcher als in Kanada gelegen ist, konnte bis zu 85 Prozent der Produktion eines ähnlichen Werks gelegen näher am Äquator erzeugen, aber nur wenn das Sammlungsgebiet bedeutsam südwärts geneigt wird. Das geneigte Sammler-Feld wird an passenden Berghügeln gebaut, der auch als ein Schornstein fungiert. Dann wird ein kurzer vertikaler Schornstein hinzugefügt, um die vertikale Achse-Luftturbine zu installieren. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass Sonnenschornstein-Kraftwerke an hohen Breiten befriedigende Thermalleistung haben können.

Zusammenhängende Ideen und Anpassungen

• Das Gegenteil des Sonnenaufwind-Turms ist der Abwind-gesteuerte Energieturm. Die Eindampfung von zerstäubtem Wasser an der Oberseite vom Turm würde einen Abwind durch das Abkühlen von der Luft und das Fahren von Windturbinen an der Unterseite vom Turm verursachen.
• Der Sonnenschornstein konnte ein Bergabhang mit dem geneigten Terrain für die Unterstützung gebaut werden; das konnte Macht vom Aufwind aus einer Thermalinversion ziehen, und städtische Luftqualität verbessern.
• Der atmosphärische Wirbelwind-Vorschlag ersetzt den physischen Schornstein durch einen kontrollierten oder 'verankerten' zyklonartigen Aufwind-Wirbelwind. Abhängig vom Säulenanstieg von Temperatur und Druck, oder Ausgelassenheit und Stabilität des Wirbelwinds kann sehr Höhenaufwind erreichbar sein. Als ein Stellvertreter einem Sonnensammler konnte industrielle und städtische überflüssige Hitze verwendet werden, um den Aufwind im Wirbelwind zu beginnen und zu stützen.
• Ein Salzwasserthermalbecken im Sammler konnte die tägliche Schwankung in der Energieproduktion 'glatt machen', während Luftstrom-Verdunstung im Sammler und Kondensation im Aufwind den Energiestrom des Systems vergrößern konnten.
• Die Ausgabe von feuchter Luft des Boden-Niveaus von einem atmosphärischen Wirbelwind oder Sonnenschornstein an der Höhe konnte Wolken oder Niederschlag bilden, potenziell lokale Hydrologie verändernd. Lokale De-Desertifikation oder Aufforstung konnte erreicht werden, wenn ein Regionalwasserzyklus gegründet und in einem sonst trockenen Gebiet gestützt wurde.
• Ausgerüstet mit einem Wirbelwind-Schornstein scrubber konnte der Aufwind von der particulate Luftverschmutzung gereinigt werden. Der Sonnenzyklon-Destillateur konnte atmosphärisches Wasser durch die Kondensation im Aufwind des Schornsteins herausziehen.
• Dieser zyklonartige Sonnenwasserdestillateur mit einem Sonnensammler-Teich konnte das Sonnensystem des Sammler-Schornsteins an das groß angelegte Entsalzen des gesammelten Salzwassers, brackig - oder in der Sammler-Basis vereintes Abwasser anpassen.
• Eine Form der Sonnenboiler-Technologie gelegt direkt über der Turbine an der Basis des Turms könnte den Aufwind vergrößern.
• Wenn der Schornstein-Aufwind ein ionisierter Wirbelwind ist, dann konnte das elektromagnetische Feld für die Elektrizität, mit dem Luftstrom und Schornstein als ein Generator geklopft werden.
• Energieproduktion und Wasserentsalzen konnten verwendet werden, um Kohlenstoff befestigende oder nahrungsmittelerzeugende lokale Landwirtschaft, und für die intensive Aquakultur und den Gartenbau unter dem Sonnensammler als ein Gewächshaus zu unterstützen.
• Ein viel höherer Sonnenturm kann mit einem spinnenden Wirbelwind von Luft wie ein künstlicher Tornado geschaffen werden. http://www.livescience.com/7521-man-tornado-power-future.html könnte sich Diese experimentelle Methode viel effizienter erweisen als die herkömmliche materielle.
• Das Hitzemine-Konzept ist einem Sonnenturm ähnlich, aber stellt sich vor die Turm-Struktur zu haben, selbst absorbieren die Hitze der Sonne, indem es schwarz gemalt wird (oder vielleicht einen Überzug habend, der dem ähnlich ist, das auf deutschen U-Booten in der Nähe vom Ende des Zweiten Weltkriegs verwendet ist, der Infrarotradiation absorbiert, aber im sichtbaren Licht, wie berichtet, durch R V Jones grau ist). Es postuliert auch diese Sonnenmacht Türme, durch das Entfernen der Hitze und Feuchtigkeit vom Boden-Niveau bis den hight des Turms, könnten das Vorkommen von strengen Sturmsystemen in der Umgebung reduzieren.

Finanzdurchführbarkeit

Ein Sonnenaufwind-Kraftwerk würde große anfängliche Kapitalgeldauslagen verlangen, aber würde relativ niedrige Betriebskosten haben. Jedoch sind die erforderlichen Kapitalgeldauslagen grob dasselbe als Kernkraftwerke der folgenden Generation wie die AP 1000 an ungefähr 5 $ pro W der Kapazität. Wie andere erneuerbare Macht-Quellen würde es keine Kosten für den Brennstoff geben. Die Kosten pro Energie werden durch Zinssätze und Jahre der Operation größtenteils bestimmt, sich von 5 Eurocent pro kWh für 4 % und 20 Jahre zu 15 Eurocent pro kWh für 12 % und 40 Jahre ändernd.

Ein Nachteil eines Sonnenaufwind-Turms ist die viel niedrigere Umwandlungsleistungsfähigkeit, als das Konzentrieren von Sonnenkraftwerken hat, so ein größeres Sammler-Gebiet verlangend und zu höheren Kosten des Aufbaus und der Wartung führend.

Finanzvergleiche zwischen Sonnenaufwind-Türmen und dem Konzentrieren von Sonnentechnologien stellen einer größeren, einfacheren Struktur gegen eine kleinere, kompliziertere Struktur gegenüber. "Besser" der zwei Methoden ist das Thema von viel Spekulation und Debatte.

Wie man

erwartet, hat ein Sonnenturm weniger von einer Voraussetzung für die Hilfskapazität von traditionellen Energiequellen als Windmacht. Verschiedene Typen von Thermallagerungsmechanismen (wie ein hitzeabsorbierendes Oberflächenmaterial oder Salz-Wasserteiche) konnten vereinigt werden, um Macht-Erträge über den Zyklus des Tages/Nacht wegzuräumen. Die meisten erneuerbaren Macht-Systeme (Wind, sonnenelektrisch) sind variabel, und ein typischer nationaler elektrischer Bratrost verlangt eine Kombination der Basis, Variable und auf Verlangen Macht-Quellen für die Stabilität. Jedoch, da die verteilte Generation durch periodisch auftretende Macht-Quellen "Glanzschleifen" der Rate der Änderung zur Verfügung stellt, kann dieses Problem der Veränderlichkeit auch durch einen großen miteinander verbundenen elektrischen Superbratrost gerichtet werden, Windfarmen, hydroelektrische und Sonnenkraftwerke vereinigend.

Es gibt noch einen großen Betrag der Unklarheit und Debatte darüber, was die Produktionskosten für die Elektrizität für einen Sonnenaufwind-Turm sein würden, und ob ein Turm (groß oder klein) gewinnbringend gemacht werden kann. Schlaich. schätzen Kosten der Elektrizität zwischen 7 (für ein 200 MW Werk) und 21 (für ein 5 MW Werk) Eurocents pro kWh, aber andere Schätzungen zeigen an, dass die Elektrizität nicht vielleicht preiswerter sein kann als 25-35 Cent pro kWh. Vergleichen Sie das mit LECs der Cents von etwa 3 Euro pro KWh für einen 100 MW Wind oder Erdgas-Werk. Keine zuverlässigen Elektrizitätskostenzahlen werden bestehen, so lange bis wirkliche Daten auf einem Dienstprogramm-Skala-Kraftwerk, seit Kostenvorhersagen einige Zeit Skala von 25 Jahren verfügbar sind oder mehr unzuverlässig ist.

Siehe auch

• Sonnenteich

Links

• Videoverbindungsspanisch Sonnenaufwind-Turm
• australischer Videoverbindungsturm-Vorschlag
• Videoverbindung Sonnenaufwind-Turm — ein kleines Modell mit verschiedenen Substraten
• Die Schwimmsonnenschornstein-Technologie
• Sonnenschnauze
• Geldartikel 2006-10-26 von CNN
• Die Universität von Stellenbosch studiert
• Das Programm von Solar Energy Technologies des amerikanischen Energieministeriums
• Atmosphärische Wirbelwind-Alternative zum Sonnenschornstein
• 2. Internationale Konferenz für die Sonnenschornstein-Macht-Technologie