सोलर राइजिंग टॉवर (सोलर एरोडायनामिक पावर प्लांट)

सौर आरोही टॉवर — सौर ऊर्जा संयंत्रों के प्रकारों में से एक। हवा एक विशाल सौर संग्राहक (ग्रीनहाउस के समान) में गर्म होती है, ऊपर उठती है और एक ऊंचे चिमनी टॉवर से बाहर निकलती है। चलती हवा बिजली पैदा करने के लिए टर्बाइन चलाती है। 1980 के दशक में स्पेन में पायलट प्लांट संचालित हुआ।

सूर्य और पवन ऊर्जा के दो अक्षय स्रोत हैं। क्या उन्हें एक ही टीम में काम करने के लिए मजबूर किया जा सकता है? इस प्रश्न का उत्तर देने वाले पहले व्यक्ति थे ... लियोनार्डो दा विंची। 16वीं शताब्दी की शुरुआत में, उन्होंने लघु पवनचक्की द्वारा संचालित एक यांत्रिक उपकरण तैयार किया। इसके ब्लेड सूर्य द्वारा गर्म की गई बढ़ती हवा की धारा में घूमते हैं।

स्पैनिश और जर्मन विशेषज्ञों ने न्यू कैस्टिले पठार के दक्षिण-पूर्वी भाग में ला मांचा मैदान को एक अनोखे प्रयोग के लिए एक जगह के रूप में चुना। हम कैसे याद नहीं कर सकते हैं कि यह यहाँ था कि पुनर्जागरण के एक अन्य उत्कृष्ट रचनाकार, मिगुएल डे सर्वेंट्स के उपन्यास के मुख्य पात्र, बहादुर नाइट डॉन क्विक्सोट ने पवन चक्कियों का मुकाबला किया था।

1903 मेंस्पेन के कर्नल इसिडोरो कबानेज़ ने सौर टावर के लिए एक परियोजना प्रकाशित की। 1978 से 1981 के बीच ये पेटेंट अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया और इस्राइल में जारी किए गए थे।

1982 में एक स्पेनिश शहर के पास मंजानारेस यह मैड्रिड के 150 किमी दक्षिण में बनाया और परीक्षण किया गया था सौर पवन ऊर्जा संयंत्र का प्रदर्शन मॉडल, जिसने लियोनार्डो के कई इंजीनियरिंग विचारों में से एक को साकार किया।

स्थापना में तीन मुख्य ब्लॉक होते हैं: एक लंबवत पाइप (टॉवर, चिमनी), इसके आधार के चारों ओर स्थित एक सौर कलेक्टर, और एक विशेष टर्बाइन जनरेटर।

सौर पवन टरबाइन के संचालन का सिद्धांत अत्यंत सरल है। संग्राहक, जिसकी भूमिका बहुलक फिल्म से बने ओवरलैप द्वारा की जाती है, उदाहरण के लिए, ग्रीनहाउस, सौर विकिरण को अच्छी तरह से प्रसारित करता है।

साथ ही, फिल्म इसके नीचे गर्म पृथ्वी की सतह द्वारा उत्सर्जित अवरक्त किरणों के लिए अपारदर्शी है। नतीजतन, किसी भी ग्रीनहाउस के रूप में, ग्रीनहाउस प्रभाव होता है। इसी समय, सौर विकिरण ऊर्जा का मुख्य भाग कलेक्टर के अधीन रहता है, जो जमीन और फर्श के बीच की हवा की परत को गर्म करता है।

कलेक्टर में हवा का तापमान आसपास के वातावरण की तुलना में काफी अधिक होता है। नतीजतन, टॉवर में एक शक्तिशाली अपड्राफ्ट उत्पन्न होता है, जो लियोनार्डो पवनचक्की के मामले में टरबाइन जनरेटर के ब्लेड को घुमाता है।

सौर पवन ऊर्जा संयंत्र की योजना

एक सौर टावर की ऊर्जा दक्षता अप्रत्यक्ष रूप से दो कारकों पर निर्भर करती है: संग्राहक का आकार और ढेर की ऊंचाई। एक बड़े संग्राहक के साथ, हवा की एक बड़ी मात्रा गर्म होती है, जिससे चिमनी के माध्यम से इसके प्रवाह की अधिक गति होती है।

मंजानारेस शहर में स्थापना एक बहुत ही प्रभावशाली संरचना है।टावर की ऊंचाई 200 मीटर है, व्यास 10 मीटर है, और सौर कलेक्टर का व्यास 250 मीटर है। इसकी डिजाइन शक्ति 50 किलोवाट है।

इस शोध परियोजना का उद्देश्य वास्तविक इंजीनियरिंग और मौसम संबंधी स्थितियों में स्थापना की विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए फील्ड मापन करना था।

स्थापना परीक्षण सफल रहे। गणना की सटीकता, ब्लॉकों की दक्षता और विश्वसनीयता, तकनीकी प्रक्रिया के नियंत्रण की सादगी की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई है।

एक अन्य महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाला गया: पहले से ही 50 मेगावाट की क्षमता वाला एक सौर पवन ऊर्जा संयंत्र काफी लाभदायक हो जाता है। यह और भी महत्वपूर्ण है क्योंकि अन्य प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्रों (टॉवर, फोटोवोल्टिक) द्वारा उत्पन्न बिजली की लागत अभी भी ताप विद्युत संयंत्रों की तुलना में 10 से 100 गुना अधिक है।

मंजानारेस में यह बिजली संयंत्र लगभग 8 वर्षों तक संतोषजनक ढंग से संचालित हुआ और 1989 में एक तूफान से नष्ट हो गया।

नियोजित संरचनाएं

स्पेन में स्यूदाद रियल में पावर प्लांट "सिउदाद रियल टोरे सोलर"। नियोजित निर्माण 350 हेक्टेयर क्षेत्र को कवर करना है, जो 750 मीटर ऊंची चिमनी के संयोजन से 40 मेगावाट उत्पादन शक्ति उत्पन्न करेगा।

बुरोंग सोलर टावर। 2005 की शुरुआत में, EnviroMission और SolarMission Technologies Inc. 2008 में पूरी तरह से चालू सौर ऊर्जा संयंत्र बनाने की कोशिश करने के लिए न्यू साउथ वेल्स, ऑस्ट्रेलिया के आसपास मौसम डेटा एकत्र करना शुरू किया। इस परियोजना का अधिकतम विद्युत उत्पादन 200 मेगावाट तक हो सकता था।

ऑस्ट्रेलियाई अधिकारियों से समर्थन की कमी के कारण, EnviroMission ने इन योजनाओं को छोड़ दिया और एरिजोना, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक टावर बनाने का फैसला किया।

मूल रूप से नियोजित सौर टॉवर की ऊंचाई 1 किमी, आधार व्यास 7 किमी और क्षेत्रफल 38 किमी2 था। इस तरह, सौर टॉवर सौर ऊर्जा का लगभग 0.5% (1 kW) निकालेगा / एम 2) जो बंद होने पर विकीर्ण होता है।

फ़्लू के उच्च स्तर पर, एक बड़ा दबाव ड्रॉप होता है, जो तथाकथित के कारण होता है चिमनी प्रभाव, जो बदले में गुजरती हवा के उच्च वेग का कारण बनता है।

स्टैक की ऊंचाई और कलेक्टर के सतह क्षेत्र में वृद्धि से टर्बाइनों के माध्यम से वायु प्रवाह में वृद्धि होगी और इसलिए उत्पादित ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि होगी।

गर्मी कलेक्टर की सतह के नीचे जमा हो सकती है, जहां इसका उपयोग गर्मी को ठंडी हवा में फैलाने के लिए सूरज से टॉवर को बिजली देने के लिए किया जाएगा, जिससे यह रात में प्रसारित हो सके।

पानी, जिसमें अपेक्षाकृत उच्च ताप क्षमता होती है, संग्राहक के नीचे स्थित पाइपों को भर सकता है, यदि आवश्यक हो तो ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि कर सकता है।

ऑस्ट्रेलियाई टावर योजनाओं के समान पवन टर्बाइनों को कलेक्टर-टू-टॉवर कनेक्शन में क्षैतिज रूप से लगाया जा सकता है। स्पेन में चल रहे एक प्रोटोटाइप में टरबाइन की धुरी चिमनी की धुरी के साथ मेल खाती है।

काल्पनिक या हकीकत

तो, सौर वायुगतिकीय स्थापना सौर ऊर्जा को पवन ऊर्जा में और बाद में बिजली में परिवर्तित करने की प्रक्रियाओं को जोड़ती है।

साथ ही, जैसा कि गणना दिखाती है, पृथ्वी की सतह के एक विशाल क्षेत्र से सौर विकिरण की ऊर्जा को केंद्रित करना और उच्च तापमान प्रौद्योगिकियों के उपयोग के बिना एकल प्रतिष्ठानों में बड़ी विद्युत ऊर्जा प्राप्त करना संभव हो जाता है।

कलेक्टर में हवा का अति ताप केवल कुछ दसियों डिग्री है, जो मूल रूप से थर्मल, परमाणु और यहां तक ​​​​कि टावर सौर ऊर्जा संयंत्रों से सौर पवन ऊर्जा संयंत्र को अलग करता है।

सौर-पवन प्रतिष्ठानों के निर्विवाद लाभों में यह तथ्य शामिल है कि बड़े पैमाने पर लागू होने पर भी उनका पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव नहीं पड़ेगा।

लेकिन ऐसे विदेशी ऊर्जा स्रोत का निर्माण कई जटिल इंजीनियरिंग समस्याओं से जुड़ा है। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि अकेले टॉवर का व्यास सैकड़ों मीटर, ऊंचाई - लगभग एक किलोमीटर, सौर कलेक्टर का क्षेत्रफल - दसियों वर्ग किलोमीटर होना चाहिए।

यह स्पष्ट है कि सौर विकिरण जितना अधिक तीव्र होता है, स्थापना उतनी ही अधिक शक्ति विकसित होती है। विशेषज्ञों के अनुसार, 30 ° उत्तर और 30 ° दक्षिण अक्षांश के बीच स्थित क्षेत्रों में सौर पवन ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण करना सबसे अधिक लाभदायक है जो अन्य उद्देश्यों के लिए बहुत उपयुक्त नहीं हैं। पहाड़ी राहत का उपयोग करने के विकल्प ध्यान आकर्षित करते हैं। इससे निर्माण लागत में भारी कमी आएगी।

हालाँकि, एक और समस्या उत्पन्न होती है, कुछ हद तक किसी भी सौर ऊर्जा संयंत्र की विशेषता, लेकिन बड़े सौर वायुगतिकीय प्रतिष्ठानों का निर्माण करते समय एक विशेष तात्कालिकता प्राप्त करती है। ज्यादातर, उनके निर्माण के लिए आशाजनक क्षेत्र ऊर्जा-गहन उपभोक्ताओं से दूर हैं। साथ ही, जैसा कि आप जानते हैं, सौर ऊर्जा पृथ्वी पर अनियमित रूप से आती है।

विकासशील देशों के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए छोटे (कम शक्ति) सौर टावर एक दिलचस्प विकल्प हो सकते हैं, क्योंकि उनके निर्माण के लिए संरचना के संचालन के दौरान महंगी सामग्री और उपकरण या अत्यधिक कुशल कर्मियों की आवश्यकता नहीं होती है।

इसके अलावा, एक सौर टावर के निर्माण के लिए बड़े प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता होती है, जिसके बदले में ईंधन लागत की अनुपस्थिति से प्राप्त कम रखरखाव लागत से मुआवजा दिया जाता है।

एक और नुकसान, हालांकि, उदाहरण के मुकाबले सौर ऊर्जा रूपांतरण की कम दक्षता है सौर ऊर्जा संयंत्रों की दर्पण संरचनाओं में… यह कलेक्टर के कब्जे वाले बड़े क्षेत्र और उच्च निर्माण लागत के कारण है।

पवन फार्मों या पारंपरिक सौर ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में सौर टावर को बहुत कम ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता होती है।

यह थर्मल ऊर्जा के संचय के कारण है जो रात में जारी किया जा सकता है, जो टावर को चौबीसों घंटे काम करने की अनुमति देगा, जिसकी गारंटी पवन खेतों या फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा नहीं दी जा सकती है, जिसके लिए ऊर्जा प्रणाली के पास ऊर्जा भंडार होना चाहिए पारंपरिक बिजली संयंत्रों की।

यह तथ्य ऐसी स्थापनाओं के साथ मिलकर ऊर्जा भंडारण इकाइयों को बनाने की आवश्यकता को निर्धारित करता है। विज्ञान अभी तक ऐसे उद्देश्यों के लिए हाइड्रोजन से बेहतर भागीदार नहीं जानता है। इसीलिए विशेषज्ञ विशेष रूप से हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए स्थापना द्वारा उत्पन्न बिजली का उपयोग करना सबसे समीचीन मानते हैं। इस मामले में, सौर पवन ऊर्जा संयंत्र भविष्य की हाइड्रोजन ऊर्जा के मुख्य घटकों में से एक बन जाता है।

तो पहले से ही अगले साल, ऑस्ट्रेलिया में दुनिया की पहली व्यावसायिक पैमाने की ठोस हाइड्रोजन ऊर्जा भंडारण परियोजना लागू की जाएगी। अतिरिक्त सौर ऊर्जा को सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH4) नामक ठोस हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जाएगा।

यह गैर-विषाक्त ठोस पदार्थ स्पंज की तरह हाइड्रोजन को अवशोषित कर सकता है, जब तक आवश्यक हो तब तक गैस को स्टोर कर सकता है और फिर गर्मी का उपयोग करके हाइड्रोजन को छोड़ सकता है। जारी किए गए हाइड्रोजन को बिजली उत्पन्न करने के लिए एक ईंधन सेल के माध्यम से पारित किया जाता है। यह प्रणाली ऊर्जा-गहन संपीड़न या द्रवीकरण की आवश्यकता के बिना हाइड्रोजन को सस्ते में उच्च घनत्व और कम दबाव में संग्रहीत करने की अनुमति देती है।

सामान्य तौर पर, अनुसंधान और प्रयोग निकट भविष्य में बड़े ऊर्जा उद्योग में सौर पवन ऊर्जा संयंत्रों के स्थान पर गंभीरता से सवाल करना संभव बनाते हैं।