Back to site

Keskittäminen aurinkoenergiaa:sen mahdollisen myötävaikutuksen kestävän energian tulevaisuudesta(Osa 1)

Source:http://www.easac.eu/fileadmin/Reports/Easac_CSP_Web-Final.pdf


Osa 2


5


EASAC selonteko 16

Marraskuu 2011


ISBN:978-3-8047-2944-5


Raportti löytyy osoitteesta www.easac.eu rakennus tiede EU:n politiikan


EASAC - Euroopan akatemioiden Science neuvoa - muodostuu kansallisten tiedeakatemioiden EU:n jäsenvaltioita, jotta ne voivat tehdä yhteistyötä toistensa kanssa antaa neuvoja Euroopan päättäjille. Se tarjoaa siis keino kollektiivinen ääni Euroopan tieteen tulla kuulluksi.


Sen tehtävänä perustuu näkemykseen, akatemioiden, että tiede on keskeinen monia näkökohtia modernin elämän ja arvostus tieteellinen ulottuvuus on ennakkoedellytys viisaita päätöksentekoon. Tämä näkemys on jo tukee työtä monien akatemioiden kansallisella tasolla. Kun kasvava merkitys Euroopan unionin areena politiikan, akatemioiden tunnustavat, että soveltamisalaa niiden neuvoa-antavien tehtävien on ulotuttava kansallisten koskemaan myös Euroopan tasolla. Tässä se on usein niin, että Euroopan laajuinen ryhmittymä voi olla tehokkaampaa kuin ruumiin yhdestä maasta. Akatemioiden Euroopassa on siis muodostunut EASAC jotta he voivat puhua yhteisellä äänellä, jonka tavoitteena on rakentaa tieteen osaksi EU:n tasolla.

Kautta EASAC, akatemiat toimivat saumattomasti yhdessä muodostaen riippumaton asiantuntija, näyttöön perustuvia neuvoja tieteellisiä näkökohtia julkisen politiikan niille, jotka tekevät tai vaikuttavat politiikkaan Euroopan unionin toimielimissä. Piirtäminen jäsenyydet ja verkostojen akatemioiden, EASAC pääsee parhaan eurooppalaisen tieteen työnsä. Sen näkymät ovat voimakkaasti riippumaton kaupallisista tai poliittiseksi tueksi, ja se on avoin ja sen prosesseja. EASAC pyrkii antamaan neuvoja, että on ymmärrettävää, asianmukaista ja oikea-aikaisesti.

EASAC kattaa kaikki tieteen ja tekniikan aloilta, ja sen asiantuntijat ovat peräisin kaikista maista Euroopan unioniin. Sitä rahoittavat jäsen akatemioiden ja sopimusten asianomaisia ​​tahoja. Asiantuntija jäsenet EASAC työryhmissä antamaan aikaansa maksutta. EASAC ei ole kaupallista tai liiketoimintaa sponsoreita.

EASAC toimintaan kuuluu merkittäviä tutkimuksia tieteellisten näkökohtien poliittisista kysymyksistä, arvosteluja ja neuvoja erityisiä poliittisia asiakirjoja, työpajat pyritään tunnistamaan nykyisen tieteellisen ajattelun tärkeimmistä poliittisista kysymyksistä tai tiedotustilaisuudessa poliittisia päättäjiä, ja lyhyt, oikea-aikaisesti lausuntoja ajankohtaisista aiheista.

EASAC Neuvosto on 27 henkilöjäsentä - erittäin kokeneita tutkijoita ehdolle kumpikin yhden kansallisen tiedeakatemioiden EU:n jäsenvaltioiden, joita Academia Europaea ja ALLEA. Kansalliset tiedeakatemioiden Norjan ja Sveitsin edustettuina. Neuvosto tukee ammatillinen sihteeristö, joka Leopoldina, saksa National Academy of Sciences, Hallessa (Saale) ja Brysselin toimistossa Royal akatemioiden Tieteen ja taiteen Belgian. Neuvosto hyväksyy hankkeiden käynnistämistä, nimittää työryhmien jäseninä, selostuksia, luonnokset ja hyväksyy raportit julkaistavaksi.

Saat lisätietoja EASAC, käy sivuilla - www.easac.eu - tai ota EASAC sihteeristön secretariat@easac.eu

Keskittäminen aurinkoenergiaa:sen mahdollisen myötävaikutuksen kestävän energian tulevaisuudesta

ISBN 978-3-8047-2944-5

© saksa Academy of Sciences Leopoldina 2011

Lisäksi kaikki kohtuulliseen varten tutkimusta tai yksityistä opiskelua tai arvostelua tai selostusta ei osaa tästä julkaisusta ei saa jäljentää, tallentaa tai lähettää missään muodossa tai millään tavalla ilman kirjallista lupaa julkaisijan tai mukaisesti lupaehtojen antaman asianmukaisen kappaleen oikeuksia puolustavan järjestön. Tiedustelut lisääntymiselle ulkopuolella termejä kuten täällä on lähetettävä:

EASAC sihteeristö

Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina saksa National Academy of Sciences

Postfach 110543

06019 Halle (Saale), Saksa

puh:+49 (0) 345 4723 9833 fax:+49 (0) 345 4723 9839

email:secretariat@easac.eu web:www.easac.eu

Kannen kuva:keskittämällä aurinkovoima testi tehtaan Plataforma Solar de Almeria, Espanja. (Kuva:DLR, Markus Steur.) Kopioi kokoama ja ladottavan Frutiger by Clyvedon Press Ltd, Cardiff, Iso-Britannia

Sisältö

Sivu

Esipuhe v

Tiivistelmä 1

1 Johdanto 3

2 Poliittinen tausta 5

3 CSP tekniikat ja niiden kehitys 7

3.1 Perusajatuksena 7

3.2 Neljä tilasto tekniikka perheet 7

3.3 Nykyinen suorituskyky ja kehityksen tilaa 9

4 Termisen energian varastoinnin teknologiat 11

4.1 Perusajatuksena 11

4.2 Varastointi teknologiat 11

5 Economics 17

5.1 Nykypäivän kustannukset CSP ja sen herkkyydet 17

5.2 voidaan vähentää 19

5.3 Kilpailu muihin teknologioihin 22

5.4 määräajat kustannuskilpailukykyä 23

5.5 arvo tilasto, säilytyslokerolla sähkömarkkinoilla 25

5.6 arvo lisäpoltto 27

6 ympäristövaikutukset CSP 29

6.1 vesiasiat 29

6.2 Maankäyttö ja visuaalinen vaikutus 29

6.3 Energian ja materiaalien käyttö 31

6.4 Päästöt 32

6.5 Vaikutukset kasvillisuuteen ja eläimistöön 32

6.6 Yleiskatsaus 33

7 tulevaa osuutta 35

7.1 nykyinen asema 35

7.2 Politiikan tavoitteet 36

7.3 Tärkeimmät tekijät tuleva osuus CSP 37

7.4 kehitys CSP MENA alueella 40

7.5 Katse kohti 2050 41

8 Päätelmät 43

9 Suositukset 45 Viitteet 47 Liite 1:Työryhmän jäsenyys, kokouksia ja esitelmiä 51 Liite 2:Sanasto 53 Liite 3:Kustannusten laskentamenetelmät 55 Liite 4:Tuetaan tiedot ympäristövaikutuksista 57

Esipuhe

Tämä raportti on laadittu EASAC asettaa ennen toimielinten Brysselissä ja Strasbourgissa suuri haaste, joka voisi parantaa Euroopan energiaturvallisuutta seuraavien 50 vuoden aikana. Se on suuri haaste, jonka tarkoituksena on yhdistää Euroopan parhaat innovaatioita tieteen ja tekniikan taitoja näkemyksellinen poliitikoille ja päättäjille.

Euroopan unioni (EU) on perustettu haastavat tavoitteet siirtymässä kestävän energiajärjestelmän Euroopassa, mukaan lukien EU:n sähkön pitäisi päästä oleellisesti lainkaan kasvihuonekaasupäästöjä vuoteen 2050 mennessä. Vastaavasti maissa Lähi-idässä ja Pohjois-Afrikan (MENA alueella) pyrkivät kestävästi kehittää talouttaan, viittaa tarpeeseen liittyviä kehittämiseen energian infrastruktuurien, jotka ovat kestäviä, erityisesti kansainvälisissä aloitteissa ilmastonmuutoksen torjumiseksi.

Suuret kehitystä tarvitaan uusiutuvia energialähteitä koskevien teknologioiden avulla nämä tavoitteet voidaan saavuttaa. Yksi tällainen tekniikka on keskittynyt aurinkoenergia (CSP), jossa korkean lämpötilan lämmönlähde on luotu keskittämällä auringonsäteet tuottaa sähköä termodynaaminen sykli. Raportissa esitellään tuloksia teettämä tutkimus eurooppalaisten tiedeakatemioiden tutkia mahdollisuuksia varmennepalvelun auttavat täyttämään haluttu energiajärjestelmän siirtymät Euroopassa ja MENA-alueella ja pohtia tieteen, tekniikan ja talouden kehitystä, joka vaaditaan mahdollistaa kyseisen mahdollisuudet toteutua.

Tutkimus on vahvistanut, että aurinko resurssien ja teknologian mahdollisuudet ovat sellaiset, että CSP perustuu Etelä-Euroopassa ja MENA-alueella voisi merkittävällä tavalla tulevaisuuden energian tarpeisiin. Teknologian kehitys, jotka ovat junassa tai voidaan kohtuudella ennakoida, on mahdollista CSP olla hinnoiltaan kilpailukykyisiä fossiilisiin perustuva sähköntuotanto jossain vaiheessa vuosien 2020 ja 2030 (ja mahdollisesti aiemmin erityisolosuhteissa), edellyttäen että CSP kapasiteettia edelleen käyttöön riittävällä nopeudella. Sisältävät Termisen energian varastoinnin CSP kasvien avulla ne voivat tarjota dispatchable sähköä, ja auttaa saavuttamaan luotettavan toiminnan sähköverkkoa koska sähkön osuus tarjoamien vaihteleva uusiutuvilla energialähteillä, kuten tuuli-ja aurinkoenergia, kasvaa.

Haaste poliittisille päättäjille on tarjota markkina-yhtiön osakepohjaisten kannustinohjelmien toteuttamiseen tarvitaan jotta tässä vaiheessa kustannus-kilpailukyky saavutetaan, ja että sähkömarkkinoiden ja grid-infrastruktuuri on olemassa, jotta tehokkaat yhteydet CSP tavarahankintoja asiakasta eri puolilla Eurooppaa ja MENA-alueella.

Tutkimus on toteutettu taustaa vasten poliittisen levottomuuden ja demokraattisia uudistuksia useissa keskeisissä maissa MENA-alueella. Auringon resurssien ja CSP Näissä maissa mahdollisuuksia on erityisen suotuisa, ja teknologia omiaan kehitetään paikallisia valmistuksen ja käyttöönoton kapasiteettia. Lisääminen EU:n tuki kehittämisen CSP MENA-alueella on siis asianmukaisesti sitä pidetä tärkeänä osana aloitteita, joilla tuetaan demokraattisia uudistuksia ja kehittämään molempia osapuolia hyödyttävä kumppanuus Euroopan ja eteläisen Välimeren maihin. Toivomme, että tämä mietintö antaa hyödyllinen panos nykyiseen keskusteluun, ja tulee olemaan ajoissa osallistua politiikan kehittämiseen Euroopassa ja MENA-alueella.

Puolesta EASAC haluan ilmaista vilpittömät kiitokseni työryhmän jäseniä heidän asiantuntemuksensa, aikaa ja maksut, sekä työryhmän puheenjohtaja, professori Robert Pitz-Paal sekä Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR), ja Hänen johdolla tutkimuksen. Haluaisin mainita erityisesti arvostamme osallistuminen työryhmän jäsenet nimittää Egyptin ja Israelin Academies joka antoi meille arvokasta tietoa CSP kehitystä MENA-alueella. Lisäksi olemme erittäin kiitollisia tulot muiden asiantuntijoiden esitelmiä ja työryhmä, jotta organisaatiot ja yksityishenkilöt, jotka toimittivat tietoja ilmoittaa tutkimuksen ja järjestöt - ENEA (Italian kansallinen virasto uudet teknologiat, energiatehokkuuteen ja Kestävä talouskehitys), Italiassa, Centro de Investigaciones Energeticas Medioambientales y Tecnologicas (CIEMAT) Espanjassa ja DLR Saksassa ja Espanjassa - joka isännöi työryhmän kokouksiin. Lopuksi Olen tyytyväinen voidessani todeta, ja lausua kiitoksemme, taloudellisen tuen yritykselle tutkimuksen InterAcademy paneeli, maailmanlaajuinen verkosto tiedeakatemioiden.

Professori Sir Brian Heap EASAC presidentti

Yhteenveto

Keskittäminen aurinkoenergia (CSP) rinnan valoenergian kuin kaupallisesti saatavilla olevien uusiutuvien energialähteiden tekniikka kykenee valjastaa valtava aurinko resurssi Etelä-Euroopassa, Lähi-idän ja Pohjois-Afrikan (MENA-alue), ja muualla. Vuonna CSP korkean lämpötilan lämmönlähde on luotu keskittämällä auringonsäteet tuottaa sähköä termodynaaminen sykli. Tutkimus Euroopan akatemioiden Science Advisory neuvosto on tutkinut nykytilaa ja kehittämishaasteita CSP ja on siis arvioinut mahdollisen panoksen CSP Euroopassa ja MENA-alueella vuoteen 2050, ja tunnistaa toimet, joita tarvitaan, jotta joka edistää toteutua.

Tässä kertomuksessa esitetään yhteenveto tutkimuksen tuloksista ja tarkoituksena on antaa poliittisille päättäjille unionin toimielinten - erityisesti Euroopan komission ja parlamentin - ja poliittisten päättäjien kansallisella tasolla Euroopassa ja MENA-alueella.

On olemassa erilaisia ​​CSP teknologiaa erilaisia ​​etuja ja haittoja, ja CSP kasveja on suunniteltu optimaalisesti vastata paikallisiin ja alueellisiin olosuhteisiin. Maailmanlaajuinen vuonna 2011, 1,3 GW CSP toimivat, ja lisäksi 2,3 GW oli rakenteilla. Tällä hetkellä peruskuorman sähkön CSP sijaitsevat Jos on aurinko resursseja maksaa kaksi tai kolme kertaa, että nykyisistä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvaa teknologiaa ilman hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia. CSP tuotantokustannukset ovat par kanssa aurinkosähkön ja merituulivoiman, mutta ovat huomattavasti kalliimpia kuin maalla tuuli.

Edellyttäen, että kaupallisessa käyttöönotossa CSP kasveja kasvaa edelleen, ja että nämä panostukset liittyvät kestävän tutkimuksen, kehittämisen ja demonstroinnin ohjelmiin, CSP tuottaa kustannussäästöjä 50-60% voidaan kohtuudella olettaa seuraavan 10-15 vuoden aikana. Salliminen joillekin lisääntymisestä fossiilisten polttoaineiden hintojen ja sisällyttäminen kustannusten CO 2-päästöt fossiilisiin tuotantokustannuksiin (hiilidioksidin hinnoittelumekanismien ja/tai vaatimukset asentaa hiilidioksidin talteenotto ja varastointi), on odotettavissa, että CSP tulisi kustannuksiltaan kilpailukykyisiä ja base- kuormitus fossiilisten sukupolven jossain vaiheessa vuosien 2020 ja 2030. Paikoissa ja hyvä aurinko resurssit tässä vaiheessa voidaan saavuttaa aikaisemmin.

CSP kasveja, jotka sisältävät lämpö varastointi ja/tai lisäpoltolla tarjoavat uusia mahdollisuuksia hyötyjen arvoa kilowattituntia että ne tuottavat, sillä ne voivat tarjota dispatchable valtaa auttaa verkko-operaattorin luotettavasti tarjonnan ja kysynnän sekä ylläpitää verkon vakautta. Arvo tämä ominaisuus on yhteydessä erityinen, mutta kasvaa osuus sähkön muuttuvat uusiutuvilla energialähteillä kuten

kuten tuuli-ja aurinkoenergia kasvaa. CSP ja varastointi voi siis tulevaisuudessa tarjota kustannustehokas tapa mahdollistaa sisällytetään merkittäviä avustuksia muuttuvien uusiutuvien energialähteiden käytössä sähkön järjestelmissä.

Ympäristövaikutukset CSP kasvit ovat yleensä alhainen, ja voidaan odottaa edelleen parantaa verrattuna fossiilisia polttoaineita polttaviin teknologioita ajan koska suhteellisen varhaisessa kehitysvaiheessa CSP. Vaikka rakentaminen CSP kasveja on enemmän materiaalia intensiivinen kuin fossiilisia hiilivoimaloita, tarvittavat materiaalit ovat pääosin yleisesti saatavilla ja helposti kierrätettäviä, materiaalit, kuten teräs, betoni ja lasi. Kun otetaan huomioon, todennäköisesti asemointi CSP kasvien kuivilla alueilla, niiden käyttö veden, erityisesti jäähdytykseen, on kysymys osoittaa tarvetta parantaa suorituskykyä ilman jäähdytysjärjestelmissä.

Auringon voimavara Etelä-Euroopassa on sellainen, että CSP voisi antaa hyödyllisen panoksen saavuttamiseksi Euroopan tavoite nolla hiiltä sähköverkko vuoteen 2050 mennessä. Solar resursseja MENA-alueella ovat vielä parempia, ja paljon suurempia. Kun CSP saavuttaa kustannus tasavertaisina fossiilisia käyttävä sukupolvi, nämä resurssit on mahdollista muuttaa järjestelmää sähköntuotannon Euroopassa ja MENA-alueella.

Noin puolet odotettavissa vähennyksiä CSP tuottavan kustannusten odotetaan kehittyvän teknologian, ja toinen puoli mittakaavaetuja ja tuotanto. Hyvin suunniteltu kannustinjärjestelmiä tarvitaan, jotka heijastavat todellista aikariippuvat arvo sukupolven niin, että CSP kasveja asianmukaisesti suunniteltu, ja joka tehokkaasti ajaa tutkimus-ja kehittämistoimintaa. Kokonaismäärä kannustimet, joita tarvitaan saavuttamaan kustannussäästöjä pariteetti riippuu ratkaisevasti siitä, kuinka nopeasti kustannusten pienentämiseksi kapasiteetin kasvaessa. Kannustinjärjestelmät on varmistettava, että kustannusten tiedot ovat saatavilla siten, että oppiminen korko, ja sen taustalla olevat kuljettajat, voidaan todeta ja seurata, ja siten energiastrategiat ja kannustinjärjestelmät voidaan säätää tarpeen mukaan. Huomattavia investointeja tarvitaan myös siirron infrastruktuuriin, kuten High Voltage Direct Current yhteyksiä MENA-alueella ja Euroopassa, jos huomattavia määriä CSP sähköä on tarkoitus viedä MENA maista Eurooppaan.

Kehitys CSP MENA-alueella on mahdollisesti merkittävä osa aloitteista tukea vähäpäästöisen taloudellisen kehityksen ja poliittisen kehityksen alueella heijastuvat Barcelonan prosessiin, Deauville kumppanuus jne. CSP teknologiat (toisin kuin joidenkin muiden uusiutuvien energiateknologioiden) eivät sovellu runsaasti paikallista suoritteita, hyvin sovitettu valmiuksia työvoiman ja teollisuuden alueella.

Koska nopeasti kasvava sähkön kysyntä MENA maissa paljon sähkön CSP kasvien MENA alueella lyhyellä ja keskipitkällä ajassa voi ja pitäisi voida olettaa käytettävän paikallisesti sijaan viedään Eurooppaan, jolloin vältetään rakentamisen Fossiilisten polttavan kapasiteetti MENA-alueella. Rahoitusjärjestelyt, ja niihin poliittinen yhteisymmärrys EU:n ja MENA maissa tarvitaan, jotta nämä lyhyen ja keskipitkän ajassa kehitykseen. Ilman taloudellista sitoutumistaan ​​järjestyksessä miljardeja euroja Euroopasta, uusiutuvien energiateknologioiden lukien tilasto tuskin kehittää nopeasti MENA-alueella.

Haasteena on tehdä koordinoidusti käsitellään samanaikaisesti eri pullonkaulat (investoinnin turvaaminen, energiapolitiikka kannustimia, tutkimusta ja kehitystä (T & K), jne.), sekä määrittämään vaihtoehtoja, jotka vähentävät esteitä muille toimijoille (valmistajat, rahoitusyhtiöt, jne.). Tätä varten muutosprosessi olisi määriteltävä, joka käsittelee teknisiä, poliittisia ja sosiaalis-taloudelliset tekijät saavuttamiseksi tarpeen ottaminen EU-ja MENA energiajärjestelmiä ja vahvistaa niitä uusiutuvien vaihtoehtojen MENA-alueella. Yhteisrahoitus ja yhteisrahoituksen vaihtoehtoja CSP MENA-alueella olisi kehitettävä EU huomattavassa laajuudessa osana naapuruuspolitiikkaa.

Kannustinjärjestelmät Euroopassa ja MENA maissa olisi heijastettava todellista arvoa sähköä verkkoon tehokkaasti edistävät T & K, sekä varmistaa avoimuus hintatietoja. T & k-toiminta tulisi rahoittaa EU:n ja kansallisella tasolla täydentävät kaupallisesti rahoittanut tutkimusta. Rahoitusjärjestelyt olisi varmistettava, että markkinoiden realiteetit ovat vauhdittaa T & K, ja että uusi teknologia voi edetä nopeasti laboratorion kautta pilotti-ja esittelyhankkeet asteikot, kaupallisen sovelluksen.

Lisäksi järjestelmä-simulaatiotutkimuksia olisi tehtävä tarkastella vuorovaikutuksen vaikutukset eri osaketta uusiutuvien energialähteiden EU-MENA ja EU-MENA tasolla vallan järjestelmäintegraation. Ymmärtäminen näistä tutkimuksista sekä tiedot oppimista hinnat CSP-ja aurinkosähkön teknologia, olisi käytettävä ohjaamaan kehitystä optimaalisinta hyödyntää aurinko resursseja.

Valmiuksien aloitteet olisi toteutettava kestävän kasvun edellyttämä teknologinen osaaminen asianomaisissa maissa ja alueilla. Tällaisia ​​aloitteita voivat olla kehittää kansainvälisiä verkostoja yliopistojen ja teollisuuden yrityksille ja ohjelmia teknologian siirtoa tutkimuksesta teollisuuteen.

1 Johdanto

Tässä kertomuksessa esitetään yhteenveto havainnoista ja suosituksia tutkimuksen keskittyä aurinkoenergia (CSP) Euroopan akatemioiden Science Advisory neuvoston (EASAC). Vuonna keskittynyt aurinkoenergia (kutsutaan myös termisen aurinkosähkön) korkean lämpötilan lämmönlähde on luotu keskittämällä auringonsäteet tuottaa sähköä termodynaaminen sykli. Työssä on tutkittu mahdollisen panoksen CSP Euroopassa, Lähi-idän ja Pohjois-Afrikan (MENA-alue) vuosina 2050 ja tieteellistä ja teknistä kehitystä, joka vaaditaan Näiden mahdollisuuksien hyödyntäminen.

Koska energia on auringon säteet putoaminen Etelä-Euroopassa ja MENA-alueella, ja nykytekniikalla CSP voi tuottaa yli 100 kertaa nykyinen sähkönkulutus Euroopan ja MENA-alueella. Mutta vaikka noin 350 MW CSP kasveja asennettiin Kaliforniassa Yhdysvalloissa 1980-luvun puolivälissä, on ollut käytännössä mitään kaupallista kehitystä CSP Euroopassa ja MENA-alueella viime vuosiin asti, jolloin"feed-in-tariffeja, joilla kannustetaan CSP maissa kuten Espanjassa ovat aiheuttaneet nopean kasvun käyttöönoton kaupallisen CSP kasveja. Noin 1300 MW CSP tehtaan ovat nyt toiminnassa ja 2300 MW rakenteilla yli kymmenestä eri maasta ympäri maailmaa. Tutkimus-ja kokeelliset tilat tilasto on toiminut Euroopassa jo yli 20 vuotta.

Useita tutkimuksia, ja etenemissuunnitelmia, CSP ovat saatavilla tänään. Useimmissa tapauksissa he kuvitella vahva rooli ja osuus varmennepalvelun Euroopan ja MENA alueen sähkömarkkinat tulevaisuudessa, erityisesti vuoden 2030 jälkeen. Tämä tutkimus kriittisesti tarkastellaan nykyiseen työhön ja kuvaa tieteellistä yksimielisyyttä ja-näkymiin tämän tekniikan. Siinä esitetään myös tärkeimmät ratkaisematta olevat kysymykset ja jossa tiedon puutteet on paikattava varten tilasto tarjoama potentiaali voitaisiin edistää Euroopassa, ja MENA-alueella. Näiden tulosten perusteella, tutkimuksessa esitetään suosituksia siitä, miten voidaan parantaa kansallisten ja eurooppalaisten tukiohjelmien tilasto kehittämistä ja käyttöönottoa.

Erityiset tavoitteet Tutkimuksen ovat olleet seuraavat:

(1) tarkastelemaan nykytilaa CSP ja tunnistamaan teknologisen kehityksen ja tutkimukseen ja kehitykseen (T & K) saavuttamiseen tarvitaan luotettava toiminta ja kustannukset kilpailukykyä fossiilisia polttoaineita sähköntuotannossa;

(2) pohtimaan, miten asiat liittyvät epäsäännöllisyyden CSP sähköntuotannon vuoksi päiväohjelma Auringonsäteilyn ja mahdollisuudet pilvisellä säällä voidaan parhaiten käsitellä;

(3) tunnistaa ympäristövaikutusten ja infrastruktuurin vaatimukset CSP ja kommentoida merkityksellisyyden suhteessa muihin vaihtoehtoihin sähkön tarjontaa, ja siten

(4) kehittää ottaen voitaisiinko CSP sijaitsevat Euroopassa, Lähi-idän ja Pohjois-Afrikka voisi tehdä energialähteiden kyseisillä alueilla 2020 ja 2050.

Tässä raportissa keskitytään pääasiassa sähköntuotantoa CSP, mutta tunnustetaan, että on olemassa muita potentiaalisesti merkittäviä"tuotteita"peräisin CSP kuten prosessihöyryä teollisuudelle, suolanpoiston vaihtoehtoisen energian kantajia, kuten vedyn ja synteesikaasun ja puhdistus veden tarvikkeita. Vaikka ei keskusteltu yksityiskohtaisesti, paljon siitä, mikä on esitetty tässä raportissa kehittämisestä CSP teknologian ja talouden on merkitystä myös näiden vaihtoehtoisten sovellusten CSP.

Tutkimus on jatkoa edellisestä EASAC tutkimus Euroopan sähköverkon"Transforming Euroopan Electricity Supply - Infrastruktuuri strategia luotettava, uusiutuvat ja Secure Power System"(http://www.easac.eu/fileadmin/PDFs/reports statements/Transforming.pdf), jossa tarkastellaan vaaditut kehitystä verkon suunnittelun, toiminnan ja infrastruktuuria, jotta integrointi merkittävää panosta uusiutuvien energialähteiden kuten CSP.

Tutkimus toteutettiin kesäkuusta 2010 syyskuuhun 2011 työryhmän (jonka jäsenyys on lueteltu liitteessä 1) asiantuntijoista koostuva nimeämien EASAC jäsen akatemioiden ja akatemioiden Egyptin ja Israelin, ja sen puheenjohtajana toimii professori Robert Pitz-Paal sekä Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR) Saksassa. Työryhmän jäsenyys on suunniteltu vastaamaan asianmukaisesti laaja leviäminen asiantuntemusta, jotkut jäsenet työskentelevät aktiivisesti CSP kehityksestä, toisilla enemmän yleiskatsaus tieteen, tekniikan ja talouden energiateknologioiden. Sitä pidettiin tärkeänä on edustajia maiden MENA-alueella, joten osallistuminen ehdokkaita Egyptin ja Israelin Academies on ollut erittäin tervetullut.

Työryhmä kokoontui neljä kertaa, Espanjassa, Italiassa ja Saksassa, kun näyttöä kutsuttujen asiantuntijoiden, vierailevat T & K-ja kaupalliset CSP tilat (yksityiskohdat liitteessä 1) ja keskustelemalla ja jalostus havainnot ja suositukset sekä myöhemmin mietinnön tekstissä. Avoin haku tulojen ja näyttöä myös. Työryhmän lopullisen Mietintöluonnos kohteeksi EASAC tiukka vertaisarvioinnin ennen viimeistelyä ja julkaistaan ​​marraskuussa 2011.

Sen jälkeen luku yhteenveto politiikan ja nykytilaa CSP ja niihin lämpöenergian varastoinnin teknologiat on kuvattu luvuissa 3 ja 4. Luku 5 jälkeen käsitellään taloudellisia CSP, huomioon voidaan vähentää ja seurauksena määräajat kustannuskilpailukykyä ja arvo CSP säilytys-ja/tai lisäpoltto

sähkömarkkinoilla. Ympäristövaikutukset CSP arvioidaan luvussa 6 ennen tarkastellaan mahdollisuutta tuleva osuus CSP Euroopassa ja MENA-alueella esitetään 7 luvussa. Päätelmät ja suositukset perässä, bibliografian viitteet tiedottaa tämän kertomuksen ja liitteet tarjoavat tukea yksityiskohtaisesti, ja sanasto on liitteessä 2.

2 Poliittinen tausta

Tavoitteet tutkimuksessa laadittiin osana nykyisiä energiaan liittyviä politiikkoja ja ratkaisematta olevien kysymysten osalta toteuttamisessa politiikan tavoitteita ja kehittää tulevaisuuden energiapolitiikkaa ja strategioita Euroopassa ja MENA-alueella.

EU on perustanut kunnianhimoiset energia-ja ilmastonmuutokseen liittyvät tavoitteet. EU:n vuodelle 2020 sisältävät 20% vähentää kasvihuonekaasupäästöjä (nousee 30%, jos kansainvälinen olosuhteet ovat oikeat) ja lisätä uusiutuvien energialähteiden osuutta 20%:iin (Euroopan komissio, 2007, 2009, 2010). Pidemmällä aikavälillä duttu huomattavasti vähentää hiilen energiahuollon, jossa tavoitteeksi vähentää EU:n kasvihuonekaasujen päästöjä 80-95% verrattuna vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Uudelleen vahvistivat Eurooppa-neuvostossa helmikuussa 2011, saavuttaminen edellyttää EU:n sähköstä järjestelmä saavuttaa pääasiallisesti nollannen kasvihuonekaasupäästöjä vuoteen 2050 mennessä (Euroopan komissio, 2011). Keskeisiä tavoitteita EU:n energiapolitiikan - toimitusvarmuus, kilpailukyky ja kestävyys - on säädetty Lissabonin sopimuksessa (EU, 2007).

Uusiutuvat energialähteet odotetaan olevan tärkeä rooli pyrittäessä näihin pidemmän aikavälin tavoitteita, vaikka vielä suhteellisista osuuksista yksittäisten teknologioiden kuten tilasto ei ole vahvistettu."Energian tiekarttaa 2050-valmistelevat parhaillaan Euroopan komissio, joka tutkii erilaisia ​​skenaarioita energiavalikoimasta vuoden 2050 tavoitteet ja kysynnän muutoksiin malleja, esimerkiksi koska mahdollisen huomattavasti enemmän sähkön kysynnän sähköautot (Euroopan komissio, 2011b).

Kuitenkin edistyksen kartoittamiseksi, äskettäin komission tiedonanto (Euroopan komissio, 2010) totesi,"nykyisen [energia] strategiana on tällä hetkellä todennäköisesti saavuta kaikille 2020 tavoitteet, ja se on täysin riittämätön pitkän aikavälin haasteisiin". Se korostaa vakavia puutteita toimitus, ja viivästyksiin sijoituksia ja teknologian kehitykseen.

Euroopan"strateginen energiateknologiasuunnitelma (SET-suunnitelma)"kehitettiin vuonna 2007 nopeuttamaan vähähiilisten teknologioiden (Euroopan komissio, 2007b), ja sittemmin vahvisti EU valossa tekemästä toisen strategisen energiakatsauksen (Euroopan komissio, 2008) että

EU jatkaa luottaa perinteisen energiateknologiaan, ellei radikaalia muutosta asenteemme ja investointien painopisteet energiajärjestelmään."Siinä kuvataan,"... visio Euroopasta on maailmassa johtavassa asemassa sellaisessa puhtaiden, tehokkaiden ja vähän hiilidioksidipäästöjä aiheuttavan energiateknologian kuin hyvinvoinnin veturiksi ja keskeiseksi kasvun ja työllisyyden."On huomattava, että"laajentaminen Euroopan johtavan energiatekniikan ja

innovaatio"on myös yksi viidestä keskeisiä painopisteitä EU:n nyttemmin muotoiltu energiastrategia (Euroopan komissio, 2010).

Seven"etenemissuunnitelmat"on siis kehitetty Euroopan komissio, jossa esitetään suunnitelmat tutkimusta, kehittämistä ja esittelyä varten vuoteen 2020 saakka. Yksi niistä koskee aurinkoenergian (CSP ja aurinkosähkö), jossa todetaan pyrkimys tuottaa 3% EU:n sähköstä tuotetaan CSP vuoteen 2020 mennessä ja vähintään 10% vuoteen 2030 mennessä yhteistyössä aloitteiden MENA-alueella mahdollistaa merkittäviä investointeja CSP. Eurooppalaiset teollisuusaloitteet, joista yksi CSP (ESTELA, 2010) on perustettu koordinoimaan toimintaa Euroopassa ja ehdottamaan konkreettisia toimia kaudella 2010-2020 toteuttaa suunnitelmissa. Maailmanlaajuisella tasolla, Kansainvälinen energiajärjestö IEA on laatinut Technology Roadmap CSP (IEA, 2010B), jossa hankkeita CSP voisi toimittaa yli 10% maailman sähköstä vuoteen 2050 mennessä, ja jossa yksilöidään keskeiset toimia tarvitaan hallitusten jos osuus on toteutua.

Tämä tutkimus on kriittisesti tarkastellut näitä etenemissuunnitelmat ja suunnitelmat CSP, ja katsoin vuoden 2020 jälkeen sen pitkän aikavälin mahdollisuuksia ja T & K on 2050.

EU:n energiastrategiassa määritellään myös vahvojen kansainvälisten kumppanuuksien, erityisesti naapurimaiden, kuten ensisijaisena (Euroopan komissio, 2010). Se sisältää toimia integroida energiamarkkinoihin ja sääntelykehysten naapurimaiden kanssa sekä käynnistetään merkittävä yhteistyö Afrikan kanssa energia-aloitteista. Samanaikaisesti"Välimeren unioni"perustettiin vuonna 2008 (kehitys Barcelonan prosessin käynnisti vuonna 1995), joka on käynnistänyt"Välimeren Solar Plan"keskeisenä aloitteena. Päätavoitteena Välimeren Solar Plan kehittäminen 20 GW uusiutuvan sähkön kapasiteettia vuoteen 2020 mennessä on etelässä ja idässä Välimeren sekä tarvittavia perusrakenteita sähköyhteyshankkeet Eurooppaan (Resurssit ja logistiikka, 2010).

Energian kysyntä kasvaa nopeasti näissä Välimeren maissa, joka kasvoi kolminkertaiseksi vuosina 1980 ja 2005 sekä vielä kaksinkertaistuvan on odotettavissa vuoteen 2020 mennessä (Resources ja logistiikka, 2010). Nousevat energian kysynnän ajetaan nopea väestönkasvu, kaupungistuminen ja kasvava energiankulutus henkilöä kohti. Kuitenkin tulot ovat alhaiset verrattuna Eurooppaan. Uusiutuvat energialähteet ovat tähän mennessä melko vähän osuus sähkön tarvikkeita alueella, ja joitakin poikkeuksia (esim. Algeria, Marokko ja Tunisia) on vain heikkoja sähköverkon yhteenliittämisen

koko alueella ja Euroopassa. Kolme aurinkopaneelin CCGT kasveja, perustuvat osittain CSP teknologiaan, toimivat Marokossa, Algeriassa ja Egyptissä, ja noin 15 CSP kasveja suunnitellaan (CSP Tänään, 2010).

Toukokuussa 2011 vastaavat poliittiset levottomuudet MENA alueella, G8 käynnisti"Deauville kumppanuuden tavoitteena on tukea demokraattisia uudistuksia ja kehittää taloudellinen kehys kestävälle

ja osallistava kasvu alueella (G8, 2011). Kehitys aurinkoenergian on erityisesti yksilöityjen G8 ilmoituksen aloitteen tukea. Euroopan komissio on määritellyt"EU:n eteläisen Välimeren Energy Partnership", keskittyy uusiutuvan energian kehittämiseen, koska osa sen kumppanuuden strategia, jolla tuetaan demokraattisia uudistuksia ja lisätä hyvinvointia MENA-alueella (Eurooppa

Komissio 2011c, 2011d).

3 CSP tekniikat ja niiden kehitys

3,1 perusajatus

Auringon säteily saapuu Maan pinnalla on melko hajanaista energialähde. Fotonien käsittää auringon säteily voidaan muuttaa suoraan sähköä aurinkosähkö laitteita, tai, CSP, auringon säteily kuumentaa nestettä, jota käytetään kuljettamaan termodynaaminen ajan. Jälkimmäisessä tapauksessa, pitoisuus auringonvalon käyttäen peilit tai optisesta on tarpeen aikaansaada riittävän suuri energia tiheys ja lämpötila. Erilaisia ​​strategioita on hyväksytty kokoamiseen ja syömällä aurinkoenergian CSP teknologioita, jolloin pitoisuudet 25-3000 kertaa intensiteetti auringonvalossa.

Keskittäminen järjestelmät (joita joskus käytetään myös aurinkosähkö laitteita) voi vain käyttää suoran säteilyn ja sovelletaan siten, joilla on muutamia pilviä. Vuonna samea tai pölyisillä alueilla, aurinkosähkö teknologia (ilman pitoisuus) on todennäköisesti parempi.

CSP laitos koostuu neljästä tärkeimmästä ala-järjestelmiä esitetään kaavamaisesti kuvassa 3.1:keskittyvä järjestelmä, aurinko vastaanotin, varastointi-ja/tai lisäpolttoainetta (merkintä"back-up järjestelmä"kuvassa) ja teho lohko. Ne liittyvät toisiinsa säteilyn siirron tai nesteen kuljetuksen. Auringon vastaanotin imee keskittynyt aurinkoenergiaa ja siirtää sen lämmönsiirtonesteenä. Sitten lämmönsiirtoneste käytetään tuottamaan korkean lämpötilan lämpöä virtaa lohko-ja/tai varastoida auringon lämpöä kuumassa varastosäiliöön. Lämmönkeruuputkeen aurinko-alan ja tehon lohkon työväliaine voivat olla samoja, kuin CSP kasvin käyttäen suoraa höyryntuotantoon.

3.2 Neljä tilasto tekniikka perheet

Kuten kuvassa 3.2 on neljä CSP teknologiaa perheitä, jotka voidaan luokitella sen mukaan, miten ne keskittyvät auringon säteet ja vastaanotin teknologiaa. Järjestelmissä, joissa linjan painopiste (Parabolinen Kaukalon ja Linear Fresnel) peilit seurata auringon pitkin yhdellä akselilla. Näissä ja pisteen tarkennus (Tower ja Parabolinen lautasen), peilit seurata auringon kahdella akselilla. Vastaanotin voidaan kiinnittää, kuten Linear Fresnel ja Tower järjestelmiin tai mobiili kuten Parabolinen Kaukalon ja lautasen Stirling järjestelmiä. Luvut 3.3-3.6 tarjoavat kuvia aurinko vastaanottimien kunkin teknologian.

CSP-tekniikka perheet eroavat siinä, miten ne keskittävät auringon säteilyä, joka vaikuttaa voimakkaasti niiden yleistä tehokkuutta. Paras vuotuinen optisen tehon (noin 90%) kohdalla saavutetaan parabolinen astian koska rikastamon akseli on aina yhdensuuntaisesti auringon säteitä. Pahin (noin 50%) on havaittu lineaarinen Fresnel järjestelmien huonon suorituskyvyn ('kosini vaikutus) aamulla ja illalla. Väliarvot (65-75%) on saatu parabolinen läpi ja torni järjestelmiä. Jokaisen perheen todellinen tehokkuus vaihtelee sijainnin, kellonaika ja vuodenaika.

Jokaisessa perheessä eri vaihtoehtoja olemassa lämmönkeruunesteen, varastointi teknologian ja termodynaamiset aikana. Synteettistä öljyä ja kylläistä höyryä käytetään nykyisin lämmönsiirtonesteet kaupallisissa laitoksissa, kun taas sula suola ja tulistetun höyryn tulevat markkinoille. Käyttämällä ilmaa (ympäristön paineessa tai paineistetun) ja muut paineistettua kaasua (esim., CO 2 ja N-2) on kehitteillä, kun taas heliumia tai happea käytetään Stirling-moottorin käytetään parabolisen lautasen järjestelmissä. Liquid sula suola on ainoa kaupallinen vaihtoehto tänään varastointiin pitkiä (noin tuntia) aikaa, jolloin sähkön tuotanto vastaamaan paremmin kysyntää. Höyryä käytetään myös lyhyen aikaa (vähemmän kuin 1 tunti) varastointia. Termodynaamiset syklit

Kuva 3.1 Keskeiset Komponenttien ja järjestelmien CSP laitoksen, mukaan lukien varastointi.

6


Line tarkennuspisteen tarkennus

Kuva 3.2 Neljä CSP tekniikka perheet (jälkeen IEA, 2010B). TARKENNUSTYYPPI

6

Vastaanottimen kiinteä

Paikallaan, että pysyy mekaanisesti riippumaton keskittyä järjestelmän. Saavutettavissa käyttölämpötila riippuu pitoisuuden suhteen.

 

Seuranta/kohdistettu6

Vastaanotin liikkuu yhdessä keskittyy järjestelmässä. Mobile vastaanottimet keräävät enemmän säteilyä energiaa kuin vastaava kiinteä vastaanottimia.

 

 

Kuva 3.3 Solar vastaanotin Linear Fresnel tekniikka (DLR, Markus Steur).

6

Kuva 3.4 Gemasolar tehdas Torresol Energy Andalusiassa, Espanjassa (Torresol Energy).

7

Kuva 3.5 Solar vastaanotin alimmat tekniikka (DLR, Markus Steur).

6

Tällä hetkellä höyry Rankinen syklit, ja Stirling syklit paraboliset lautasen keskittimet. Brayton syklit on kehitteillä, jotka kaasuturbiinin ohjaa paineistetun kaasun kuumennetaan aurinkoenergian keräilijän. Yhdistelmä Brayton sykli, joka syöttää sen hukkalämpöä pohjaamatta Rankine syklin (joita usein kutsutaan kombiprosessi) lupaa paras tehokkuus ja siten suurin sähköteho neliömetriä kohden kollektori kentän.

Kuva 3.6 Parabolinen lautasantenni (DLR, Markus Steur).

7

3.3 Nykyinen suorituskyky ja kehityksen tilaa

Nykyinen suorituskyky neljä CSP tekniikan perheiden on esitetty yhteenvetona taulukossa 3.1. Katsoo aallonpohjasta kasvit ovat rutiinia kaupallisissa sovelluksissa, torni kasvit ovat parhaillaan siirtymistä kaupallinen sovellus, ja lineaarinen Fresnel ja paraboliset ruokia ovat mielenosoituksen vaiheessa, eivätkä ole vielä saavuttaneet suuren mittakaavan kaupallinen sovellus. Kaikissa tapauksissa, uuden tekniikan valinnat ovat eri kehitysvaiheissa kuten jäljempänä.

Veden kulutus jäähdytykseen on potentiaalia olla jonkin verran pienempi (noin 2 m 3/MWh) ja torni tekniikoita, koska ne paremmat mahdollisuudet tehokkuus kasvaa kuin paraboliset kaukalot ja lineaarinen Fresnel järjestelmiä. Kääntäen, alempi tehokkuudet lineaarisen Fresnelin on taipumus aiheuttaa veden kulutus yläpäähän alueen esitetty taulukossa.

Kuiva jäähdytys vähentää huomattavasti veden kulutusta ja rajoitettu vaikutus voimalaitosten tehokkuuden ja tuotantokustannukset. Saat 100 MW läpi laitoksen hyväksyminen kuiva jäähdytyksen sijaan märkä jäähdytys vähentää veden

Taulukko 3.1 Nykyinen suorituskyky CSP teknologian perheiden (mukailtu IEA-2010B)

Tiedot paraboliset kaukalot, lineaarinen Fresnel ja torni ovat kaupallisia kasveja perustuu Rankine syklin ja käyttää synteettistä öljyä tai höyryä lämmönsiirtonesteitä. Tiedot parabolinen ruokia ovat astian-Stirling järjestelmiä.

CSP-tekniikka

Peak auringon sähköä hyötysuhde (%)

Vuotuinen aurinko-ja-sähkön hyötysuhde (%)

Veden kulutus, märkä/kuiva jäähdytys (m 3/MWh)

Parabolinen kaukalot

23-27

15-16

3-4/0.2

Lineaarinen Fresnel järjestelmät

18-22

8-10

3-4/0.2

Towers (Keski-vastaanotin järjestelmät)

20-27

15-17

3-4/0.2

Parabolinen astiat

20-30

20-25

<0,1

Taulukko 3.2 Tekniset vaihtoehdot jokaisen CSP teknologian perhe

CSP-tekniikka

Tekniset valinnat

Parabolinen kaukalot (PT)

PT-öljyä:öljyn HTF ja sulan suolan varastointi

 

PT-SHS:kuumahöyryn kuin HTF

 

PT-MS:sulan suolan Lämmönk ja varastointia

Lineaariset Fresnel-järjestelmien (F)

Fresnel SAS:kylläistä höyryä HTF

 

Fresnel SHS:kuumahöyryn kuin HTF

Tornit (T)

T-SAS:kylläistä höyryä HTF

 

T-SHS:kuumahöyryn kuin HTF

 

T-MS:sulan suolan Lämmönk ja varastointia

 

T-AR:ympäristön paine ilmaa HTF ja Rankine syklin

 

T-GT:paineistettu ilma HTF ja Brayton sykli

 

T-SC:ylikriittinen sykli

 

T-CC:paineistettu ilma HTF ja Kombivoimalaitokset

Parabolinen astiat (DS)

DS:helium Stirling


Kuva 3.7

Vuotuinen aurinko-to-sähköhyötysuhdetta funktiona kehityksen tason.

6

kulutusta noin 93%. Tuottavat tehokkuustappion on 1-3% (suhteessa nimellisteholla). Vuotuinen sähkön pienenee 2-4%, koska 9-25%:n lisäys loistehon liittyvät vaatimukset ylimääräisiä laitteita kuivan jäähdytystä (vaihteluvälit ovat johtua eroista alueen ominaisuudet). Tämän seurauksena, tuottaa kustannukset lisääntyvät 3-7,5% verrattuna vesijäähdytyksellä (jälkeen Turchi, 2010).

Varten neljä CSP tekniikan perheiden tekninen vaihtoehdot (lähinnä erilaisten mukaan lämmönsiirtonesteellä (HTF) käytetään) on lueteltu taulukossa 3.2. Saat paraboliset kaukalot, uutena ylimääräinen vaihtoehto on käyttää paineistettua kaasua lämmönsiirtonesteenä ja sulan suolan varastointiin. Tämä vaihtoehto on hyvin varhaisessa kehitysvaiheessa ja tehokkuus tietoja ei ole vielä saatavilla.

Tekniset vaihtoehdot jokaisen CSP teknologian perhe ei tällä hetkellä ole samalla kehitystasolla. Viisi kehityserot voidaan pitää:

• käsite;

• laboratorio;

• alan tutkimuksen ja kehittämisen

• esittely;

• teollinen/kaupallinen sovellus.

Vuosittain aurinko-to-sähköhyötysuhdetta funktiona kehityksen tason on esitetty graafisesti kuviossa 3,7. Kehitysmahdollisuuksia tehokkuutta tower järjestelmiin (noin 65%) on selvästi esitetty tässä kuviossa. On huomattava, että vaikka parantavia on yleensä vahvan ohjain tuottaa kustannusten vähentämiseksi varten CSP, vaihtoehtoiset strategioita voidaan vähentää kustannuksia, esimerkiksi alentamalla osien keskittää järjestelmän ja auringon-vastaanotin, kuten lineaariset Fresnel-järjestelmissä.

4 Termisen energian varastoinnin teknologiat

4.1 perusajatus

Tunnusomainen piirre keskittää aurinkovoima on ominaista mahdollisuus sisällyttää lämpöenergian varastointia. Tärkein arvo lisäämällä lämpöenergian varastointi on, että se mahdollistaa CSP laitos antaa"dispatchable virtaa", auttaa verkko-operaattorin luotettavasti tarjonnan ja kysynnän.

Jopa optimaalinen tallennuskapasiteetti, riippuen teknologian ja sivuston ominaisuudet, asennus lämpöenergiaa varastointi voi tarjota vaatimaton vähentää kustannuksia kilowattitunnilta tuotetun sähkön, jos sitä käytetään laajentaa tuntia joka päivä, jolloin kasvi tuottaa sähköä. Tämä johtuu siitä, investointi suurempi aurinkoenergian keräilijän kentän ja lämpöenergiaa varastoivaa järjestelmä itsessään voidaan useissa tapauksissa korvata, kun ne voisivat käyttää tehon lohko pidemmäksi aikaa. Näin ollen levelised energiakustannukset (LEC:keskihintaa tuottaa kilowattituntia sähköä otetaan huomioon pääoma-ja käyttökustannukset laitoksen sen käyttöiän aikana) ja CSP tehtaan pienenee koko sen tallennusjärjestelmän nousee, kunnes se saavuttaa vähintään, jonka jälkeen LEC kasvaa. Jos varastointia käytetään vain siirtyä sukupolvelta toiselle ajanjaksolle sähkön hintaa nostetaan, koska lisäkustannukset varastointilaitteet.

Minimointi LEC siten voimakkaasti riippuvainen reunaehdot ja liittyy aluekohtaisten kompromissi välillä koot keräilijä kentän, turbiini-ja tallennusjärjestelmän. Kun varastointi on tarkoitus laajentaa käyttötuntien tehtaan, kuten esimerkiksi Espanjan markkinoilla, tämä minimi on tyypillisesti saavutettu parabolinen aallonpohjasta tehtaan noin 7 tuntia tallennustilaa, ja aurinko torni tehtaan noin 13 tuntia (kuten kuvassa 4.1 Rungon teknologia). Vähintään riippuu kustannukset varastoinnin verrattuna teho estää. Esimerkiksi lämpöenergian varastointi on edullisempi tornissa tehtaan kuviossa 4,1 vuoksi suhteellisen alhaiset erityiset varastointikustannukset saavutetaan käyttämällä sula suoloja sekä tallennusvälineelle ja lämmönsiirtonesteenä. Vähimmäismäärä voi muuttua tulevaisuudessa, koska teknologinen kehitys ja erot suhteellisten kustannusten komponentteja. Optimaalinen tallennuskapasiteetti riippuu myös aikariippuvat arvoa sähkön ja mahdolliset lainsäädännölliset rajoitukset, kuten luvussa 5.

Arvo, joissa lämpöenergiaa varastoivaa riippuu sähköjärjestelmän, johon CSP kasvin syöttää, muun muassa järjestelmän koko, päivittäinen ja kausittainen kysyntää, ja ominaisuudet muihin generaattorien järjestelmässä. Mahdollisesti, lämpö

energian varastointi-ja lisäksi mahdollisuus lisäpolton, jo arvo seuraavat:

• täyttää toiminnalliset tarpeet kuten tasoitukseen lähtö pilvistä päivää ja vastata lyhyen aikavälin kysynnän muutoksiin;

• estää lämmönsiirron nesteet (erityisesti sulan suoloina) jähmettyvän yön yli;

• mahdollistaa sukupolven yli pidemmän aikaa, tai siirtää aikaa sukupolven vastaamaan kysyntään, esimerkiksi illalla, auringonlaskun jälkeen, ja

• auttaa sähköjärjestelmään mahtuu enemmän uusiutuvien energialähteiden kuten tuuli-ja aaltovoiman jotka ovat vähemmän hallittavissa.

Kuva 4.1 Levelised sähköä kustannukset aurinko torni laitoksen kahden säiliön sula suola varastointi Kaliforniassa (USA) (Libby et al, 2009).

7

4.2 Varastointi teknologiat

Perusajatuksena on käyttää lämpöenergiaa varastoivaa laajentaa tunnin sukupolven CSP kasvi on esitetty kuviossa 4.2. CSP kasvi sisältää auringon kenttä, joka on suurempi kuin muutoin tarvittaisiin ajaa höyryturbiinista täydellä kapasiteetilla. Ylimääräinen lämpö aikana aurinkoisempi osa päivän lähetetään varastointia, joita voidaan sitten piirtää myöhemmin päivällä vastata sähkön kysyntä, kun aurinko ei enää paista.

Sen mukaan, missä määrin aurinko-kenttä on ylimitoitettu suhteessa turbiinin kapasiteettia, joissa lämpö varastointikapasiteettia voi ulottua toiminta-aika CSP kasvin muutaman tunnin kuluttua auringonlasku jopa 24 tuntia, pohja-kuormituksella. Tämä

Yli-mitoitus suuruutta"auringon moninkertainen", mikä on suhde todellista kokoa CSP tehtaan aurinko kenttään verrattuna kentän käsialan ruokkia turbiini oli suunnittelupalveluja vertailupisteessä aurinko olosuhteissa, eli kun suora normaali auringon säteilyn saavuttaa maksimi (yleensä noin 1 kW/m 2). Kasvit ilman lämpö varastointi tai lämpöenergian varastointi

suunniteltu siirtämään ajoitus polven sijaan pidentää sen kestoa, on yleensä auringon kerrannaisten on alueella 1,1-1,5, riippuen ensisijaisesti auringonvalon kasvin vastaanottaa ja sen vaihtelu läpi päivä. Kasvit ja varastointi on suunniteltu pidentää sukupolven ehkä aurinko kerrannaisia ​​vaihtelevat jopa 3-4, vastaa perusvoiman toiminnasta.

Kuva 4.2 laajentaminen käyttötunteja on 50 MW CSP laitoksen lämpö varastoinnin seurata kysynnän käyrä normaalin keskikesän päivä Espanjassa. Käyrä johdettu Red Eléctrica de Espaha (2011) sekä CSP kuorma tietokonesimulaatio (https://demanda.ree.es/demandaEng.html)

6

Taulukko 4.1 Termisen energian varastoinnin vaihtoehtoja

Muotoilukonseptin

Heat tallennusvälineitä

Lämpöjohto

Sensible Heat Storage

Two-säiliö:i) suora, ii) epäsuoria

sulaa suolat

Mineraaliöljy

Single-säiliö:i) tharmocline, ii) ositella TES/integroitu höyryn

Special lohko kiinteiden materiaalien

inerttisen täyteaineen kiinteät aineet

Betoni

Solids/hiukkasia

sulaa suolat

Steam

Gas (C02, ilmaa, heliumia, jne.

latentti Storage

Erikoislaitteet paljon PCMs

3Hase-muutos aineet (PCMsJ

Steam

Kemikaalivarasto

Erikoislaitteet therrmo-kemiallisten tuotteiden

Therino-kemiallisten tuotteiden ja ratkaisujen

Various


On olemassa useita tekniikoita ja kokoonpanoja, jotka voidaan käyttää lämpöenergiaa varastoivaa, kuten esitetään taulukossa 4,1 (katso esim. Libby et ai., 2009). Vaihtoehdot esitetään taulukossa 4.1 ovat eri tasoilla kehittämisen ja sopivaa yhdistelmää riippuu tarvittava lämpö tallennuskapasiteetin ja CSP tekniikka (parabolinen aallonpohjasta, torni, jne.). On huomattava, että lämpöenergiaa varastoivaa järjestelmissä ei vielä ole osoitettu parabolinen astioita, jotka voivat rajoittaa niiden kykyä kilpailla aurinkoenergian.

Varastoinnin Yleisimmin käytetty kaupallisissa, parabolinen läpi kasvit käyttää kahden säiliön, epäsuora varastoinnin lähestymistapa (kuvio 4.3a), jossa termisen öljyn syntyneen aurinkoenergian keräilijän voidaan suunnata lämmönvaihtimeen, jossa se siirtää lämmön lämmönvarastointivälineen - sulaa suolaa

(Yleensä natrium-ja kalium-nitraatit). Kuuma suola voidaan sen jälkeen käyttää kuumentamaan termisen öljyn sijasta auringon kentän.

Vaihtoehtoinen kahden säiliön järjestelmä käyttää suoraan varastointiin, jossa auringon kentän työväliaine toimii myös tallennusvälineen (kuvio 4.3b), poistaen tarpeen lämmönvaihtimen, ja siten vähentää kustannuksia ja lisää tehokkuutta. Tekninen toteutettavuus Tämän vaihtoehdon on osoitettu termisen öljyn parabolinen aallonpohjasta laitos (SEGS-1 tehdas Kaliforniassa), ja sulaa suolat parabolinen aallonpohjasta koelaitos (ARCHIMEDE tehdas Sisilia, Italia) ja Keski-vastaanotin kasvit (SolarTwo tehdas Kaliforniassa ja Gemasolar tehdas Espanjassa). Käytännössä suora varastointia käyttäen terminen öljy rajoittuu toimii lämpötiloissa alle 400°C, jonka terminen stabiilisuus öljy-ja pienen kapasiteetin järjestelmissä, koska tulipalovaaran liittyvä

6

Kuvio 4.3a Kahden säiliön epäsuora lämpöenergiaa varastoivaa järjestelmä, jossa lämmönsiirto neste toimii auringon alalla on kytketty avulla välituotteen lämmönvaihtimen eri lämmönvarastointivälineen.

5

Kuva 4.3b Kahden tankin suoran varastoinnin järjestelmä, jossa samaa nestettä toimii lämmönsiirtonesteenä ja lämmönvarastointivälineen

5

Kuvio 4.3c Single-säiliö, jossa on kerrostuminen indusoida eristävä väliseinä muodostuu erityisen aineen keskipainoista (tiheys) välillä kuuman sulan suolan vyöhyke 530 ° C:ssa ja kylmä sulan suolan alueella 290 ° C.

33

Kuvio 4.3d Single-säiliö, jossa on kerrostuminen aiheuttama luonnollisen kierrätyksen sulan suoloja (MS), osaksi upotettu höyrynkehitin, missä rajallinen raja-alueen lämpötilan gradientti vuorovaikutuksessa kuuman MS-alueelle 550 ° C ja kylmää MS alueella 290 ° C. Kaasua lämmittimen MS saadaan tuki auringon kentän poissa ollessa auringon säteilyn.


jossa on laitettu suuria määriä kuumaa öljyä. Sula suolat ovat osoittautuneet toimia lämpötiloissa jopa 570 ° C, vähentämällä suolan tarvitaan, mutta pitkäaikainen kokemus luotettavuuden käsite ei ole vielä saatavilla.

Yhden säiliön järjestelmiä on kehitteillä käyttäen harppauskerroksen tai kerrostuneisuuden (kuva 4.3c ja 4.3d), mahdollisesti ansiosta osa kustannusten alentaminen. Harppauskerroksen varastosäiliöt ovat kokeiltiin käyttäen öljyä väliaine, ja myös kvartsi-hiekan ja soran inertiksi täyteaineeksi. Öljy antaa suuren tehokkuuden ja luotettavuutta, mutta varastoinnin kapasiteettia rajoittaa ympäristönäkökohdat ja, kuten edellä on mainittu, palo liittyvät vaarat laitettu suuria määriä kuumaa öljyä. Käyttö inertti täyteaine voi hajota harppauskerroksen, pienentävät kapasiteetti ja vaaditaan usein regenerointi lämpötilaprofiili säiliön sisällä.

Kaksi lähestymistapoja yhdellä tankkauksella järjestelmä kerrostuneisuus ovat kehitteillä:

• Single-säiliö, jossa ositusta aiheuttama eristävä, liikkuu vaakasuoraan seinään sisälle säiliöön, jolla kuuma suola yläpuolella, ja kylmä suola alla (kuva 4.3c). Cold suola pumpataan säiliön pohjasta, lämmönvaihtimen läpi, jossa sitä kuumennetaan, ja lähetetään sitten säiliön yläosassa. Latauksen aikana liikkuva seinä liikkuu ylös ja säiliön pohjan kuin määrä, kuuman suolojen nousee säiliön sisäpuolella ja määrällä kylmää suolojen pienenee. Tämä prosessi on päinvastainen, kun säilytetään lämpö käytetään kuljettamaan tehon lohko. Kerrostuneisuus konsepti on patentoitu ja ensimmäinen tehdas tämäntyyppisten innovatiivisen lämpö säilytysjärjestelmä piakkoin käyttöön Espanjassa.

• Single-säiliö, jossa on kerrostuminen indusoida sula suola luonnollisen kierron osaksi upotettu höyrynkehitin, missä rajallinen raja-alueen, jossa on korkean lämpötilan gradientti, liitynnän kuuman suola vyöhykkeen ja kylmän suola vyöhykkeellä (kuvio 4.3d). Kaasun käyttö polttoaineena käytetään lämmittämään sula suola takaisin ylös puuttuessa auringon säteilyn. Tämä innovatiivinen ja halvempaa konsepti on patentoitu. Ensimmäinen pieni prototyyppi on alle mielenosoituksen Italiassa, ja piakkoin toteutetaan tehtailla Italiassa ja Egyptissä.

Vaihtoehtoiset, kehityshäiriöitä ovat esimerkiksi seuraavat:

• käyttö kiinteiden aineiden lämpö-varastointiin, pikemminkin kuin neste, on kokeiltu, ja nyt tarjoavat kaupallisesti perustuu betonin tallennusväline niiden suorituskyky jopa 1 GWh.

• käyttö Tilanmuutosmateriaalit, jotta lämpö varastoinnin sitoutuneena lämpönä on kokeiltu pienessä mittakaavassa (<1 MWh), käyttäen eluenttina seosta, natrium-ja kalium-nitraatit tallentaa latentin lämmön osa lämmöstä, joka vapautuu aikana faasinmuutoksen vedestä, jolloin höyryä. Tämä mahdollistaa lämmön vaihdon avulla lähelle vakiolämpötilassa, joka on välttämätön, kun CSP järjestelmä kehittää höyryä varten turbiinin suoraan auringon alalla. Tilanmuutosmateriaalit on kehitettävä, joilla on korkeampi lämmönjohtavuus ja sopivan sulamispiste. Luontainen haitta on hieman vähentää höyryn lämpötilaa ja painetta, jolloin virta lohko on ajettu-järjestelmään. Lisäksi lämpösisällön varastolla tallentamiseen järkevä osa

sekä energian aikana esilämmityksen vettä ja tulistuskerroin höyryä.

• Terminen varastoinnin avulla lämpö-kemiallisten prosessien on testattu, mutta vain pieniä prototyyppejä, ja kaupallinen tekniikka on jonkin verran matkaa. Pääasiallinen R & D haasteena on tunnistamisen käytännön termo-kemiallisten reaktioiden hyvä stabiilisuus, ja edullinen toimintaolosuhteissa.

Termisen energian varastoinnin järjestelmä voi selittää merkittävän osan koko laitoksen kustannuksista, ja sen suorituskyky voi vaikuttaa toiminnan kustannuksia laitoksen ja arvon sukupolveen. Esimerkiksi tiedot Espanja sisällytetään 7,5 tunnin varastoinnin 50 MW parabolisen läpi kasvit osoittavat, että kasvien investointikustannuksia kasvaa € 210 miljoonan € 330 miljoonaa (joka sisältää myös kustannukset, jotka liittyvät 70% lisäys koon auringon kenttä, joka johtaa 70% suurempi sähköteho järjestelmässä). Termisen energian varastoinnin järjestelmä itsessään maksaa noin € 40 miljoonaa euroa:merkittävä osa on hinta suolaa (tässä tapauksessa € 0,7 kg). Esimerkiksi arviot valmistettu Espanjassa mukaan tuotantokustannukset laskisi perustapauksen noin 20%, kun varastointi ja lisäpolttoainetta sisältyvät. Tästä kustannusten alentaminen, noin puolet johtuu varastoon, joten tuottaa vähentää kustannuksia noin 10% voi liittyä tallennustilan lisäämiseen kaukalo tehtaan laajentamisesta käyttötuntia. Enemmän vaikutusta voidaan mahdollistaa tilasto laitoksen antamaan dispatchable sukupolvelle käsitellään seuraavassa luvussa.

10-vuotisen tutkimuksen ja teknologian kehittämisen toteutussuunnitelma on perustettu tilasto-ohjelman, joka sisältää kehittäminen Termisen energian varastoinnin teknologiat (IEA, 2010B). Sen tarkoituksena on arvioida ja parantaa lämpö energianvarastointijärjestelmää jokaisen CSP teknologian ja alentaa kustannuksia jopa 50% yhdistämällä vähitellen sekä läpimurto kehitystä. Keskeinen tavoitteena on lisätä varastointia lämpötilassa ja siten energian määrä tallennetaan tietyn määrän, mikä johtaa pienempiin varastointimäärien ja siten alentaa kustannuksia.

Taulukko 4.2 Vertailu tallennustiheys ja kustannukset odotukset teknologian lämmönvarauskyky (DLR, 2011)

Säilytyslokerokonsepti/materiaali

Tallennuskapasiteetti (kWh/m 3)

Todellinen hinta (€/kWh)

Kustannukset odotus (€/kWh)

Sensible:nestettä (riippuen AT)

30-90

30-70

20-50

Järkevää:kiinteänä aineena (riippuen AT)

20-100

30-50

15-30

Phase-change materiaalit

50-150

80-120

30-50

Thermo reaktioissa

250-400

N/A

10-50

Materiaalit on kehitettävä, jotka voivat toimia seurauksena korkeampia lämpötiloja.

Tiekartta viittaa edelleen kehittämiseen ja esittelyyn, tulevina vuosina, ja lupaavimmat käsitteitä, jotka ovat tällä hetkellä varsin pitkälle kehitettyjä. Pidemmän aikavälin, innovatiivisempia"läpimurto"käsitteiden tarkoitus kehittää, tarjota huomattavasti edullisempia ja tehokkaampia lämpöenergian tallennusjärjestelmiä. Niihin kuuluvat myös kiinteän ja kemiallisen lämmön tallennusvälineitä, sekä kaasumaisen lämmönsiirtonesteet, jonka avulla varastointia lämpötilassa yli 600 ° C.

Vaikka on olemassa monia lupaavia tekninen kehitys ja haasteet, jotta voidaan saavuttaa kustannustehokkaammin lämpö varastointi käsitteiden lupaavimmat niistä ovat:

• Uusien sulan suoloja, jotka voivat toimia yli laajemmalla lämpötila-alueella.

• Uusien Tilanmuutosmateriaalit, korkea lämmönjohtokyky ja vakautta, edullinen hinta kun massatuotantona, ja sopiva sulaminen

piste. Tähän mennessä monet ehdokkaat on tunnistettu, mutta niiden hinta on liian suuri tai sulamislämpötilaansa ei sovellu CSP kasveille.

• kehittäminen halpoja kiinteän lämmön tallennusvälineitä hyvä lämpökapasiteetti, hyvä lämmönjohtokyky ja alhainen lämpölaajeneminen. Betoni, kiviä ja cofalit ovat kolme tallennusvälineen tähän asti arvioitu, mutta täydellisen järjestelmän suunnittelu suuria varastotiloja järjestelmiä on saatavana vain betoni, jolla on suhteellisen alhainen lämmönjohtavuus.

• tunnistaminen termo-kemialliset prosessit sopivat lämpötila-alueella CSP kasvien ja toteutettavissa kaupallisessa toteuttamiseen on suuressa mittakaavassa. Kaikki lämpö-kemiallisten prosessien testattu tähän mennessä osoittaneet merkittäviä rajoituksia laajamittaisen täytäntöönpanon kaupallisissa tilasto kasvit suuri tallennuskapasiteetti.

Taulukossa 4.2 esitetään alustavat luvut erityisiä tallennuskapasiteeteista (kilowattituntia kuutiolta, kWh/m 3) eri teknologia vaihtoehtoja tilasto lämpöenergian varastointia sekä nykyisiä ja mahdollisia tulevia kustannuksia.

5 Economics

Tässä luvussa käsitellään taloudellisia CSP kasveja alkaen katsaus tämänhetkisistä kustannuksista ja niiden herkkyydet. Seuraavat kohdat sitten katsoa mahdollisuudet vähentää kustannuksia CSP sukupolvi, ja seuraukset hintakilpailun muiden teknologioiden ja luodessaan kustannusten tasavertaisuus voidaan saavuttaa.

Sisällyttäminen lämpöenergian varastointia ja/tai lisäpoltto vaikuttaa arvoon CSP sukupolven sähkömarkkinoilla, asia jota arvioidaan kohdissa 5.5 ja 5.6.

5.1 Nykypäivän kustannukset CSP ja sen herkkyydet

Rakenne kaupallinen CSP projekti on hyvin samankaltainen muiden suurten voimalaitosten hankkeet ja liittyy yleensä useita toimijoita."Engineering, Procurement and Construction"(EPC) urakoitsija ja sen toimittajat ja takaa teknologiaa omistajalle, joka rahoittaa sitä kautta pääomasijoittajat, pankit ja lopulta julkiset avustukset. Omistaja voitot tulot sähkön ostaja (yleensä sähkö-operaattori) perustuva pitkän aikavälin hankintasopimuksia joutuisi maksamaan pois velkaa ja käyttökustannukset sekä tuottaa voittoa. Käyttö-ja huolto yritys tarjoaa palveluita omistajan laitosta. Tämä lähestymistapa johtaa monimutkainen sopimusjärjestely, jakaa ja hallita koko hankkeen riskejä, sillä koko hankkeen kustannukset satoja miljoonia euroja yleensä voi tuettava yhtenä kokonaisuutena. Käsitys ja jakelu riskeistä sekä paikalliset ja alueelliset tekijät vaikuttavat voimakkaasti kustannuksia, arvo ja kannattavuus CSP sukupolvi, joka riippuu:

• Engineering, Procurement and Construction hinta, joka puolestaan ​​on riippuvainen valinta tekniikan, hankkeen koko, maa, käyttöympäristön, maa kustannuksia, toimittaja rakenne, globaali hintoja teräksestä jne.;

• vuotuiset käyttö-ja ylläpitokustannukset, määräytyy tekniikka, koko, sivusto, veden saatavuuteen jne.;

• vuotuinen sähköntuotanto, määräytyy tekniikka, koko, aurinko resurssi-ja tallennuskapasiteetti;

• korko maksetaan jokaisesta kilowattituntia (kWh) johtuvat poliittiset puitteet (erityisesti syöttötariffin ja pääomaa, avustukset) ja sähkömarkkinoiden tilannetta maassa;

• rahoitus aiheutuvat korko-hankkeen riski, teknologia riski, valuuttakurssin, maailmantalouden tilanne, rakentamisen aikana ja

• projektin tuotekehitysmenot vaikuttavat maakohtaiset tekijät, kuten lainsäädäntö, valuuttajohdannaisia, vero-ja tullimaksujen jne.

Liittyvät kulut, joita on vaikeampi mitata myös vaikutukset maaseutumaisemaa, ympäristöveroja ja vähentämisen kustannukset, erityiset maksut vettä tai CO 2-päästöt, ja mahdollisesti siirtyminen maataloudessa.

Ei siis ole yhden luvun kustannukset sähkön CSP, eikä samoista syistä, muun tuottaa teknologiat, joihin sitä on verrata. Eräs lähestymistapa, jota käytetään usein vertailla kustannuksia sähköntuotannosta on laskea"levelised sähkön hinta"(LEC), joka, kuten edellä luvussa 4, liittyy keskimääräinen vuotuinen pääoma-ja käyttökustannukset sekä tehtaan vuotuinen sähköntuotanto. Tunnustavat rajoitukset lähestymistavan, varsinkin kun verrataan fossiilisia polttavien ja uusiutuviin energialähteisiin, kun se ei vangita eroja lisäarvoa asiakkaalle, se kuitenkin antaa hyödyllinen"ensimmäinen leikkaus näkemys vastaavia kustannuksia. Vertailua fossiilisia hiilivoimaloita ja CSP säilytys-ja/tai lisäpolttoainetta, sen rajoitukset ovat vähäisemmät kuin teknologiat tarjoavat vastaavia palveluja. Viimeaikaiset tutkimukset (IEA 2010B, Turchi 2010B, Kost ja Schlegl 2010) antavat levelised kustannukset sähkön CSP on 15-22 € senttiä/kWh (20-29 US $ senttiä/kWh) vuoden 2010 raha-arvoja, riippuen tekniikka, koko ja aurinko resurssi.

Esittää havainnollinen vertailu CSP sähkön kustannuksia muiden vaihtoehtojen kustannusarviot eri tekniikoita on tehty ottamalla tiedot yhdestä lähteestä (US Department of Energy, 2010), sekä yksinkertaistettu yhtälö arviointiin käytetään LEC. Tulokset on esitetty taulukossa 5.1 (liite 3 annetaan tietoja oletuksia ja laskelmia).

Tässä analyysissa on oletettu, että uusiutuvan energian järjestelmien (tuulivoiman, aurinkosähkön (PV), ja CSP) on sijoitettu olevan suotuisa aurinko tai tuuli resurssi-ja rahoitustilanteesta. Jos CSP suoran normaali Auringonsäteilyn (DNI) Phoenix, Arizona (2500 kWh/m 2 vuodessa) pidetään. Auringon voimavara Etelä-Euroopassa on tyypillisesti noin 20% pienempi, kun taas eräissä kohteissa Pohjois-Afrikassa on 5% suurempi resurssipotentiaali. Vaikutus kustannus on lähes lineaarinen, kuten voidaan nähdä kuviosta 5,1.

Analyysi Taulukossa 5.1 esitetään kustannuksia luku tilasto Sähkön alueella annettu edellä mainitussa tutkimuksessa (IEA 2010B, Turchi 2010B, Kost ja Schlegl 2010). Lisäksi se mahdollistaa vertailun CSP tuottavan kustannuksia muihin tavanomaisiin ja uusiutuvan vaihtoehdot samanlaisissa ääriolosuhteissa.

Taulukko 5.1 Esimerkkejä kustannuksista tuottaa teknologiaa vuonna 2010 (Valuuttamuunnoksen 2010 $/€ =0,755)

Tekniikka

LEC

€ c/kWh e

Kapasiteetti MW

EPC kustannukset

€/kW e

Cap tekijä

Polttoainekustannukset € c/kWh e

O & M korjata €/kW/v

O & Mvar

€ c/kWh e

CSP:100 MW no varastointi (Arizona)

17,9

100

3542

0,28

0

48

0

Pulverised kivihiili:650 MW:peruskuorma-

6,9

650

2391

0,90

2,9

27

"0{/

Pulverised kivihiili:650 MW:mid-kuormitus

9,0

650

2391

0,57

2,9

27

"0{/

Kaasu CCGT puolivälissä kuorman

6,1

540

738

0,40

3,2

11

"0{/

Tuuli maalla:100MW

8,5

100

1841

0,30

0

21

0

Tuuli offshore:400 MW

15,3

400

4511

0,40

0

40

0

Aurinkosähkö:

150 MW (Arizona):

21,2

150

3590

0,22

0

13

0

Kuvassa 5.1 vaikutus laadun aurinko resurssi (DNI) on suhteellinen LEC (AT Kearney ja ESTELA, 2010).

6


Alkaen US Department of Energy Tutkimuksen perusteella voidaan päätellä, että kun aurinko resurssi on hyvä, CSP olivat hieman pienemmät kustannukset kuin suurten PV järjestelmiin vuonna 2010. (Vuonna 2011 kustannukset PV järjestelmien vähensi merkittävästi niin, että ne ovat nyt hieman vähemmän kuin CSP järjestelmissä.) CSP kustannukset vuonna 2010 olivat noin kaksinkertaiset maalla tuulipuistojen ja hieman suurempi kuin arviot Merituulivoimaa. CSP voi tarjota palveluja samankaltaisia ​​fossiilisia polttoaineita käyttävien voimalaitosten osalta dispatchable vallan ja verkkopalvelut joita käsitellään myöhemmin tässä luvussa, mutta kuten voidaan nähdä taulukosta 5.1, sen sähköntuotanto hinta on nykyään tekijä, 2-3 korkeampi kuin uusien fossiilisia -voimalaitokset perustuvat kaasua tai hiiltä. CO 2-päästöt CSP kasvit ovat vähäisiä verrattuna fossiilisia hiilivoimaloita, ja CSP se nyt olisi kustannuksiltaan kilpailukykyisiä ja kivihiilen jos CO 2-päästöt hinnoitellaan noin 80 120 €/tonni. Kuitenkin CO 2-päästöt todistuksia tällä hetkellä kauppaa Euroopassa osuus noin 15 €/t, arviot sosiaalisia kustannuksia hiilidioksidin vaihtelevat suuresti, mutta ovat yleensä pienemmät kuin tämä 80-120 €/t alue (Tol, 2009) ja olemassa muita teknisiä vaihtoehtoja, jotka voivat välttää CO 2-päästöjä huomattavasti pienemmillä kustannuksilla kuin 80-120 €/t (ks. esimerkiksi, McKinsey, 2009).

Täytäntöönpano tilasto on sen vuoksi tällä hetkellä riippuu markkinoiden kannustimista perustettu hallitukset. Kuitenkin muutokset polttoaineiden hintojen korkeampia CO 2 seuraamuksia ja erityisesti kustannusten vähentäminen CSP odotetaan muuttaa tätä tilannetta ajan mittaan käsitellään seuraavissa kohdissa tämän luvun.

5.2 Kustannukset vähentämismahdollisuudet

Kolme tärkeimmistä kustannusten vähentäminen ovat lisäämisen, tilavuus tuotannon ja teknologian innovaatioita. Esimerkiksi yksi ensimmäinen kattavia tutkimuksia kustannussäästömahdollisuus CSP tehtiin

Kuva 5.2 Mahdollinen suhteellinen lasku LEC innovaatioista, skaalaus ja volyymituotantoon kautta 2020 varten parabolinen aallonpohjasta/HTF järjestelmä verrattuna nykypäivän LEC (jälkeen Pitz-Paalet ai., 2005).

5

puitteissa eurooppalaisen"Ecostar"projekti (Pitz-Paal et al., 2005). Tutkimuksessa ehdotettu mahdollisia suhteellinen lasku LEC parabolisia kourun kasvien kuviossa 5,2. Lisätietoja menotodistusta varten Kuva 5.2 ja muita kustannuksia koskevat tiedot esitetään tässä jaksossa esitetään luetellut viitteet.

Lisäämisen

CSP-tekniikka suosii suuria voimalaitoksen kokoonpanoissa koska (Pitz-Paal et al., 2005):

• hankinnat suuria määriä aurinko kentän osat voivat johtaa alennukset;

• suunnittelu, suunnittelu ja projektien kehittämiseen kulut ovat pääosin riippumattomia laajuuden laitoksen;

• käyttö-ja huoltokustannukset vähenevät laitoksen koko ja

• suuri teho lohkoilla on korkeampi hyötysuhde kuin pienet, ja maksaa vähemmän per kilowatti.

Vaikutus korottamalla CSP Sähkön hinta on vielä kesken. Kearney raportissa (AT Kearney ja ESTELA, 2010) osoittaa 24% vähennys pääoman menojen lisäystä parabolinen läpi laitoksen koko 50-500 MW, ja Lipman (2010) arvioi 30% vähentää LEC nostamista turbiinin teho 50 MW ja 250 MW. Lopuksi, Sargent ja Lundy (2003) tutkimus viittaa 14% kustannusten alentaminen 400 MW lohko.

Volume tuotanto

Jos parabolinen läpi kasvien Sargent ja Lundy (2003) tutkimuksessa arvioidaan kustannusten vähentäminen 17% johtuu tuotannon määrän vaikutusta asennettaessa 600 MW vuodessa. Kustannus pienenee alueella 5-40%, riippuen komponentteja, on odotettavissa AT Kearney ja ESTELA(2010).

Teknologiset innovaatiot

Mukaan Pitz-Paal ym. (2005), teknologian innovaatiot:

• lisätä sähköntuotannon tehokkuutta, lähinnä lisäämällä käyttölämpötila;

• vähentää aurinko alan kustannuksia minimoimalla komponenttien kustannuksia ja optimoimalla optinen suunnittelu ja

• pienentämään veden-ja loistehon.

Taulukko 5.2 Odotettavissa teknologian innovaatiot (mukailtu Pitz-Paal et al., 2005)

Osajärjestelmät

Keskittyminen järjestelmä

Solar vastaanotin

Varastointi

Teho lohko

Tekniikka

 

 

 

 

Parabolinen kaukalot

Peili materiaaleja, koko ja tarkkuus

Terminen suorituskyky (lähinnä optinen tehokkuus)

Vaihtoehtoiset tallennusvälineitä

Turbine tehokkuus

 

Tuki rakenteen suunnittelu

Korkea käyttölämpötila

Järjestelmän suunnittelu

 

Lineaarinen Fresnel järjestelmät

Peilit ja peili kokoonpano

Tukirakenteen

design

Terminen suorituskyky (lähinnä optinen tehokkuus)

Korkeammat käyttölämpötilat

Varastointi kehitys suoraan höyryn

Turbine tehokkuus

Towers (Keski-vastaanotin järjestelmät)

Kenttä ja heliostat koon optimointi

Jäljitysjärjestelmä

Tuki rakenteen suunnittelu

Korkea käyttölämpötila

Vastaanotin muotoilu vähentää tappioita ja lämpöjännityksiä

Korkean lämpötilan tallennusvälineet ja lämmönvaihtimet

Turbine tehokkuus

Uusi turbiini

Parabolinen astiat

Tukirakenteen

Vastaanotin muotoilu

Varastointi ja

Moottorin luotettavuutta

Suunnittelemme häviöiden vähentämisessä ja hybridisaatio N ew en gi nes

Keskitin koko kasvaa eliniän kehitystä

Eri aurinko resursseja

Taulukossa 5.2 luetellaan ennakoitua teknologian innovaatioiden neljän CSP tekniikka perheitä.

Odotetut kustannussäästöt ja voimalaitosten tehokkuuden parantamiseen liittyviä teknisiä innovaatioita on lueteltu taulukossa 5.3.

Vaaka teknisiä parannuksia odotetaan, mahdollisesti hyödyttävän perheiden CSP teknologiaa. Peilien nämä parannukset ovat yhä heijastavuus on 95% (kehittämällä ohuempi etulasi), anti-likaantuminen ja hydrofobinen pinnoitteet lasi (estää pölyn kertymistä ja vähentää siivous vaatimukset), etupinta aluminoidusta heijastimet ja polymeeri heijastimet. Heijastuskyky voidaan korottaa 2,5%, jos heijastava pinta ei kuulu lasikerros. Tämä johtaa kasvuun keräsi sähköä lämpöhäviöt, jotka heikentävät sen pysyvän vakiona. Suhteellinen vahvistus lähtötehon, joka on ero talteen sähkön ja lämmön menetykset, on noin 3,5%. Korvaamalla lasia kantaja-aineena heijastavan pinnan muista materiaaleista on potentiaalia 25% vähentää kustannuksia heijastin. Toisiinsa tekniikan Läpimurrot odotettavissa lämmönsiirtonesteet, tallennusvälineet ja termodynaamisen jaksoa, seuraavasti:

• lämmönsiirtonesteet:tulistettua höyryä, uutta sulaa suolat (joilla on alhainen sulamispiste sekä korkeampia työstölämpötiloja), nano-nesteet,

paineistettu ilma (pääasiassa uusien aurinkoenergian vastaanottimien), ja verenkierrossa hiukkasia.

• Varastointi:Tilanmuutosmateriaalit suoraan höyryn, korkean lämpötilan varastointi kaasun kierrosta, kompakti lämmön varastointi (kemialliset reaktiot), ja lämmönsiirron käsitteet (luvussa 4).

• termodynaamiset syklit:ylikriittinen höyryä tai hiilidioksidia sykliä, ilma Brayton syklit ja yhdistetty syklit (Rungon teknologia).

Esimerkkejä seurauksena, odotettu parantunut kunkin tekniikan perheiden on esitetty yhteenvetona taulukossa 5.4.

Voit toteuttaa nämä teknologian breaktroughs ja niihin liittyvien kustannusten ja tehokkuuden parantaminen on tärkeää koordinoida eri tutkimusta, kehittämistä ja esittelyä ponnisteluja markkinoiden incentivation joka suosii kustannusten vähentäminen innovaatioihin kustannusten vähentäminen massatuotanto uusinta teknologiaa vaihtoehtoja. Tutkimus ei ole mahdollisuutta toteuttaa teknologian markkinoilla, sekä parantaa ja mukauttaa sitä parin teknologian sukupolville, on suuri epäonnistumisen riski ja kilpailluilla markkinoilla.

Lisääntynyt tutkimusrahoitus ja vahvempi integrointi perus-ja soveltavaa tutkimusta sekä demonstraatio-ohjelmien ja markkinoiden kannustimia tarvitaan vauhdittamaan innovaatioita aikana. Perusvapauksien

Uusia materiaaleja, lämmönsiirtonesteitä ja pinnoitteet tarvitaan, ja integroitu ohjelmien pitäisi mahdollistaa kulun lupaavien teknologioiden laboratoriomittakaavan prototyyppi järjestelmien koelaitosta

ja mielenosoituksia yksiköissä. Tulokset yksittäisten vaiheiden tulisi arvioida riippumattomasti ja vertailtava suhteessa niiden vaikutusta järjestelmän kustannuksiin tavoitteista ennen seuraava vaihe.

Taulukko 5.3 Odotettu kustannusten alentaminen (komponenttien tai LEC) tai voimalaitosten tehokkuuden parantamiseen liittyvät teknologiset innovaatiot (jälkeen Pitz-Paal et al., 2005 ja AT Kearney ja ESTELA, 2010). (Jollei arvot ovat kustannusten alentaminen tai tehokkuuden parantamiseen niitä vielä ole määritetty.)

Osajärjestelmät

Keskittyminen järjestelmä

Solar vastaanotin

Varastointi ja lämpö

 

 

 

lämmönvaihtimet

Tekniikka

 

 

 

Parabolinen kaukalot

Mirror heijastavuus (93% tänään) ja

Terminen suorituskyky (lähinnä

Lämmönvaihdin 10% kustannus

Tietoja AT

Uudet materiaalit:25% kustannusten alentaminen

optinen):+4% tehokkuus

vähentäminen

Kearney ja ESTELA

vuoteen 2020 mennessä

Lasi-metalli tiiviste:2-5% kustannuksista

Höyrynkehitin:15% kustannus

(2010), paitsi jos

Koko ja tarkkuus:7,5% kustannuksista

vähentäminen

vähentäminen

määritetty

vähentäminen vuoteen 2012 mennessä 13% vuoteen 2020 mennessä

Korkea käyttölämpötila:

Uudet materiaalit ja muotoilu:

 

Tuki rakenne:12% vuoteen 2015 mennessä,

sulaan suolaan, 20% kustannusten vähentämiseksi

vähentäminen 16-18% of LEC

 

33% vuoteen 2025 mennessä

(Mukaan lukien vaikutus varastointi),

(Pitz-Paal et al., 2005)

 

 

+6% Hyötysuhde

 

 

 

DSG:5% kustannusten alentaminen,

 

 

 

+7% Hyötysuhde

 

Lineaarinen Fresnel

Peilit ja peili kokoonpano:

Terminen suorituskyky (lähinnä

Varastointi kehittäminen

järjestelmät

17% kustannusten alentaminen

optinen)

suora höyryn

Tiedot AT Kearney

Tukirakenteen:10% kustannus

Korkeammat käyttölämpötilat:

 

ja ESTELA (2010)

vähentämistä vuoteen 2015 mennessä

+ 17% hyötysuhde (kasvaa

 

 

 

270 ° C:sta 500 ° C)

 

Towers (keskus-

Thin Lasipeilit:1-4% LEC

Tower (multi-torni):25% kustannuksista

Harppauskerroksen säiliön (sula suola):

vastaanotinjärjestelmä)

väheneminen (Pitz-Paal, et ai., 2005)

vähentäminen,+5% hyötysuhde

25-30% kustannusten alentaminen,

Tiedot AT Kearney

Heliostat koko optimointi:

Korkea käyttölämpötila:

1% LEC vähennys (Pitz-Paal

ja ESTELA (2010)

7-16% kustannusten alentaminen

40-60% tehokkuuden lisäämistä

et ai., 2005)

paitsi jos se on määritetty

Kenttä optimointi:kustannusten alentaminen

 

Advanced varastointi (DSG):

 

10%, tehokkuus+ 3%

 

5-7,5% LEC vähennys

 

Seuranta-järjestelmä:kustannusten vähentäminen 40%

 

(Pitz-Paal et al., 2005)

 

Tuki rakenteen suunnittelu

 

 

Parabolinen astiat

Keskitin:43-47%

Vastaanotin muotoilu vähentää tappiot

moottori

Tiedot Pitz-Paal

LEC vähentäminen

ja lisäämällä käyttöikä:39-40%

Stirling moottori:41-45%

et ai (2005)

 

LEC vähentäminen

 

 

LEC vähentäminen

Brayton jakso:44-51% LEC vähennys

Taulukko 5.4 Esimerkkejä odotettua tehokkuuden parannuksia teknologian läpimurtoja

Esitykset

Innovaatio

Nykyinen laitoksen hyötysuhde (%)

Voimalaitosten tehokkuutta ja innovaatioita (%)

Suhteellinen kasvu hyötysuhde (%)

Tekniikka

Parabolinen kaukalot

Sulan suolan lämmönsiirtonesteenä

15-16

18

20

Lineaarinen Fresnel järjestelmät

Tulistettu suoraan höyryn

8-10

12

25

Towers (Keski-vastaanotin järjestelmät)

Kombiprosessi

15-17

25-28

40-65

Parabolinen astiat

Järjestelmän parantaminen

20-25

30

25

5.3 Kilpailu muihin teknologioihin

Yhteenvetona voidaan todeta, että erilaisia ​​perusteellisia analyysejä Lyhyen ja keskipitkän aikavälin teknologisen vaihtoehtoja vähentää CSP kustannukset ovat tulleet samanlaisiin johtopäätöksiin. Ne tunnistaa mahdollisuudet 25-35% vähentää tilasto tuotantokustannukset pääoman kustannus ja tehokkuuden parantaminen perustuvat teknologian kehityksestä on jo käynnissä, ja lisäksi 20-30% vähentää kustannuksia lisäämisen ja tuotantomääristä vaikutuksia.

Käyttö-ja huoltokustannukset odotetaan vähenevän CSP teknologian kehittämistä ja hyödyntämistä. Esimerkiksi ne laskivat noin 40%, 4 $ senttiä/kWh (25% sähkön kustannukset vuonna 1999) 2,5 $ senttiä/kWh, on Kramer Junction tehtaan Yhdysvalloissa vuosina 1992 ja 1998 (Cohen et al. 1999). Käyttö-ja ylläpitokustannukset myös vähentää jyrkästi kasvien koko kasvaa.

Arvioimiseksi, onko odotettavissa vähennys mahdollistaa tilasto nollatulokseen kanssa LEC ja fossiilisia polttavan vaihtoehtoja esitetty taulukossa 5.1, kuva 5.3 piirtää prosenttiosuuden muutokset investointikustannukset vaaditaan tilasto kasvien rikkoa jopa hiili-ja kaasukäyttöiset kasvit funktiona polttoaineen hinta. At päivän polttoaineiden hintojen alennus on 50-70% vuonna investointikustannukset CSP tarvitaan kilpailla.

Hinnat CO 2-varmenteiden vaikuttaa piste, jossa hintakilpailukyky on saavutettu niiden voidaan katsoa vastaavan lisämaksuja polttoaineen hinta. Hiilen, jokainen ylimääräinen euro tonnilta CO 2 todistuksessa hinta on sama vaikutus kilpailukykyyn kuin CSP kustannusten alentaminen 0,5% (kaasun se on 0,3%). Oletetaan esimerkiksi, kivihiilen hintaan 15 €/MWh ja CO 2 todistuksen hinta on 30 €/tonni tulevaisuudessa, 30% vähentää kustannuksia CSP laitteet vastaavat kannattavuusrajan jopa LEC MID-load hiili- voimaloissa. Analyysit edellä johdonmukaisesti siihen mahdollisuuksia huomattavasti suurempi CSP kustannussäästöjä.

Kilpailu on myös vahvasti määräytyy rahan hinta kuin hinta megawatin kapasiteetin CSP järjestelmissä on suurempi kuin fossiilisia polttoaineita käyttävien voimalaitosten. Globaalien markkinatilanne sekä koettu riski investointien vaikuttavat voimakkaasti kustannusten rahaa projektiin. Kuitenkin tyypillisesti lainaehtoihin tunnetaan ja vahvistetaan alkua takaisinmaksuaika Hankkeen taas fossiilisten polttoaineiden hinnan muutos merkitsee jatkuvaa vaaraa.

Kuva 5.3 Kustannusten vähentäminen CSP tarvitaan vaihtelee polttoaineen hinnan rikkoa jopa fossiilisia käyttävien voimalaitosten perustuu tietoihin Taulukko 5.1.

6


Kilpaile muiden uusiutuviin energialähteisiin, erityisesti Aurinkosähkökapasiteetti (mukaan lukien keskittyy Aurinkosähkökapasiteetti), joka käyttää samaa aurinko resurssi, on monimutkaisempi. Hajautettu soveltaminen Aurinkosähkökapasiteetti kilpailee tasolla kuluttajahinnat, jotka ovat merkittävästi korkeammat kuin markkinahinnat irtotavaran sähköä. Euroopassa verkkoon pariteetti kotimaan Aurinkosähkökapasiteetti järjestelmät on tarkoitus saavuttaa lähivuosina. Kasvu Aurinkosähkökapasiteetti tämän segmentin vähentää sähkön määrä otetaan verkkoon, mutta pakottaa verkkoon reagoida nopeammin muutoksiin antanut tämä muuttuja resurssi. Joustavuus CSP voi olla yksi vaihtoehto auttaa verkkoon mukauduttava tällaisiin muuttuja lähteistä.

Jos Aurinkosähkökapasiteetti käytetään antamaan suurimman sähköä, sen keskiarvo on pienempi kuin CSP, koska se ei voi tarjota dispatchable sähköä ja voi tarjota muita verkon palveluja (vakaa taajuus, spinning varata jne.). Toisaalta, kustannusten vähentämiseen käyrä PV on toistaiseksi ollut hyvin jyrkkä, PV markkinat ja PV tutkimuskapasiteettia hetkellä paljon suurempia kuin CSP, ja PV voimalaitoksissa voidaan toteuttaa nopeammin kuin CSP järjestelmissä.

Viimeaikaiset aggressiivinen kilpailu, erityisesti Aasiasta, on johtanut myös hintojen lasku PV järjestelmiä ja on johtanut tilanteeseen, jossa joillakin markkinoilla, joilla toimitusaika ja kapasiteetin näkökohtia ei otettu huomioon tuloja, projektin kehittäjät ovat mieluummin laaja- mittakaavan PV yli CSP tekniikkaa vaihtoehtoja. Kuitenkin mahdollinen tuleva kustannussäästöt sekä CSP ja PV ovat korkeat, ja vain aika näyttää, mikä on jyrkempi oppimiskäyrä.

Arvon välisen erotuksen teknologiat riippuu koko energiajärjestelmään ja etenkin osuudesta muuttujan uusiutuvan sähkön käsitellään myöhemmin tässä luvussa, ja näin ollen on arvioitava kunkin markkina. Kustannuksia tulevaisuudessa kehitys Aurinkosähkökapasiteetti ja CSP järjestelmiä, ja hintaero dispatchable ja ei-dispatchable sähköä, on ratkaiseva suhteelliset koot panos Aurinkosähkökapasiteetti ja CSP markkinoilla. Koska haaste yhteiskunnalle edessä muuttamaan nopeasti vähähiiliseen talouteen, ja ottaen huomioon suuren resurssipotentiaali että aurinkoenergiaa on maailmassa, se olisi sopimatonta pudottaa yhden tai toinen vaihtoehto liian aikaisin perustuu lyhyen aikavälin hinta erot. CSP:n kyvystä tukea järjestelmäintegraation muuttuvien uusiutuvia, joita käsitellään myöhemmin tässä luvussa ehdottaa myös, että lisätukea ei pitäisi määritellä ainoastaan ​​sen lyhyen aikavälin kilpailukyky PV järjestelmiin.

5,4 määräajat kustannuskilpailukykyä

Vaihtoehtoinen lähestymistapa arvioida tulevaisuuden mahdollisuudet kustannusten vähentämiseksi on käyttää vakiintunut"oppimiskäyrä"vaikutuksia, jotka perustuvat havaintoihin ja tekniikoita yleisesti, että niiden kustannukset vähennetään vuoteen ominaisuus

osuus kunkin kaksinkertaistamista kapasiteetin (eli,"oppiminen korko"tarkoitetaan alennusprosentin kustannuksina kutakin kaksinkertaistamista kapasiteettia). Vaikka tämä käsite alunperin levittää tuotteeseen yhden yrittäjyyteen yksikkö on havaittu toimivan monien massatuote komponenttien maailmanlaajuisesti.

Jos käsitettä käytetään järjestelmää, joka käsittää useita osia, kuten CSP kasvi, yleisesti oppimiskäyrä järjestelmä on, ainakin osittain, yhdistämällä oppimiskäyriä yksittäisten komponenttien. Vaikka aurinkokeräimet tai lämmön varastoinnin järjestelmät eivät vielä ole asema on massatuotantona, normaali verkko lohko on. Täytäntöönpanon jatkaminen aurinkovoimalat siksi vain vähän vaikutusta sen yleiseen tulevaisuudessa kustannusten alentaminen, vaikka voi olla mahdollisuuksia alentaa kustannuksia ja tilasto liittyy sen mukauttamista erityistarpeisiin CSP sovelluksia.

Trieb (2004) on ehdottanut lähestymistapaa, jossa yhdistetään erilaisia ​​oppimisen hinnat komponenttien ja vaikutukset skaalaus suurempia kasveja CSP, ja lasketaan CSP järjestelmä oppimisen osuus 14%. Epävarmuus tämä luku on korkea, koska se ei perustu empiiriseen aineistoon. Seuraavat analyysi, jossa tarkastellaan kustannussäästöt jopa 50%, siis pitää noin 10-20% mahdollisesti saavutettavissa tilasto. Vaikutus kapasiteettia oikeudenkäyntikuluista tämän erilaisia ​​oppimisen hinnat on esitetty kuvassa 5.4.

Alkaen todellinen kapasiteetti on 1 GW, 20% oppimisen osuus vaatisi asennettu kapasiteetti on noin 9 GW puolittaa kustannukset, kun taas 100 GW olisi tarpeen, jos 10% oppimisen korko.

Kuva 5.5 havainnollistaa mahdollisia vaikutuksia oppimiseen on 15%, eli keskellä tällä alueella, sillä kun CSP voi olla 50% kustannusten vähentäminen. Alkaen nykyisestä CSP asennus oli noin 500 MW vuodessa, ja olettaen kasvuvauhti CSP laitoksissa 15% (pieni) ja 30% (korkea) vuodessa, johtaa CSP saavuttaa 50% kustannusten vähennys vuosina 2021 ja 2031.

Oppimisen osuus ja kasvuvauhti asennettu CSP kapasiteetista ovat keskeisiä tekijöitä, kun CSP on kustannuksiltaan kilpailukykyisiä muihin teknologioihin. Vaihteluvälit luvut valittiin tähän analyysiin perustuvat asiantuntijoiden arvioihin ja lausuntonsa, eikä niitä ole tarkastanut tosiasiallisia tietoja (joita ei ole saatavilla). Siksi on erittäin suositeltavaa, että mekanismit käyttöön, jotka noudattavat avointa seurantaa ja asennuskustannukset, ja määrä CSP teknologian kapasiteetin lisäyksestä, jotta arviot oppimisen määrä on puhdistettu.

Kasvuvauhti CSP markkinoita rajoittavat tällä hetkellä markkinoiden mahdollisuuksia eikä tuotantokapasiteettia. Muita kannustimia, ja luoda uusia markkinoita muissa maissa, auttaa nopeuttamaan kustannusten vähentämiseen tämän mallin mukaan.

Kuvio 5.4 suhteellinen kustannuksia CSP tekniikan funktiona kumulatiivisen kapasiteetti oppimisen edullisesti 10 ja 20%.

5


5.5 arvo tilasto, säilytyslokerolla sähkömarkkinoilla

Sähköverkkoa voidaan pitää kahdessa osassa:sukupolvi/sähkön ja verkostot (siirto ja jakelu). EU:ssa seurauksena EU:n direktiivien, tuotanto ja sähkön myyntiä loppukäyttäjille tasapainossa kilpailluilla markkinoilla, kun siirto-ja jakeluverkkoja käyttävät valvonnassa kansalliset sääntelyviranomaiset.

Lämpöenergian varastointi voi olla hyödyksi integroida tilasto osaksi sähköverkon näillä molemmilla aloilla. Sisällyttäminen varastoinnin järjestelmän CSP kasvi voi siis olla merkittävä vaikutus sen arvoon, joka koostuu kolmesta osasta:

• arvo kilowattituntia sähköenergian

syntyy kasvi, joka vaihtelee ajan myötä kilpailluilla sähkömarkkinoilla, mikä saatavuuden ja sähkön hintaa muista lähteistä;

• panos, CSP laitos tekee sen varmistamiseen, että tuotantokapasiteetti on käytettävissä vastaamaan huippu sähköjärjestelmän kysynnän ja

•"palvelut", jonka tehtaan auttaa sähkönsiirtoverkon operaattori tasapainottaa tarjontaa ja kysyntää lyhyellä aikavälillä (tyypillisesti aikatauluista sekunteja ja minuutteja).

Koska ensimmäinen osa arvosta, optimointi suhteelliset koot CSP tehtaan keräilijä kenttä, turbiini-ja lämpöenergian tallentaa riippuu ratkaisevasti rakenteeseen hintakäyrään (tunti vaihtelu sähkön hinnan kautta vuodessa), mikä puolestaan ​​riippuu tarjonnasta kysynnän rakenteessa sähköjärjestelmän johon CSP laitos ruokkii.

Yleensä arvo kilowattituntia sähköenergian on suurempi kertaa korkeamman kysyntä. Jopa ilman varastoinnin profiilia tuotosta CSP tehtaan Etelä-Euroopassa ja MENA-alueella on kohtuullisen hyvin mukauttamista kysyntään, mikä usein huiput keskellä päivää, jolloin auringon voimaa, ja siten CSP sukupolvi on korkein. Kysyntä jää usein vahva illalla, ja varastointi mahdollistaa joidenkin osa päivittäistä sähköntuotantokapasiteetti CSP laitoksen on siirtynyt iltaan osallistumaan kokoukseen tähän kysyntään ja siten mahdollistaa tilasto tehtaan hyötyä niistä saatavia tuloja. Kyky CSP laitoksen varastointi vastaamaan mallia vuorokautinen kysyntä on otettu hyvin vastaan ​​sähköverkkoon operaattori Espanjassa, Red Electrica de Espana (REE). Vaatimus malli on tyypillistä Euroopassa yleisemminkin, ja sähkön hinnat yleensä korkeimmillaan keskipäivällä ja alkuillasta, vaikka tämä vaihtelee arkisin ja viikonloppuisin, vuodenaikojen ja maittain.

Vaikka uusiutuvan Ilman varastointia tai back-up ampumisen pystyy vastaamaan kysyntään käyrä tilastollisesti melko hyvin, on edelleen tarvetta"varjo kyky taata toimitusvarmuuden. CSP-järjestelmien (erityisesti varustettu fossiilisia rinnakkaispoltto) voi välttää tämän tarpeen. Tämä"kapasiteetti"arvoa käsitellään myöhemmin tässä luvussa.

Koska sattuman tuottama energia CSP (kuten millä tahansa muulla aurinkoteknologian) ja hinta piikkien keskellä päivää, varastointi aurinkoenergia kuten lämpöenergia syöttämisen sijasta sähköä verkkoon heti kun auringon säteily olisi säännöllisesti liittyä vaihtoehtoiskustannukset järjestelmätasolla. Energia tappiot tallentaa ja noutaa lämpöä pahentaa tätä vaihtoehtoiskustannukset vaikka käytännössä suuri tilavuus pintaan suhde säiliöt ja hyvä eristys, että energian menetykset ovat alhaiset."Meno tehokkuus"93%:n on rutiininomaisesti aikaan kaupallisen kasvien Espanja, jopa silloin, kun energia varastoidaan 24 tunnin ajan. Scale-up kasvien koko on edelleen pienentää lämpöhäviöitä kuten pinta-ala on varastosäiliöitä pienentää suhteessa tallennettu tilavuus.

Taloudellinen arvo lämpöenergian varastoimiseksi CSP kasvin ei voida laskea laitoksessa tasolla, vaan ainoastaan ​​järjestelmän tason:yleinen konfiguraatio sähköä järjestelmä määrittää, hintakäyrään ja näin ollen arvo siirretään ajoituksen sukupolven läpi vrk. Yleisesti sanoen, mitä suurempi osuus aurinkoenergiaa järjestelmän sisällä, vähäisempää päivittäistä hintakäyrään tulee olemaan, mikä on tarpeen käyttää aurinkoenergiaa muina aikoina kuin keskellä päivän piikin. Tämä tarkoittaa, että lämpöenergian varastointi on nykyisin vähemmän merkitystä (alhaisella aurinko osaketta), mutta voi nousta ajan (yhä aurinko osaketta).

Viime simulaatio Institute of Energy Economics yliopistossa Kölnin vahvistaa tätä vaikutusta (Nagl et al., 2011). Se osallistuu vähiten kustannuksia optimointia (tyylitelty) kehittäminen valtaa markkinat Iberian niemimaan (Espanja ja Portugali) vuoteen 2050 saakka. Mahdollistaa valita CSP järjestelmissä, joilla on erilaiset lämpöenergiaa varastoivaa kokoja, malli osoitti, että kustannukset paras ratkaisu vain sisältää merkittäviä määriä CSP kanssa lämpöenergiaa varastoivaa pitkällä aikavälillä. Lyhyellä ja keskipitkällä aikavälillä sähkön hinnan mallissa ovat riittävän korkeat päivällä (ja matala yöllä), että on parasta tilasto kasvien myydä sähköä koska se on syntynyt. Pidemmällä aikavälillä, malli sisältää huomattavan kapasiteetin muuttujan uusiutuvien energialähteiden, erityisesti PV ja CSP ilman varastointia. Tämä saattaa pienentää, ja joissakin tapauksissa kääntämään, ero sähkön hintojen päivän ja yön välillä, mikä taloudellinen sisällyttää Termisen energian varastoinnin CSP kasveja, jotta he voivat hyödyntää parempia hintoja, kun aurinko ei paistaa.

Kaksi keskeistä oivalluksia arvon Termisen energian varastoinnin CSP tehdasta Euroopassa nousevat tästä simulaatioharjoitus:

• vaihtoehtoiskustannukset Termisen energian varastoinnin järjestelmän tasolla (eli siirron kustannukset sähkön aika korkeiden hintojen aikaan alemmat hinnat) voi itse asiassa suurempi hyötyjä lämpöenergian varastointia laitosten tasolla.

• Onko tämä pätee pitkälti riippuu osuus muuttuvista uusiutuvien energiamuotojen

yleisessä sähköverkossa. Riippuen ulkomuodossa on sähköverkon (eli sekoitus voimalaitosten saatavuus pumppuvoimalaitoksia, vaativuus ja kysynnän rakenne), määrä vaihtelee uusiutuvien energiamuotojen on saavuttaa tietty kynnys ennen hintaerot tuntia korkean Auringon säteily ja tunnit vähän tai ei lainkaan auringon säteilyn väheneminen tai jopa kääntää.

On kysymys kausivaihteluiden sähkön tarjonnan ja kysynnän, CSP varastointi ei voi voittaa mahdolliset hintaerot käyrä, joka saattaa aiheutua siitä kausittainen sukupolven uusiutuvista lähteistä. Esimerkiksi CSP tehtaan tuotanto Etelä-Euroopassa on tyypillistä aurinkoinen päivä talvella vain noin puolet aurinkoisena päivänä kesällä. Jälleen, sopiva vasteen riippuu ominaisuuksista sähköjärjestelmän yleistä, eli kausittaisuudesta kysyntää ja muista sukupolven järjestelmässä. On huomattava, että vuodenaikojen vaihtelut sähkön CSP jotka sijaitsevat MENA-alueella ovat pienemmät kuin Euroopassa, ja sitä kautta Eurooppaan tuoda CSP sähköä MENA maat saattavat pystyä tekemään joitakin panoksen käsitellään kausivaihtelu.

Muita varastoinnin teknologiat (paitsi pumpattua vesivoimaa), eli"epätavallisia"tallennusjärjestelmien (esim. paineilman energian varastointi), eivät ole kustannustehokkaita käytettäväksi kausittaiseen varastointiin, koska investointi käytetään vain rajoitetun ajan vuoden aikana, eikä joka päivä, vaikka otettaisiin huomioon suunniteltu laajennus muuttujan uusiutuvien energialähteiden (ks. esim. Gatzen, 2008). Kuitenkin, kuten CSP he voivat löytää hakemuksen päivittäiset ja viikoittaiset sähkön varastointiin. Käytännössä yhdistäminen alueellinen vaihtelu uusiutuvien energiamuotojen, fossiilisia back-up sukupolven ja riittävä verkkoon yhteenliittämisen tyypillisesti estää pitkittyneen huomattavaa hintapiikkien joka olisi velvollisuus tehdä tällaista"ennakkoluuloton"talvisäilytyksen järjestelmät kustannustehokkaasti järjestelmästä näkökulmasta. Näin on erityisesti silloin, kun muita mahdollisia vaihtoehtoja lisätään joustavuutta otetaan huomioon, kuten biomassan, muuntaminen sähkön ja kaasun käytön kaasuverkossa, tai käyttämällä kysynnän vaihtoehtoja erityisesti teollisuudessa (Dena, 2010).

Kuitenkaan ei ole hyvin integroitu sähköverkkoon lisäpoltolla maakaasua tai biomassaa voi joissakin tapauksissa olla arvoa sähkön

järjestelmä auttaa tasapainottamaan kausivaihteluille sähkön tuotantoon ja kysyntään. On kuitenkin huomattava, että käytetään paikallista biomassan Tähän tarkoitukseen luottaa hyvä sademäärä (mahdollistamaan kasvua kasveja ja puita antamalla biomassa) yhdistettynä korkeaan suora auringon säteilyä.

Mitä toinen komponentti arvon antaminen tuotantokapasiteetin vastaamaan huippu sähköverkkoon kysyntää, CSP ja varastointi voi auttaa kohtaamaan huippu on latautunut ja voi tarjota varmuuskopiointikapasiteetin kattaneet muuttuvia uusiutuvista lähteistä. Sisällyttäminen lisäpolttoainetta lisäävät entisestään kykyä tilasto laitoksen antamaan kapasiteettia järjestelmä huippu, vaikka tehokkuus fossiilisten polttoaineiden käytön tällaisten lisäpolttoainetta on todennäköisesti huomattavasti pienempi kuin jos sitä käytetään kombivoimalaitoshankkeeseen. Arvo on tarjota kyky vastata järjestelmää huippukysynnästä riippuu järjestelmästä, joten sen määrän täytyy saada tietoa järjestelmän malleja.

Sähköverkko operaattori tarvitsee tietää profiilia sähköntuotanto voi odottaa sen yhteydessä kasveja yli seuraavan päivän tai kaksi. Vaikka parannuksia voitaisiin tehdä, sääennusteet ovat jo niin hyviä, että lähtö CSP kasveja yli aikajakson voidaan ennustaa korkea luottamus. Esimerkiksi Espanjassa, CSP laitosten toimijoiden on ennustaa niiden sähköntuotannon 24 tuntia etukäteen suurin poikkeama on 10%, ja 6 tuntia ennen vain 5% poikkeama. Nämä tiukat vaatimukset Espanjan verkko-operaattorin, REE, säännöllisesti täyttää toiminnalliset CSP kasveja. Sen sijaan poikkeamat yli 25% ovat tavanomaisia ​​tekemien ennusteiden Espanjan tuulivoimalat.

Siirryn kolmas komponentti, arvo Termisen energian varastoinnin avulla tilasto laitos toimittaa verkkoon kyseiset palvelut voidaan eriyttää vastaus aikatauluja:"asetus"vaativia palveluja vasteaika mitattu sekunteina,"spinning rahastot"on saatavana aikatauluja jopa 30-60 minuuttia, ja"muihin kuin kehruuta rahastot"voidaan käynnistymässä ja toi line sisällä 30-60 minuuttia.

CSP laitoksen kanssa tai ilman varastointia pidetään todennäköisesti edistää merkittävästi sääntelyä tai ei kehruuta varausten palvelut (Sioshansi ja Denholm, 2010). Kun kyseessä on asetuksen palvelut, tämä johtuu luonnostaan ​​varastoinnin höyrynkehittimen on pieni (tavanomaisissa laitoksissa on höyrylieriöstä jossa on ensimmäinen lähde energian ramppien aikatauluista sekunnissa), ja inertian muita kasvin osia estää riittävän nopea vaste. Kun kyseessä on pitkän aikavälin kuin kehruuseen varausten Tämä johtuu joko CSP laitos on käynnissä ja tuottaa sähköä, eikä varasijalla, tai jos seisokki ei voida käynnistetään riittävän nopeasti, vaikka Tämä riippuu tietyn teknologian.

CSP ja varastointi voi tarjota spinning varaa, että voimme ylösajamiseen valtaa jos toimivat osakuormituskäyrän alle 30 minuutissa hyödyntämällä säilyttää lämmön (määrä riehua rajoittaa lämpöinertian laitteita). Lopettamassa on nopeampaa:aikatauluista, noin 15 minuutin ohjaamalla lämpöä varastoon. Tätä käytetään Espanjassa antaa vaadittaessa, 30% teho ramppien alle tunnissa, jolloin laitos on otettava huomioon dispatchable joita verkko-operaattorin REE.

Keskusteltaessa palveluja CSP laitos auttaa sähkön verkonhaltijan käsitellä lyhyen aikavälin kysynnän ja tarjonnan epätasapainosta, on otettava huomioon sen mahdollinen"negatiivisen arvon"johtuvien häiriöiden aikana puolipilvistä päivää. Sisällyttäminen vähintään kolme tuntia varastointi CSP laitos mahdollistaa huomattavan lämpöinertian antamat tallennusväline voidaan vaimentaa tuloksena höyryn lämpötila/painegradientit on valta estää tulo määrääminä päivinä.

CSP laitokset voivat myös osallistua verkkopalvelut tarjoamalla"loistehoa", joka tarvitaan saavuttamaan paikallisten tasapainon järjestelmään. Pienet maksut suoritetaan CSP laitosten toiminnanharjoittajat Espanjassa toimittamisesta loistehoa. Kuitenkin CSP sijaitsevat kaukana vaatimukset eivät todennäköisesti pysty tekemään merkittävällä tavalla kokouksen järjestelmään operatiivisten tarpeiden loistehon.

Vai ei lämpöenergian varastointi on halvin ja/tai helpoin tapa laukaista tällaisia ​​verkkopalvelut ansaitsee lisätutkimuksia. Sitä voidaan kuitenkin olettaa, että arvo verkon palveluja lämpöenergiaa varastoivaa kasvaa pitoisuuden aurinkovoimalat (CSP ja PV) tietyllä alueella kasvaa.

Sioshansi ja Denholm (2010) ovat sitoutuneet mallinnuksen arviointitutkimuksia sisällyttämistä Termisen energian varastoinnin CSP kasveja neljällä paikkakunnalla Lounais Yhdysvalloissa, mikä vahvistaa järjestelmän riippuvuutta arvon varastoinnin edellä. Kaikissa neljässä tapauksessa, mallintamiseen käytettyjen oletusten tutkimuksessa, vähentää kustannuksia varastoinnista on tarpeen tehdä, varastointi talouden jos vain energia-arvo kilowattituntia myydään pidetään. Kuitenkin tässä tutkimuksessa, sisällyttäminen laskettuja arvoja on tarjota järjestelmä ja-kapasiteettia oleellisesti lisää arvoa varastoinnin, mikä taloudellinen kaikissa paitsi yhden 16 päällä ja parametrin muutokset katsotaan.

5.6 arvo lisäpoltto

CSP laitoksen varastointi ja lisäpoltto voi toistaa monia toiminnalliset ominaisuudet fossiilisia käyttävien voimaloiden tai dispatchable vesivoimaloiden (ottelu tulla lähemmäksi kuin lisäpoltto kapasiteettia CSP kasvin kasvaa). Tällä tavalla on helpompi integroida normaaliin sähköjärjestelmään toimintaa kuin muista uusiutuvista energialähteistä tuotetun sähkön lähteistä, kuten tuuli-tai PV. Sen teho voidaan ajoittaa sopimaan sen isäntä sähköjärjestelmään, tai jos kasvi ajoitus perustuu markkinoilla, ajaa aikana aika, jolloin hinnat ovat korkeimmat. Tuuli ja PV voidaan yhdistää pumppuvoimalaitoksia hydro tuottaa joitakin näistä eduista, mutta meno tappiot ovat paljon suurempia kuin tappiot lämmön varastointiin liittyviä CSP. Lisäpolttoainetta, jos asennettu, voidaan myös käyttää tasaisen valtaa estää toiminnan pilvisinä päivinä, ja siten tuottaa järjestelmäpalvelut.

Jälleen kuitenkin taloudellinen arvo lisäpoltto on CSP tehtaan tasolla on huolellisesti verrattava vaihtoehtojen puitteissa sähköjärjestelmän, esimerkiksi korkean hyötysuhteen lämpövoimalan lähempänä kysyntää keskuksiin. Useimmat nykyiset CSP tehtaat toimivat huomattavasti pienempi polttoaineen-to-sähköä tehokkuutta kuin tavanomaisissa voimaloissa, joten lisäpoltto voi olla negatiivinen vaikutus CO 2-päästöjä. Kuitenkin erikoisrakenteita optimoitu hybridikäyttö voi jossain määrin välttämään tämän ongelman.

Arvo lisäpolttoainetta (ja varastointi) on taipumus olla suurempi, kun pääsee sähköverkko on pienempi. Monille maissa MENA alueella, koko sähköjärjestelmän, johon voimalaitoksissa rehu on rajoitettu. Tämä tekijä, ja kustannusetuja maakaasua polttamalla, saattavat jossain määrin selittää, miksi lisäpolttoainetta ja sekajärjestelmiin (jossa CSP laitos käytetään lisätä tehokkuutta suuremman fossiilisia polttavan laitoksen) on aiemmin hyväksytty Tällä alueella. Koska fossiilisten polttoaineiden kustannukset kasvavat voi olla siirtyminen lämpö varastointiin ensisijaisena jolla käsitellään erikseen kysymystä. Myös CSP saa käyttää yhdessä muiden uusiutuvat energiamuodot kuten tuulivoiman ja aurinkoenergian PV mikä saattaa lisätä toimitusvarmuus puuttuessa hyvät verkkoyhteydet.

Kun lisäpoltto on sisällytetty, CSP kasvi saattaa pystyä auttamaan järjestelmän ylläpitäjän"musta alun tilanne, eli toimittaa sähköä silloin, kun se ei ole virtaa, jotta voitaisiin palauttaa sähkönjakelu. Tämä ominaisuus voisi on suunniteltava kasviin.


Osa 2

translated by MS
Published (Last edited): Apr 23