Солнечная башня PS10 под Севильей: как это устроено

В 20 километрах к западу от Севильи, среди андалусских полей, стоит башня высотой с сорокаэтажный дом. Вокруг неё — поле из 624 зеркал, каждое площадью 120 квадратных метров. Когда все они разворачиваются к солнцу, в воздухе над башней вспыхивает столб света, видимый за несколько километров. Это PS10 — первая в мире коммерческая солнечная электростанция башенного типа.

Как работает PS10

Станция расположена в муниципалитете Санлукар-ла-Майор, в Андалусии. Башня достигает 115 метров — примерно столько же, что и 40-этажное здание. На её вершине находится приёмник солнечного излучения: именно туда зеркала-гелиостаты направляют отражённый свет в течение всего светового дня.

Каждый гелиостат движется по двум осям, отслеживая положение солнца. Интенсивность сфокусированного света настолько высока, что он буквально освещает пыль и водяной пар в воздухе — отсюда и характерный световой столб над башней, который часто попадает на фотографии.

Приёмник нагревает воду до 257 °C, превращая её в насыщенный пар. Пар подаётся на паровую турбину, которая вращает генератор. Электрическая мощность установки — 11 МВт, годовая выработка составляет около 23 400 МВт·ч. КПД преобразования солнечной энергии в электрическую — порядка 17%.

У станции есть небольшой тепловой аккумулятор: перегретая вода под давлением 50 бар хранится в изолированных ёмкостях при температуре около 285 °C. Этого запаса хватает примерно на полчаса работы при полной нагрузке — достаточно, чтобы перекрыть кратковременную облачность без остановки генерации.

Андалусия — одно из самых солнечных мест в Европе: Севилья получает не менее девяти часов прямого солнца в 320 днях из 365, а летом световой день растягивается до 15 часов. Это делает регион почти идеальным для солнечной генерации.

Строительство PS10 заняло четыре года, стоимость проекта составила около 35 миллионов евро. Станцию возвела компания Abengoa совместно с испанскими подрядчиками — в 2007 году она вышла на коммерческую эксплуатацию.

Рядом с ней позднее выросла PS20 — станция того же принципа действия, но вдвое мощнее: 20 МВт, башня 165 метров, 1255 гелиостатов. PS20 начала работу в 2009 году и до 2014 года оставалась самой мощной солнечной башенной станцией в мире — пока в Калифорнии не запустили Ivanpah.

Комплекс Солукар

PS10 и PS20 — лишь часть более крупного проекта. Весь комплекс Solucar в Санлукар-ла-Майор включает несколько станций разных типов: башенные, параболические и фотовольтаические. Совокупная мощность комплекса превышает 300 МВт — это крупнейший солнечный энергетический узел в Европе.

По расчётам, весь комплекс способен обеспечить электричеством около 180 000 домов — примерно столько, сколько потребляет Севилья. Ежегодно это позволяет предотвратить выброс более 600 000 тонн углекислого газа по сравнению с угольной или газовой генерацией той же мощности.

В период строительства комплекс дал работу более чем тысяче человек. На постоянное обслуживание осталось около 300 сотрудников.

Башенные станции — лишь один из способов использовать солнце. Если хотите разобраться, насколько солнечная энергетика выгодна в целом, почитайте обзор преимуществ и недостатков солнечной энергии.

Похожий принцип реализован в Израиле — там в пустыне Негев работает солнечная электростанция Ашалим мощностью 121 МВт, одна из крупнейших башенных станций в мире.

Почему именно башня, а не панели

Фотовольтаические панели преобразуют свет напрямую в электричество, но не умеют хранить энергию в виде тепла. Башенные станции концентрированной солнечной энергии (CSP) работают иначе: они сначала аккумулируют тепло, а потом превращают его в пар и электричество. Это открывает возможность для теплового накопителя — и, значит, для генерации в облачную погоду или в вечерние часы.

PS10 использовала воду как теплоноситель, что ограничивало ёмкость накопителя. Позднее в отрасли перешли на расплавленные соли, которые держат температуру около 600 °C и позволяют хранить тепло на несколько часов — это принципиально меняет экономику таких станций. Читайте также о крупнейших ветряных электростанциях мира.