Soldamm - Solar pond

För den fiktiva karaktären av August Derleth, se Solar Pons .
Solavdunstningsdammar i Atacamaöknen

En soldamm är en pool av saltvatten som samlar in och lagrar värmeenergi. Saltvatten bildas naturligt en vertikal salthalt gradient även känd som en " haloklin ", i vilka låg salthalt vatten flyter ovanpå hög salthalt vatten. Skikten med saltlösningar ökar i koncentration (och därmed densitet) med djupet. Under ett visst djup har lösningen en jämnt hög saltkoncentration.

Beskrivning

När solstrålarna kommer i kontakt med botten av en grund pool värmer de upp vattnet intill botten. När vatten vid poolens botten värms upp blir det mindre tätt än det kallare vattnet ovanför och konvektionen börjar. Soldammar värmer upp vatten genom att hindra denna konvektion. Salt tillsätts i vattnet tills de nedre vattenskikten blir helt mättade . Vatten med hög salthalt vid dammens botten blandas inte lätt med vatten med låg salthalt ovanför, så när det undre vattenskiktet värms upp sker konvektion separat i botten och toppskiktet, med endast mild blandning mellan de två . Detta minskar kraftigt värmeförlusten och möjliggör att vattnet med hög salthalt får upp till 90 ° C samtidigt som det håller 30 ° C salt med låg salthalt. Detta heta, salta vatten kan sedan pumpas bort för användning vid elproduktion, genom en turbin eller som en källa till termisk energi.

Fördelar och nackdelar

  • Tillvägagångssättet är särskilt attraktivt för landsbygdsområden i utvecklingsländer . Mycket stora områdessamlare kan ställas in för bara kostnaden för lera eller plastdammfoder.
  • De ackumulerande saltkristaller måste avlägsnas och kan vara en värdefull biprodukt och en underhållskostnad.
  • Inget behov av en separat samlare.
  • Den extremt stora termiska massan innebär att kraft genereras natt och dag.
  • Relativt lågtemperaturdrift innebär att solenergi omvandlas vanligtvis är mindre än 2%.
  • På grund av avdunstning krävs ständigt saltlösning för att upprätthålla salthaltgradienter.

Effektivitet

Den erhållna energin är i form av låg värme på 70 till 80 ° C jämfört med en antagen omgivningstemperatur på 20 ° C. Enligt termodynamikens andra lag (se Carnot-cykel ) är den maximala teoretiska effektiviteten för en cykel som använder värme från en högtemperaturbehållare vid 80 ° C och har en lägre temperatur på 20 ° C 1− (273 + 20) / (273 + 80) = 17%. Som jämförelse skulle ett kraftverkets värmemotor som levererar hög värme vid 800 ° C ha en maximal teoretisk gräns på 73% för att omvandla värme till nyttigt arbete (och därmed tvingas avyttra så lite som 27% i spillvärme till kalltemperaturbehållare vid 20 ° C). Soldammarnas låga effektivitet motiveras vanligtvis med argumentet att 'samlaren', som bara är en plastfodrad damm, potentiellt kan resultera i ett storskaligt system som har lägre totalkostnadskostnad än ett solkoncentrationssystem .

Utveckling

Ytterligare forskning syftar till att ta itu med problemen, såsom utveckling av membrandammar. Dessa använder ett tunt permeabelt membran för att separera skikten utan att saltet passerar igenom.

Exempel

Den största soldammen för elproduktion var Beit HaArava- dammen som byggdes i Israel och drevs fram till 1988. Den hade en yta på 210 000 m² och gav en elektrisk effekt på 5 MW.

Indien var det första asiatiska landet som hade etablerat en soldamm i Bhuj , i Gujarat. Projektet sanktionerades under National Solar Pond-programmet av ministeriet för icke-konventionella energikällor 1987 och slutfördes 1993 efter ett ihållande samarbete mellan TERI, Gujarat Energy Development Agency och GDDC (Gujarat Dairy Development Corporation Ltd). Soldammen visade framgångsrikt teknikens ändamålsenlighet genom att tillföra anläggningen 80 000 liter varmvatten dagligen. Den är utformad för att leverera cirka 22.000.000 kWh termisk energi årligen. Energi- och resursinstitutet tillhandahöll alla tekniska insatser och genomförde det fullständiga genomförandet av forskning, utveckling och demonstration. TERI drivs och underhåller denna anläggning fram till 1996 innan den överlämnades till GDDC. Soldammen fungerade utan problem fram till år 2000 då allvarliga ekonomiska förluster förlamade GDDC. Därefter lämnade jordbävningen i Bhuj Kutch Dairy icke-funktionell.

Den 3,200 m 2 stora soldammen som driver 20% av Bruce Foods Corporations verksamhet i El Paso, Texas är den näst största i USA. Det är också den första saltgradiga soldammen i USA.

Se även

Referenser

externa länkar