Solkraftverk i Mojaveöknen - Solar power plants in the Mojave Desert
Det finns flera solkraftverk i Mojaveöknen som levererar kraft till elnätet . Isolering (solstrålning) i Mojaveöknen är bland de bästa tillgängliga i USA, och några betydande befolkningscentra finns i området. Dessa anläggningar kan vanligtvis byggas på några år eftersom solceller växer nästan helt med modulära, lättillgängliga material. Solar Energy Generating Systems (SEGS) är namnet på nio solkraftverk i Mojaveöknen som byggdes på 1980-talet, den första kommersiella solcentralen. Dessa anläggningar har en sammanlagd kapacitet på 354 megawatt (MW) vilket gjorde dem till den största solenergianläggningen i världen tills Ivanpah Solar Power Facility stod klart 2014.
Nevada Solar One är ett solvärmeverk med en produktionskapacitet på 64 MW, beläget nära Boulder City , Nevada . Den Copper Mountain Solar Facility är en 150 MW solcellskraftverk i Boulder City, Nevada . Den Ivanpah Solar Electric Generating System är en 370 MW anläggning som består av tre separata solkraftanläggningar strax utanför Interstate Highway 15 på Nevada-California gränsen i Mojaveöknen. Det finns också planer på att bygga andra stora solfabriker i Mojaveöknen.
Översikt
Den sydvästra USA är ett av världens bästa områden för solinstrålning och Mojaveöknen får upp till två gånger solljus emot i andra regioner i landet. Detta överflöd av solenergi gör solkraftverk till ett renare alternativ till traditionella kraftverk, som förbränner fossila bränslen som olja och kol . Solkraftverk ger en miljövänlig energikälla, producerar praktiskt taget inga utsläpp och förbrukar inget annat bränsle än solljus. Vissa grupper uppmuntrar också till mer distribuerad generation eller soltak på taket.
2008 kostade solenergi inte konkurrenskraft med bulk, baslastkraft. Det ger dock elektricitet när och där kraften är mest begränsad och dyraste, vilket är ett strategiskt bidrag. Solenergi minskar risken för bränsleprisets volatilitet och förbättrar nätets tillförlitlighet. Sedan dess har kostnaderna minskat för att göra solenergi alltmer konkurrenskraftig.
Även om många av kostnaderna för fossila bränslen är välkända, är andra (föroreningar relaterade hälsoproblem, miljöförstöring, påverkan på nationell säkerhet av att förlita sig på utländska energikällor) indirekta och svåra att beräkna. Dessa är traditionellt externa för prissystemet och kallas därför ofta för externa effekter . En korrigerande prissättningsmekanism, såsom en koldioxidskatt , kan leda till att förnybar energi , såsom solvärme, blir billigare för konsumenterna än fossilbränslebaserad energi.
Solkraftverk kan i allmänhet byggas på några år eftersom solcentraler byggs nästan helt med modulära, lättillgängliga material. Däremot kräver många typer av konventionella kraftprojekt, särskilt kol och kärnkraftverk, långa ledtider.
Solväxter
Solar One och Solar Two
Solenergitorn använder tusentals enskilda solspårningsspeglar (kallade heliostatier ) för att reflektera solenergi på en central mottagare placerad ovanpå ett högt torn. Mottagaren samlar solens värme i en värmeöverföringsvätska som strömmar genom mottagaren. Den amerikanska Department of Energy , med ett konsortium av verktyg och industri, byggde de första två stora, demonstrations solenergi torn i öknen nära Barstow , Kalifornien .
Solar One fungerade framgångsrikt mellan 1982 och 1988, vilket bevisade att solenergitorn fungerar effektivt för att producera kraft från solenergi. Solar One-anläggningen använde vatten / ånga som värmeöverföringsvätska i mottagaren; detta gav flera problem när det gäller lagring och kontinuerlig turbindrift. För att lösa dessa problem uppgraderades Solar One till Solar Two , som fungerade från 1996 till 1999. Båda systemen hade en 10 MW effektkapacitet.
Det unika med Solar Two var dess användning av smält salt för att fånga och lagra solens värme. Det mycket heta saltet lagrades och användes vid behov för att producera ånga för att driva en turbin / generator som producerar el. Systemet fungerade smidigt genom intermittenta moln och fortsatte att generera elektricitet långt in på natten. Solar Two avvecklades 1999 och omvandlades av University of California, Davis, till CACTUS , ett Air Cherenkov-teleskop , 2001 och mätte gammastrålar som träffade atmosfären .
Solenergi genererande system
Trågsystem dominerar bland dagens kommersiella solkraftverk. Nio separata trågkraftverk, kallade Solar Energy Generating Systems (SEGS), byggdes på 1980-talet i Mojaveöknen nära Barstow av det israeliska företaget BrightSource Energy (tidigare Luz Industries). Dessa anläggningar har en sammanlagd kapacitet på 354 MW . NextEra säger att solcentralerna driver 232 500 hem (under dagen, vid högsta effekt) och förskjuter 3800 ton föroreningar per år som skulle ha producerats om elen hade tillhandahållits av fossila bränslen, såsom olja.
Trågsystem omvandlar värmen från solen till el. På grund av sin paraboliska form kan trågsamlare fokusera solen 30-60 gånger sin normala intensitet på ett mottagarrör som ligger längs trågets brännlinje. Syntetisk olja cirkulerar genom röret och fångar upp denna värme och når temperaturer på 390 ° C (735 ° F). Den heta oljan pumpas till en produktionsstation och dirigeras genom en värmeväxlare för att producera ånga. Slutligen produceras el i en konventionell ångturbin. SEGS-anläggningarna drivs med naturgas på molniga dagar eller efter mörker, och naturgas ger 25% av den totala produktionen. Kritiker noterar att detta beroende av gaseldad kraft för "reserv" -elektricitet under anläggningens 35-åriga historia har genererat mer än 3 miljoner ton koldioxidutsläpp mer än om elen hade genererats av en kärnkraftsanläggning.
Solslantgård för öknens solljus
Den Desert Sunlight Solar Farm är en 550 megawatt (MW AC ) solceller kraftverket cirka sex miles norr om Desert Center, Kalifornien , i Mojaveöknen . Den använder cirka 8,8 miljoner kadmiumtellurid moduler som gjorts av den amerikanska tunnfilmstillverkaren First Solar . Från och med hösten 2015 har Solar Farm samma 550 MW installerade kapacitet som Topaz Solar Farm i Carrizo Plain-regionen i centrala Kalifornien, vilket gör dem båda bundna för de näst största färdiga solcellerna med installerad kapacitet .
Nevada Solar One
Nevada Solar One har en produktionskapacitet på 64 MW och ligger i Boulder City , Nevada. Den byggdes av US Department of Energy , National Renewable Energy Laboratory och Acciona Solar .
Nevada Solar One använder paraboliska tråg som termiska solkoncentratorer , värmerör av vätska som fungerar som solmottagare. Dessa solmottagare är speciellt belagda rör av glas och stål, och cirka 19 300 av dessa fyra meter långa rör används i anläggningen. Nevada Solar One använder också en teknik som samlar extra värme genom att lägga den i fasförändrade smälta salter , som gör att energi kan dras på natten. Med hjälp av lagringssystem för termisk energi kan drifttider för solvärme till och med förlängas för att möta basbelastningsbehov. Värmekraftverk för solenergi som är konstruerade för solproduktion är väl anpassade till toppbelastningar på sommaren på välmående områden med betydande kylbehov, såsom sydvästra USA.
Kostnaden för Nevada Solar One ligger i intervallet 220–250 miljoner dollar. Den producerade kraften är något dyrare än vindkraft, men var mindre än solceller. Eftersom solceller blev billigare har vissa föreslagna CSP-projekt omvandlats till solceller.
Kopparberget solanläggning
Den Copper Mountain Solar Facility är en 552 megawatt (MW) solar solcellskraftverk i Boulder City, Nevada . Sempra Generation började bygga anläggningen i januari 2010 och anläggningen började generera el den 1 december 2010. Vid sin högsta byggnad installerade mer än 350 arbetare 775 000 första solpaneler på 380 tunnland. Kraften från Copper Mountain Solar Facility (och intilliggande 10 MW El Dorado Solar Power Plant ) säljs till Pacific Gas & Electric under separata 20-åriga kontrakt. Kaliforniska verktyg var tvungna att skaffa 20 procent av sin energiförsörjning från förnybara energikällor i slutet av 2010 och ökade till 33 procent till 2020.
Nellis solkraftverk
I december 2007 tillkännagav USA: s flygvapen att Nellis Solar Power Plant , ett solcellssystem (PV), var klar vid Nellis Air Force Base i Clark County , Nevada. Detta markmonterade solcellssystem har 140 hektar mark hyrt från flygvapnet vid basens västra kant och använder ett avancerat solspårningssystem, designat och distribuerat av SunPower . Lutad söderut roterar varje uppsättning solpaneler runt en central bar för att spåra solen från öst till väst. 14 MW-systemet genererar mer än 30 miljoner kilowattimmar el varje år (cirka 82 tusen kilowattimmar per dag) och levererar cirka 25 procent av den totala kraften som används vid basen. Nellis solkraftverk var ett av de största solcellssystemen i Nordamerika.
Ivanpah solenergianläggning
Den 392 MW Ivanpah solenergianläggningen , som ligger 64 km sydväst om Las Vegas, är världens största solvärmekraftprojekt, som blev fullt operativt den 13 februari 2014. BrightSource Energy fick en lånegaranti på 1,6 miljarder dollar från de Förenta staternas Department of Energy för att bygga projektet, som distribuerar 347,000 HELIO speglar fokus solenergi på pannor ligger på centraliserade solenergi torn . I februari 2012 tilldelades Ivanpah årets CSP- projekt ( Concentrating Solar Power ) av Solar Power Generation USA.
Mojave Solar Project
Den Mojave Solar Project är en solvärme power anläggning i Mojaveöknen i Kalifornien , ungefär 20 miles (32 km) nordväst om Barstow . Omkring byn Lockhart ligger Mojave Solar intill Harper Lake och solcentralen SEGS VIII – IX . Den 250 MW koncentrerade solenergianläggningen (CSP) beräknades kosta totalt 1,6 miljarder dollar och beställdes i december 2014. Utvecklaren Abengoa säkerställde en lånegaranti på 1,2 miljarder dollar från US Department of Energy för projektet.
Den nominella elenergianläggningen på 250 MW genererar ånga i solånggeneratorer, som expanderar genom en ångturbingenerator för att producera elkraft från dubbla, oberoende manövrerade solfält som vardera matar en 125 MW kraftö. Anläggningen ska generera 617 000 MWh kraft årligen, tillräckligt med kraft för mer än 88 000 hushåll och kommer att förhindra utsläpp av över 430 kilotons koldioxid per år. Pacific Gas & Electric har gått med på ett 25-årigt kraftköpsavtal .
Antelope Valley Solar Ranch
Antelope Valley Solar Ranch, 230 MW, är ett första solcellsprojekt som nu ägs av Exelon i Antelope Valley-området i västra Mojaveöknen. I september 2011 fick projektet en lånegaranti på 646 miljoner dollar från US Department of Energy, och dess konstruktion beräknades generera 350 byggjobb och 20 permanenta jobb. Den har en innovativ användningsskala distribution av växelriktare med spänningsreglering och övervakningsteknik, som "gör det möjligt för projektet att ge mer stabil och kontinuerlig effekt". Elektricitet från Antelope Valley Solar Ranch-projektet kommer att säljas till Pacific Gas & Electric Company enligt ett 25-årigt kontrakt.
Miljöpåverkan
Markanvändningsfrågor
En studie från 2013 av National Renewable Energy Laboratory drog slutsatsen att den genomsnittliga stora solcelleanläggningen i USA ockuperade 3,1 hektar (1,3 ha) permanent störd yta och 3,4 tunnland (1,4 ha) av total areal per gigawattimme per år. Det genomsnittliga koncentrerade solkraftverket i USA ockuperade 2,7 hektar (1,1 ha) stört område och 3,5 hektar (1,4 ha) av den totala ytan per GWh / år, en livscykelanalys från 2015 för markanvändning för olika elkällor drog slutsatsen att koncentrerad solenergi hade ett markanvändningsavtryck på 9,0 m 2 / MWhr för tråg och 14 m 2 / MWhr för power tower. Det koncentrerande solavtrycket var mindre än för kolkraft (18 m 2 / MWhr), men större än de andra undersökta källorna, inklusive solceller (7,9 m 2 / MWhr), naturgas (0,49 m 2 / MWhr) och vind effekt (0,26 m 2 / MWhr).
Den federala regeringen har ägnat nästan 2000 gånger mer areal till olje- och gasuthyrning än till solutveckling. Under 2010 godkände Bureau of Land Management nio storskaliga solprojekt, med en total produktionskapacitet på 3 682 megawatt, vilket motsvarar cirka 40 000 hektar (16 000 ha). Däremot behandlade 2010 Bureau of Land Management mer än 5 200 ansökningar om gas- och oljeavtal och utfärdade 1 308 hyresavtal för totalt 3,2 miljoner tunnland. För närvarande är 38,2 miljoner hektar offentliga mark på land och ytterligare 36,9 miljoner hektar offshore-prospektering i Mexikanska golfen leasat för utveckling, prospektering och produktion av olja och gas.
En del av marken i östra Mojaveöknen kommer att bevaras, men solindustrin är främst intresserad av områden i den västra öknen, "där solen brinner varmare och det finns lättare tillgång till överföringsledningar", säger Kenn J. Arnecke från FPL Energi , en uppfattning som delas av många branschledare.
Problem med vattenanvändning
Koncentrering av solkraftverk i Mojaveöknen har tagit upp problem med vattenanvändning, eftersom koncentrerande solkraftverk med våtkylsystem har höga vattenförbrukningsintensiteter jämfört med andra typer av elektriska kraftverk; endast fossila bränsleanläggningar med koluppsamling och lagring kan ha högre vattenintensitet. En studie från 2013 som jämförde olika elkällor visade att medianvattenförbrukningen under drift av solkraftverk med koncentrerad våtkylning var 810 gal / MWhr för kraftverkstorn och 890 gal / MWhr för trågverk. Detta var högre än den operativa vattenförbrukningen (med kyltorn) för kärnkraft (720 gal / MWhr), kol (530 gal / MWhr) eller naturgas (210 gal / MWhr). En undersökning från 2011 av National Renewable Energy Laboratory kom till liknande slutsatser: för kraftverk med kyltorn var vattenförbrukningen under drift 865 gal / MWhr för CSP-tråg, 786 gal / MWhr för CSP-torn, 687 gal / MWhr för kol, 672 gal / MWhr för kärnkraft och 198 gal / MWhr för naturgas. Den Solar Energy Industries Association noteras att Nevada Solar ett tråg CSP växt konsumerar 850 gal / MWhr.
År 2007 uppmanade den amerikanska kongressen Department of Energy att rapportera om sätt att minska vattenförbrukningen av CSP. Den efterföljande rapporten noterade att torrkylningsteknik fanns tillgänglig, även om den är dyrare att bygga och driva, men kan minska vattenförbrukningen med CSP med 91 till 95 procent, vilket minskar deras förbrukning under konventionella kraftverk. Ett hybrid vått / torrkylsystem kan minska vattenförbrukningen med 32 till 58 procent. I en 2015-rapport från NREL konstaterades att 17 av de 24 drivande CSP-kraftverken i USA använde våtkylningssystem. De fyra befintliga CSP-anläggningarna med torrkylda system var de tre kraftverken vid Ivanpah Solar Power Facility nära Barstow, Kalifornien , och Genesis Solar Energy Project i Riverside County, Kalifornien . Av 15 CSP-projekt under uppbyggnad eller utveckling i USA från mars 2015 planerade 6 att använda våtsystem (inklusive ett våtsystem med återvunnet avloppsvatten), 7 planerade för torra system, 1 hybrid och 1 ospecificerat.
Vilda djur och växter
Vissa solkraftverk med krafttorndesign i Mojaveöknen har granskats för fågeldödlighet. I allmänhet är dessa anläggningar inhägnad för att hålla marklevande djur ute. När det gäller koncentrerade solkraftverk som Ivanpah Solar Power Facility har studier dock dragit slutsatsen att ett betydande antal fåglar och fladdermöss skadas eller dödas antingen genom att kollidera i heliostatsspeglarna eller från att brinna i solflöde som skapats av spegeln. fält. Även roadrunners fastna utanför den installerade omkrets staket, där de blir ett lätt byte för prärievargar , som har dödat och ätit massor av dem eftersom anläggningar har byggts.
Se även
- Lista över solkraftverk
- Kommersialisering av förnybar energi
- Solenergi i Kalifornien
- Lista över solceller
- Förnybar energi i USA
- Förnybar portföljstandard
Referenser