Quali sono gli svantaggi di energia solare termica concentrata?

L'energia solare concentrata sembra sulla superficie essere un'ottima fonte di energia di rete. È sostenibile, non ha evidenti prodotti di scarto da gestire durante la costruzione o il funzionamento e con lo stoccaggio termico può generare energia di notte o in una giornata nuvolosa. Sembra che affronti ogni problema con la produzione di combustibili fossili, nucleare, fotovoltaico o eolico. C'è qualche svantaggio in questo che non vedo? Non dovremmo costruire queste piante il più velocemente possibile?

Non ci sono proiettili d'argento quando si tratta di decarbonizzare la griglia. Questa è una buona notizia: significa che puoi smettere di cercarne una e accettare che ogni forma di generazione ha i suoi pro e contro.

L'energia solare concentrata [CSP] si basa sulla luce solare diretta . Non solo luce solare ambientale, ma molta luce solare diretta tutto l'anno. Considerando che il fotovoltaico ordinario [PV] funzionerà praticamente in qualsiasi parte del mondo, dai tropici ai poli.

CSP non funziona su tutte le scale. I prototipi stanno ancora determinando qual è il più economico. Il fotovoltaico funziona praticamente a qualsiasi scala, da watt a gigawatt.

CSP è ancora agli inizi. Esistono forse un paio di migliaia di prototipi su scala di griglia nel mondo, ~ 4-5 GW di capacità totale e quelli con memoria integrata per il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, sono ancora più rari, perché l'economia puzza. Abbiamo poca idea su prestazioni a vita, design ottimale, regimi di manutenzione ottimali e così via. Considerando che il fotovoltaico è un prodotto di base prodotto in grandi quantità - ci stiamo avvicinando a un miliardo di pannelli fotovoltaici nel mondo, con una capacità di circa 200 GW - una capacità cinquanta volte maggiore e unità ripetibili di cinque o sei ordini di grandezza.

CSP è complesso e richiede tempo per progettare, installare e mettere in servizio. Il fotovoltaico è molto veloce e molto facile da progettare, installare e mettere in servizio.

Lo stoccaggio, nella maggior parte del mondo, non è un prodotto di alto valore. Quindi avere lo storage integrato non è - di per sé - una cosa intrinsecamente preziosa.

Non sappiamo quale sarà il suo costo di vita per unità di elettricità fornita. Abbiamo solo pochi giovani prototipi da portare avanti. Questo tipo di incertezza è un disincentivo per gli investitori.

Tutto ciò che facciamo come umani ha conseguenze di qualche tipo. Sebbene non sia un grosso svantaggio (secondo me), i critici hanno spesso citato i presunti effetti avversi della pianta sulla fauna selvatica:

Articolo di Wikipedia :

È stato notato che gli insetti possono essere attratti dalla luce intensa causata dalla tecnologia solare concentrata e, di conseguenza, gli uccelli che li cacciano possono essere uccisi (bruciati) se gli uccelli volano vicino al punto in cui la luce viene focalizzata. Questo può colpire anche i rapaci che cacciano gli uccelli. I funzionari federali della fauna selvatica hanno iniziato a chiamare queste torri di potere "eco-compatibili" "mega trappole" per la fauna selvatica.

Notizie dal mondo della natura :

Sfortunatamente, a circa due ore dall'inizio del test, ingegneri e biologi sul posto hanno iniziato a notare "streamer" - tracce di fumo e vapore causate da uccelli che volano direttamente nel campo delle radiazioni solari. Quale umidità conteneva su di loro si vaporizzò all'istante e alcuni istantaneamente scoppiarono in fiamme, almeno fino a quando non iniziarono a sventolare freneticamente. Si stima che 130 uccelli siano rimasti feriti o uccisi durante il test.

La veridicità di queste affermazioni è tuttavia in discussione (dall'articolo di Wikipedia):

Tuttavia, la storia della Ivanpah Solar Power Facility è stata esagerata, contando i decessi in molte decine di migliaia, diffondendo l'allarme su impianti a energia solare concentrata (CSP), che non era fondato sui fatti, ma sulla speculazione di un avversario. Secondo rapporti rigorosi, in oltre sei mesi sono stati contati solo 133 uccelli cantati. E non solo il numero di morti per uccelli è molto inferiore alle centinaia di milioni a miliardi che muoiono ogni anno a causa di collisioni con finestrini, veicoli e linee elettriche. Ma, focalizzando non più di 4 specchi su uno qualsiasi dei punti nell'aria durante in standby, al Crescent Dunes Solar Energy Project, in 3 mesi, il tasso di mortalità è sceso a zero morti.

Nel Regno Unito , il sole non splende ogni giorno. Abbiamo anche bisogno di più energia in inverno quando il sole splende di meno.

Pertanto ogni centrale solare deve essere supportata da un'altra centrale elettrica che può funzionare quando il sole non splende. L'energia solare concentrata consente l'immagazzinamento a breve termine del vapore, quindi almeno 5 minuti di copertura nuvolosa non aiuta molto con il "problema invernale".

Tuttavia, in un'area in cui il picco di potenza richiesta è nelle calde giornate di sole dovute all'energia solare CA, diventa un'opzione molto migliore.

Dobbiamo quindi chiederci se l'energia solare concentrata (CSP) vale lo sforzo rispetto al fotovoltaico (PV). Il fotovoltaico è un prodotto e sta diventando sempre più economico ogni anno, quindi tutto il CSP in grado di offrire rispetto al fotovoltaico è lo stoccaggio di energia a breve termine.

Se ci fosse un grande investimento in CSP nelle aree corrette del mondo, con molti designer che venivano costruiti e perfezionati, allora potrebbe rivelarsi molto buono. Tuttavia, mi aspetto che non lo sapremo mai, poiché il caso è difficile da realizzare per l'investimento, dato che il fotovoltaico è ben compreso e la CA può essere spenta per alcuni minuti se una nuvola interrompe il funzionamento del fotovoltaico. (Conservare la "freddezza" in un edificio è un metodo per un efficace accumulo di energia.)

Le centrali solari concentrate si trovano in zone isolate che ricevono molto sole tutto l'anno, il che significa sostanzialmente regioni aride o semi-aride. La maggior parte di queste regioni non ha una grande popolazione, quindi saranno necessarie lunghe linee di trasmissione di potenza.

Per aumentare le prestazioni e l'efficienza, ogni impianto CSP dovrà essere progettato e costruito in modo univoco per il percorso e l'elevazione del sole in ogni posizione in cui verrà istituito un impianto CSP; in particolare per il sistema di localizzazione solare che sarà necessario per focalizzare continuamente la luce da un sole in movimento su una posizione. Il percorso del sole varia durante il giorno e di giorno in giorno - alte quote in inverno, alte in estate.

La potenza sarà ottimale quando il sole è nel punto più alto del cielo e funzionerà bene da 2 a 3 ore su entrambi i lati. Durante le prime ore del mattino e nel tardo pomeriggio il CSP non riceverà molta luce solare utilizzabile.

Alcune di queste risposte hanno già toccato l'impatto ambientale del CSP, vorrei aggiungere questo articolo come fonte. Ribadisce i punti sollevati da altri che hanno risposto alla domanda del PO e sottolineato i problemi con la biodiversità (in particolare le specie di uccelli) colpite.

Tuttavia, nessuno ha sottolineato l'uso di acqua necessario per il sistema di raffreddamento, che è anche importante. Col passare del tempo avremo bisogno di stare più attenti al nostro uso dell'acqua, poiché abbiamo già bisogno di una "rivoluzione blu".

Penso che CSP sia un ottimo complemento per i sistemi fotovoltaici e altri tipi di energia alternativa. Rende il solare in grado di realizzare una griglia più stabile su installazioni su scala industriale. Tuttavia, dobbiamo stare attenti a come lo costruiamo e quanto lo costruiamo per ridurre al minimo i costi ambientali.

I vantaggi superano gli svantaggi, quindi è necessario consolidare la volontà politica per effettuare gli investimenti necessari. Le posizioni ideali in zone soleggiate e aride sarebbero vicino ai mari per alimentare le piante di dissalazione. I CSP possono essere utilizzati insieme a PV per queste applicazioni.

Desalinizzando ed elettrolizzando l'acqua di mare, otteniamo idrogeno oltre all'acqua dolce oltre all'energia elettrica. Attraverso l'elettrolisi possiamo anche ottenere idrossidi per rimuovere l'anidride carbonica dallo scarico dalle strutture di combustione degli idrocarburi. Gli idrossidi, principalmente idrossido di sodio, reagirebbero con l'anidride carbonica formando carbonati che sono precipitati solidi. Il carbonato può essere incassato per crediti di carbonio sul mercato del sequestro del carbonio. Otteniamo anche cloro dall'elettrolisi dell'acqua di mare, che è anche un prodotto molto utile soprattutto nel terzo mondo dove può essere utilizzato per sterilizzare l'acqua potabile.

Vorrei sottolineare alcune informazioni "aggiuntive". Penso che questi CSP potrebbero anche essere usati per creare idrogeno dall'elettrolisi. Aumentando così l'offerta che potrebbe essere importante per lo sviluppo della tecnologia del carburante a idrogeno nelle automobili. Perché, solo di recente, ho letto che queste auto offrono una gamma molto maggiore rispetto alle auto elettriche, ma la densità delle "stazioni di idrogeno" è troppo bassa per far evolvere questa tecnologia. Pertanto, il CSP potrebbe avere ulteriori vantaggi per i quali non erano nemmeno previsti. Avrebbe un altro effetto positivo, le persone non devono pensare a come immagazzinare l '"energia elettrica" ​​perché è stata convertita in "energia chimica" utilizzabile (sebbene immagazzinare idrogeno non sia troppo facile da solo).