China a construit cea mai mare centrală hibridă solară şi fotovoltaică din lume, care livrează electricitate şi timp de 8 ore după apusul soarelui fără baterii

China a construit şi conectat la reţea cea mai mare centrală hibridă solară şi fotovoltaică din lume, care poate furniza suficientă electricitate cât să acopere consumul unei întregi ţări mai mici. Centrala e construită de compania chineză de stat China Three Gorges Corporation (CTGC) şi poate livra electricitate nu doar ziua, şi ci timp de 8 ore după apusul soarelui, fără baterii. Detaliile inginereşti ale noii centrale sunt deosebit de curioase.

Foto: Noua centrală hibridă din China

Chinezii au vrut acum să-şi adjudece titlul de cea mai mare centrală din lume, dar el e valabil doar cu multiple precizări, în timp ce în tehnologia de bază există şi alte centrale mai mari. Şi aici trebuie să facem în primul rând distincţie între ce înseamnă o centrală hibridă, solară şi fotovoltaică.

Noţiunea de hibridă aici vine de la faptul că ea combină două surse de energie — solară şi fotovoltaică. Când spunem fotovoltaică, bineînţeles că sursa primară de energie acolo e tot soarele, doar că acea energie e captată sub formă de fotoni de panouri fotovoltaice şi transformată în electricitate. Prin urmare, noua centrală are şi obişnuitele panouri fotovoltaice în componenţa ei.

Iar partea de centrală solară presupune captarea directă a energiei solare sub formă de căldură şi concentrarea ei pentru captare mai eficientă. De fapt, denumirea tehnică a acestei tehnologii e CSP, de la centrală solară concentrată şi ea presupune montarea unui număr mare de heliostate în pe pământ, toată îndreptate astfel încât să îndrepte o reflecţie concentrată a luminii solare către un turn central. Acel turn central e încălzit la sute de grade Celsius, după care căldura de acolo e transferată unui circuit cu turbină cu abur, care produce electricitate.

Asemenea centrale au apărut acum circa 15 ani în Spania pentru prima dată la o scară mai mare, apoi au apărut şi în Maroc, ţară care a făcut astfel uz de soarele din Sahara şi a devenit din importator de energie în exportator.

Totuşi, cea mai mare centrală din lume şi cel mai grandios proiect de acest fel a fost construit în Dubai, fiind inaugurat în 2023. E vorba de proiectul Noor Energy 1 şi e atât de mare şi puternică, încât turnul său central şi lumina reflectată spre el se văd de la 40 km depărtare.

Centrala are 70.000 de heliostate, ocupând circa 44 km pătraţi. Aceste oglinzi nu doar că reflectă lumina spre turnul central, dar asigură şi încălzirea apei din conductele care trec prin ele, cu o putere de 600 MW, pe lângă cei 100 MW produşi în timp real de turnul central. Pe lângă aceşti 700 MW împreună, centrala din Dubai mai are şi 250 MW de panouri fotovoltaice. Deci puterea totală e de 950 MW. Iar turnul central, chiar dacă produce în direct doar 100 MW de electricitate, stochează cea mai mare parte a energiei în timpul zilei prin încălzirea de sare topită, astfel că noaptea centrala mai poate produce 700 MW putere, pe toată durata nopţii. Este prima asemenea centrală hibridă care poate opera 24 ore din 24.

Ei bine, noua centrală din China despre care vorbim azi e una de 1.000 MW putere totală, cu doar 50 MW mai puternică decât cea din Dubai. În schimb, centrala chineză poate produce doar 100 MW putere din graţie reflecţiei din heliostate şi sării topite, restul de 900 MW revenindu-le panourilor fotovoltaice, care pot livra energie doar ziua, pe o curbă variabilă.

Centrala se află în deşertul Gobi, în apropiere de oraşul Hami şi inginerii chinezi anunţă că ea foloseşte 260.000 de oglinzi mai mici, care sunt în mişcare activă pentru a redirecţiona cât mai eficient razele solare concentrate spre turnul central. La un număr atât de mare de heliostate, e aproape uimitor că centrala poate produce doar 100 MW putere prin această metodă.

Sarea topită stochează căldura, care pune în mişcare la rândul ei o turbină cu abur, exact ca în metoda descrisă mai sus şi în Dubai. Doar că aici noaptea puterea maximă pe care o poate livra centrala e de 100 MW, doar 10% din puterea sa instalată de 1.000 MW. Nu e nevoie de baterii, pentru că energia e stocată termic în acea sare topită.

Cum se explică un număr atât de mare de oglinzi şi o putere atât de mică? Prin faptul că aici, la noua centrală chinezească, e aplicat principiul linear Fresnel — heliostatele nu-şi îndreaptă reflecţiile spre un singur turn central, ci există rânduri paralele de heliostate, cu o conductă de sare topită în faţa lor. Toate oglinzile de pe acel rând îşi îndreaptă reflecţiile către acea conductă în puncte diferite, în faţa fiecărui heliostat, iar sarea topită e oricum încălzită astfel. Doar că randamentul e ceva mai mic. De fapt, acest principiu era tratat cu scepticism foarte mult timp de oamenii de ştiinţă, dar chinezii au reuşit să-l aducă la valori mai viabile cu această centrală nouă.

Aşadar, e o centrală solară cu fascicule concentrate, doar că nu doar oglinzile îşi direcţionate fasciculele concentrate reflectate spre un singur turn central, ci către conducta din faţa lor, de pe cele 46 de rânduri de heliostate ale noii centrale.

Chinezii spun că tehnologia e ceva mai ieftină şi mai uşor de întreţinut în comparare cu un singur turn central. Ei au cheltuit 480 milioane de dolari pe ea, în timp ce centrala din Dubai, cu un accent mult mai mare pe partea de heliostate, a costat 4,3 miliarde de dolari.

Chinezii au încercat în ultimii ani mai multe combinaţii de tehnologii cu heliostate, inclusiv una clasică, cu turn central, dar mai mică, tot în deşertul Gobi, inaugurată acum doi ani şi jumătate. După acea experienţă, chinezii au testat şi o altă variaţie, iar astfel vor vedea în practică şi care va fi randamentul în ambele cazuri, or, cele două centrale sunt amplasate în condiţii şi regiuni similare din deşertul Gobi, deci comparaţia va fi directă şi clară.

Cert e că până şi un asemenea proiect aproape experimental precum cel despre care vorbim azi are o scară imensă de 1 GW putere instalată şi o producţie anuală estimată de 2,07 TWh de electricitate. Centrala inaugurată acum doi ani, de 750 MW putere instalată totală, avea o producţie anuală estimată de 1,7 TWh. Prin urmare, această paralelă confirmă că tehnologia Fresnel are un randament mai mic, or, la un randament similar centrala ar fi trebuit să producă 2,27 TWh anual în loc de 2,06 TWh. Dar, dacă există diferenţe semnificative în costurile de construcţie şi mentenanţă, atunci această diferenţă de randament poate fi justificată economic.