સોલર રાઇઝિંગ ટાવર (સોલર એરોડાયનેમિક પાવર પ્લાન્ટ)

સૌર ચડતા ટાવર - સોલાર પાવર પ્લાન્ટના પ્રકારોમાંથી એક. વિશાળ સૌર કલેક્ટરમાં હવા ગરમ થાય છે (ગ્રીનહાઉસની જેમ), ઊંચા ચિમની ટાવરમાંથી ઉગે છે અને બહાર નીકળે છે. ચાલતી હવા વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે ટર્બાઇન ચલાવે છે. પાયલોટ પ્લાન્ટ 1980 ના દાયકામાં સ્પેનમાં કાર્યરત હતો.

સૂર્ય અને પવન ઊર્જાના બે અખૂટ સ્ત્રોત છે. શું તેઓને એક જ ટીમમાં કામ કરવાની ફરજ પાડી શકાય? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપનાર સૌ પ્રથમ હતો... લિયોનાર્ડો દા વિન્સી. 16મી સદીની શરૂઆતમાં, તેમણે લઘુચિત્ર પવનચક્કી દ્વારા સંચાલિત યાંત્રિક ઉપકરણની રચના કરી. તેના બ્લેડ સૂર્ય દ્વારા ગરમ થતી હવાના પ્રવાહમાં ફરે છે.

સ્પેનિશ અને જર્મન નિષ્ણાતોએ અનોખો પ્રયોગ કરવા માટે ન્યૂ કેસ્ટિલ ઉચ્ચપ્રદેશના દક્ષિણપૂર્વ ભાગમાં લા માન્ચાના મેદાનને પસંદ કર્યું. પુનરુજ્જીવનના અન્ય ઉત્કૃષ્ટ સર્જક, મિગુએલ ડી સર્વાંટેસની નવલકથાના મુખ્ય પાત્ર, બહાદુર નાઈટ ડોન ક્વિક્સોટે અહીંયા જ યાદ ન રાખી શકીએ કે તે પવનચક્કીઓ સામે લડ્યો હતો.

1903 માંસ્પેનિશ કર્નલ ઇસિડોરો કેબાનેઝે સૌર ટાવર માટે પ્રોજેક્ટ પ્રકાશિત કર્યો. 1978 અને 1981 ની વચ્ચે, આ પેટન્ટ યુએસ, કેનેડા, ઓસ્ટ્રેલિયા અને ઇઝરાયેલમાં જારી કરવામાં આવી હતી.

1982 માં સ્પેનિશ શહેરની નજીક મંઝાનરેસ તે મેડ્રિડથી 150 કિમી દક્ષિણમાં બનાવવામાં આવ્યું હતું અને તેનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું સૌર પવન ઉર્જા પ્લાન્ટનું પ્રદર્શન મોડેલ, જે લિયોનાર્ડોના ઘણા એન્જિનિયરિંગ વિચારોમાંથી એકને સાકાર કરે છે.

ઇન્સ્ટોલેશનમાં ત્રણ મુખ્ય બ્લોક્સ છે: એક ઊભી પાઇપ (ટાવર, ચીમની), તેના પાયાની આસપાસ સ્થિત સોલર કલેક્ટર અને ખાસ ટર્બાઇન જનરેટર.

સૌર વિન્ડ ટર્બાઇનના સંચાલનનો સિદ્ધાંત અત્યંત સરળ છે. કલેક્ટર, જેની ભૂમિકા પોલિમર ફિલ્મથી બનેલા ઓવરલેપ દ્વારા કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રીનહાઉસ, સૌર કિરણોત્સર્ગને સારી રીતે પ્રસારિત કરે છે.

તે જ સમયે, તેની નીચે ગરમ પૃથ્વીની સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇન્ફ્રારેડ કિરણો માટે ફિલ્મ અપારદર્શક છે. પરિણામે, કોઈપણ ગ્રીનહાઉસની જેમ, ત્યાં પણ ગ્રીનહાઉસ અસર છે. તે જ સમયે, સૌર કિરણોત્સર્ગ ઊર્જાનો મુખ્ય ભાગ કલેક્ટર હેઠળ રહે છે, જમીન અને ફ્લોર વચ્ચે હવાના સ્તરને ગરમ કરે છે.

કલેક્ટરમાં હવાનું તાપમાન આસપાસના વાતાવરણ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. પરિણામે, ટાવરમાં એક શક્તિશાળી અપડ્રાફ્ટ જનરેટ થાય છે, જે લિયોનાર્ડો પવનચક્કીના કિસ્સામાં, ટર્બાઇન જનરેટરના બ્લેડને ફેરવે છે.

સૌર પવન ઉર્જા પ્લાન્ટની યોજનાકીય

સૌર ટાવરની ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પરોક્ષ રીતે બે પરિબળો પર આધારિત છે: કલેક્ટરનું કદ અને સ્ટેકની ઊંચાઈ. મોટા કલેક્ટર સાથે, હવાના મોટા જથ્થાને ગરમ કરવામાં આવે છે, જે ચીમની દ્વારા તેના પ્રવાહની વધુ ઝડપનું કારણ બને છે.

મંઝાનારેસ શહેરમાં સ્થાપન ખૂબ જ પ્રભાવશાળી માળખું છે.ટાવરની ઊંચાઈ 200 મીટર છે, વ્યાસ 10 મીટર છે અને સૌર કલેક્ટરનો વ્યાસ 250 મીટર છે. તેની ડિઝાઇન પાવર 50 kW છે.

આ સંશોધન પ્રોજેક્ટનો હેતુ ક્ષેત્ર માપન હાથ ધરવાનો હતો, વાસ્તવિક ઇજનેરી અને હવામાન પરિસ્થિતિઓમાં ઇન્સ્ટોલેશનની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવાનો હતો.

ઇન્સ્ટોલેશન પરીક્ષણો સફળ રહ્યા હતા. ગણતરીઓની ચોકસાઈ, બ્લોક્સની કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતા, તકનીકી પ્રક્રિયાના નિયંત્રણની સરળતાની પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે.

બીજો મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષ કાઢવામાં આવ્યો હતો: પહેલેથી જ 50 મેગાવોટની ક્ષમતા સાથે, સૌર પવન ઊર્જા પ્લાન્ટ તદ્દન નફાકારક બને છે. આ વધુ મહત્ત્વનું છે કારણ કે અન્ય પ્રકારના સોલાર પાવર પ્લાન્ટ્સ (ટાવર, ફોટોવોલ્ટેઇક) દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વીજળીનો ખર્ચ હજુ પણ થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ કરતાં 10 થી 100 ગણો વધારે છે.

મંઝાનારેસમાં આ પાવર પ્લાન્ટ લગભગ 8 વર્ષ સુધી સંતોષકારક રીતે કાર્યરત હતો અને 1989માં વાવાઝોડાથી તેનો નાશ થયો હતો.

આયોજિત માળખાં

સ્પેનમાં સિઉદાદ રીઅલમાં પાવર પ્લાન્ટ «સિઉદાદ રીઅલ ટોરે સોલર». આયોજિત બાંધકામ 350 હેક્ટર વિસ્તારને આવરી લેવાનું છે, જે 750 મીટર ઊંચી ચીમની સાથે મળીને 40 મેગાવોટ આઉટપુટ પાવર ઉત્પન્ન કરશે.

બુરોંગ સોલર ટાવર. 2005ની શરૂઆતમાં, EnviroMission અને SolarMission Technologies Inc. 2008 માં સંપૂર્ણ કાર્યરત સૌર પાવર પ્લાન્ટ બનાવવાનો પ્રયાસ કરવા ન્યુ સાઉથ વેલ્સ, ઓસ્ટ્રેલિયાની આસપાસ હવામાન ડેટા એકત્રિત કરવાનું શરૂ કર્યું. આ પ્રોજેક્ટ 200 મેગાવોટ સુધીનો મહત્તમ વિદ્યુત ઉત્પાદન વિકસાવી શકે છે.

ઓસ્ટ્રેલિયન સત્તાવાળાઓના સમર્થનના અભાવને કારણે, EnviroMission એ આ યોજનાઓ છોડી દીધી અને એરિઝોના, યુએસએમાં ટાવર બનાવવાનું નક્કી કર્યું.

મૂળ રીતે આયોજિત સૌર ટાવરની ઊંચાઈ 1 કિમી, 7 કિમીનો પાયાનો વ્યાસ અને 38 કિમી 2નો વિસ્તાર હોવો જોઈએ. આ રીતે, સૌર ટાવર લગભગ 0.5% સૌર ઊર્જા (1 kW) કાઢશે. / m2) જે બંધ સમયે રેડિયેટ થાય છે.

ફ્લુના ઉચ્ચ સ્તરે, કહેવાતા કારણે દબાણમાં વધારો થાય છે ચીમની અસર, જે બદલામાં પસાર થતી હવાના ઊંચા વેગનું કારણ બને છે.

સ્ટેકની ઊંચાઈ અને કલેક્ટરની સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારો કરવાથી ટર્બાઈનમાંથી હવાના પ્રવાહમાં વધારો થશે અને તેથી ઉત્પાદિત ઊર્જાની માત્રામાં વધારો થશે.

ગરમી કલેક્ટરની સપાટીની નીચે એકઠી થઈ શકે છે, જ્યાં તેનો ઉપયોગ ગરમીને ઠંડી હવામાં વિસર્જન કરીને, તેને રાત્રે ફરવા માટે દબાણ કરીને સૂર્યથી ટાવરને પાવર કરવા માટે કરવામાં આવશે.

પાણી, જે પ્રમાણમાં ઊંચી ગરમીની ક્ષમતા ધરાવે છે, તે કલેક્ટરની નીચે સ્થિત પાઈપોને ભરી શકે છે, જો જરૂરી હોય તો પરત આવતી ઊર્જાની માત્રામાં વધારો કરે છે.

ઑસ્ટ્રેલિયન ટાવર પ્લાનની જેમ જ કલેક્ટર-ટુ-ટાવર કનેક્શનમાં વિન્ડ ટર્બાઇનને આડી રીતે માઉન્ટ કરી શકાય છે. સ્પેનમાં કાર્યરત પ્રોટોટાઇપમાં, ટર્બાઇનની ધરી ચીમનીની ધરી સાથે એકરુપ છે.

કાલ્પનિક કે વાસ્તવિકતા

તેથી, સૌર એરોડાયનેમિક ઇન્સ્ટોલેશન સૌર ઊર્જાને પવન ઊર્જામાં અને બાદમાં વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાઓને જોડે છે.

તે જ સમયે, ગણતરીઓ બતાવે છે તેમ, પૃથ્વીની સપાટીના વિશાળ ક્ષેત્રમાંથી સૌર કિરણોત્સર્ગની ઉર્જાનું ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું અને ઉચ્ચ-તાપમાન તકનીકોનો ઉપયોગ કર્યા વિના એકલ સ્થાપનોમાં મોટી વિદ્યુત ઊર્જા મેળવવાનું શક્ય બને છે.

કલેક્ટરમાં હવાનું ઓવરહિટીંગ માત્ર થોડાક દસ ડિગ્રી છે, જે મૂળભૂત રીતે સૌર પવન ઉર્જા પ્લાન્ટને થર્મલ, ન્યુક્લિયર અને ટાવર સોલર પાવર પ્લાન્ટથી અલગ પાડે છે.

સૌર-પવન સ્થાપનોના નિર્વિવાદ ફાયદાઓમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે જો મોટા પાયે અમલ કરવામાં આવે તો પણ તેઓ પર્યાવરણ પર હાનિકારક અસર કરશે નહીં.

પરંતુ આવા વિદેશી ઉર્જા સ્ત્રોતનું નિર્માણ અસંખ્ય જટિલ ઇજનેરી સમસ્યાઓ સાથે સંકળાયેલું છે. તે કહેવું પૂરતું છે કે એકલા ટાવરનો વ્યાસ સેંકડો મીટર હોવો જોઈએ, ઊંચાઈ - લગભગ એક કિલોમીટર, સૌર કલેક્ટરનો વિસ્તાર - દસ ચોરસ કિલોમીટર.

તે સ્પષ્ટ છે કે સૂર્ય કિરણોત્સર્ગ વધુ તીવ્ર હોય છે, ઇન્સ્ટોલેશનની શક્તિ વધુ વિકસિત થાય છે. નિષ્ણાતોના મતે, અન્ય હેતુઓ માટે ખૂબ જ યોગ્ય ન હોય તેવી જમીનો પર 30 ° ઉત્તર અને 30 ° દક્ષિણ અક્ષાંશ વચ્ચે સ્થિત વિસ્તારોમાં સૌર પવન ઉર્જા પ્લાન્ટ બનાવવાનું સૌથી વધુ નફાકારક છે. પર્વતીય રાહતનો ઉપયોગ કરવાના વિકલ્પો ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે. આનાથી બાંધકામ ખર્ચમાં ધરખમ ઘટાડો થશે.

જો કે, બીજી સમસ્યા ઊભી થાય છે, જે અમુક અંશે કોઈપણ સૌર ઊર્જા પ્લાન્ટની લાક્ષણિકતા છે, પરંતુ મોટા સૌર એરોડાયનેમિક સ્થાપનો બનાવતી વખતે ખાસ તાકીદ પ્રાપ્ત કરે છે. મોટેભાગે, તેમના બાંધકામ માટેના આશાસ્પદ વિસ્તારો ઊર્જા-સઘન ગ્રાહકોથી દૂર હોય છે. ઉપરાંત, જેમ તમે જાણો છો, સૌર ઊર્જા પૃથ્વી પર અનિયમિત રીતે આવે છે.

વિકાસશીલ દેશો માટે ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે નાના (ઓછી શક્તિવાળા) સૌર ટાવર એક રસપ્રદ વિકલ્પ હોઈ શકે છે, કારણ કે તેમના બાંધકામ માટે માળખાના સંચાલન દરમિયાન ખર્ચાળ સામગ્રી અને સાધનો અથવા ઉચ્ચ કુશળ કર્મચારીઓની જરૂર નથી.

વધુમાં, સૌર ટાવરના બાંધકામ માટે મોટા પ્રારંભિક રોકાણની જરૂર પડે છે, જે બદલામાં બળતણ ખર્ચની ગેરહાજરી દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલા ઓછા જાળવણી ખર્ચ દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે.

અન્ય ગેરલાભ, જો કે, સૌર ઉર્જા રૂપાંતરણની ઓછી કાર્યક્ષમતા દા.ત સોલાર પાવર પ્લાન્ટના અરીસાના માળખામાં… આ કલેક્ટર દ્વારા કબજે કરવામાં આવેલ વિશાળ વિસ્તાર અને ઊંચા બાંધકામ ખર્ચને કારણે છે.

સૌર ટાવરને પવન ફાર્મ અથવા પરંપરાગત સૌર ઉર્જા પ્લાન્ટ કરતાં ઘણી ઓછી ઊર્જા સંગ્રહની જરૂર પડે તેવી અપેક્ષા છે.

આ થર્મલ ઊર્જાના સંચયને કારણે છે જે રાત્રે મુક્ત થઈ શકે છે, જે ટાવરને ચોવીસ કલાક કામ કરવાની મંજૂરી આપશે, જેની ખાતરી વિન્ડ ફાર્મ્સ અથવા ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો દ્વારા આપી શકાતી નથી, જેના માટે ઊર્જા પ્રણાલીમાં ફોર્મમાં ઊર્જા અનામત હોવી આવશ્યક છે. પરંપરાગત પાવર પ્લાન્ટ્સ.

આ હકીકત આવા સ્થાપનો સાથે મળીને ઊર્જા સંગ્રહ એકમો બનાવવાની જરૂરિયાત સૂચવે છે. વિજ્ઞાન હજી સુધી આવા હેતુઓ માટે હાઇડ્રોજન કરતાં વધુ સારા ભાગીદારને જાણતું નથી. તેથી જ નિષ્ણાતો ખાસ કરીને હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન માટે ઇન્સ્ટોલેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વીજળીનો ઉપયોગ કરવાનું સૌથી વધુ યોગ્ય માને છે. આ કિસ્સામાં, સૌર પવન ઊર્જા પ્લાન્ટ ભવિષ્યની હાઇડ્રોજન ઊર્જાના મુખ્ય ઘટકોમાંનું એક બની જાય છે.

તેથી પહેલાથી જ આવતા વર્ષે, વિશ્વનો પ્રથમ વ્યાપારી-સ્કેલ સોલિડ હાઇડ્રોજન એનર્જી સ્ટોરેજ પ્રોજેક્ટ ઓસ્ટ્રેલિયામાં અમલમાં આવશે. વધારાની સૌર ઉર્જા સોડિયમ બોરોહાઇડ્રાઇડ (NaBH4) નામના ઘન હાઇડ્રોજનમાં રૂપાંતરિત થશે.

આ બિન-ઝેરી ઘન પદાર્થ સ્પોન્જની જેમ હાઇડ્રોજનને શોષી શકે છે, જરૂર પડે ત્યાં સુધી ગેસનો સંગ્રહ કરી શકે છે અને પછી ગરમીનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજનને મુક્ત કરી શકે છે. પ્રકાશિત હાઇડ્રોજન પછી વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે બળતણ કોષમાંથી પસાર થાય છે. આ સિસ્ટમ ઉર્જા-સઘન સંકોચન અથવા પ્રવાહીકરણની જરૂરિયાત વિના હાઇડ્રોજનને ઉચ્ચ ઘનતા અને નીચા દબાણે સસ્તામાં સંગ્રહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

સામાન્ય રીતે, સંશોધન અને પ્રયોગો નજીકના ભવિષ્યમાં મોટા ઉર્જા ઉદ્યોગમાં સૌર પવન ઉર્જા પ્લાન્ટના સ્થાન પર ગંભીરતાથી પ્રશ્ન કરવાનું શક્ય બનાવે છે.