Topaz — самая мощная солнечная электростанция в мире. Самая крупная солнечная электростанция в мире (43 фото)

Драгоценное название «Topaz» дали самой мощной электростанции в мире, работа которой основана на солнечной энергии. Эта уже известная во всем мире электростанция была сооружена в Калифирнии (США), на территории равнины Carrizo.

Еще несколько лет назад здесь был установлен юбилейный миллионный модуль FSLR, а на данное время установлено уже 9 миллионов высококачественных солнечных панелей.

Развитие солнечных ферм

Подобного типа электростанции также называют «солнечными фермами». Мощность «солнечного» проекта «Topaz» определяется цифрой в 550 МВт. Реализовывать данный объект начали еще в 2012 году, а его окончание планировалось на 2015. При этом профессиональный подход к работе и успешные вложения позволили закончить строительство и оформление грандиозного сооружения немного раньше. Официальный владелец электростанции MidAmerican Solar – дочернее предприятие компании MidAmerican Renewables .

Еще одним рекордом смело можно назвать затратную часть, выделенную на проект – почти 2, 5 миллиарда долларов. Разработчики уверены, что их детище способно обеспечить электрической энергией не менее 160 тысяч домов в Калифорнии.

Выбор места для электростанции «Топаз»

Была просчитана каждая деталь и все сопутствующие факторы, в том числе и место для расположения солнечной электростанции – его создатели выбрали далеко не случайно. Условия проекта изначально подразумевали наличие определенных условий, среди которых основными являются:

1. Расположение в ближайших окрестностях населенных пунктов.
2. Наличие одной или нескольких линий электропередач.
3. Минимальное негативное влияние, которое может оказывать присутствие станции на окружающую среду в конкретной местности.

Необходимо осознавать тот момент, что на равнине Карризо люди издавна занимались возделыванием земли и сельскохозяйственным производством. Поэтому, запуская проект, пришлось произвести отчуждение определенного количества земель, выгодных для возделывания. Разработчики оправдывают эти вынужденные действия тем, что земли на данной территории имеют ограниченную плодородность, не являясь на самом деле таким уж выгодным регионом в плане ведения сельского хозяйства.

Планы США на альтернативную энергию

Хотя проекты развития считаются максимально удобными и выгодными, практически каждый из них сталкивается с протестами различных «зеленых» организаций. Но важно отметить то, что, даже отчасти загрязняя отводимые под станции участки земель, сама концепция их последующей работы позволяет решать часть экологических проблем.

В недалеком будущем Соединенные Штаты Америки вообще рассчитывают максимально приблизиться к статусу мирового лидера по применению экологически чистых видов энергии. С этой целью разработана специальная государственная программа, в соответствии с которой уже в 2020 году одна третья часть всего объема добываемой энергии на территории страны будет переведена на экологически чистые, возобновляемые источники.

Солнечная энергия по ночам – это уже не фантазии, а реальность. По крайней мере, в Калифорнии, где планируется уже через 5 лет получать не менее 33% всей энергии от ветра и солнца. Штат все более наращивает мощность альтернативных источников энергии с целью обеспечить треть электроэнергии за их счет уже в 2020 году. Не удивительно, что величайшая в мире солнечная гелиотермальная электростанция появилась именно здесь. В настоящее время эта станция уже не является экспериментальной – обычная работающая электростанция.

Около 100 гелиотермальных станций уже построены во всем мире, ожидается еще не менее 50. Некоторые из них способны обеспечивать электроэнергией даже по ночам. Ivanpah Solar Electric Generating System, новая солнечная электростанция в Калифорнии, снабжает электричеством 140 000 домов. Расположена она в пустыне Мохаве, не более 3 часов езды к востоку от Лос-Анджелеса. Станцию строили в течение 3 лет, ее стоимость составила 2 млрд 200млн долларов. Здесь вырабатывается чистая энергия, получаемая от солнца. При этом сжигание какого-либо топлива совсем не требуется.

Что интересно, вместо широко распространенных солнечных батарей на станции Ivanpah Solar Electric используются обыкновенные зеркала.

Таких зеркальных модулей, или гелиостатов, на станции насчитывается 173 тысячи. Каждый модуль представляет собой систему, состоящую из двух больших зеркал (каждое размером с ворота гаража).

Зеркала-гелиостаты отражают лучи солнца на вершины высоких башен, которые находятся в центре. Гелиостаты могут вращаться и благодаря этому отражение солнечных лучей на вершины башен происходит непрерывно, пока солнце не уйдет за горизонт.

На верху башен расположены котлы с жидкостью, превращающейся в пар от нагрева. Принцип их работы тот же, что и на обыкновенной ТЭЦ, только вода нагревается здесь не с помощью сжигания топлива, а от солнечных лучей. Мощность станции Ivanpah Solar Electric, составляющая 392 мегаватт, сопоставима с мощностью средней московской ТЭЦ.

Башни строятся как можно более высокими (не менее 148 метров), ведь чем выше башня – тем больше можно поставить вокруг нее зеркал. В середине дня котлы могут нагреваться более 700 градусов. Образующийся при этом пар поступает вниз, вращая турбину и вырабатывая таким образом электроэнергию. Этот принцип выработки электрической энергии называется гелиотермальным.

Такая гелиотермальная станция может работать и после захода солнца, благодаря возможности запасать излишки энергии. Для этого в специальные огромные хранилища нагнетается часть нагретой жидкости, которая выпускается из них после захода солнца. Таким образом, вращение турбины продолжается, такие хранилища при полной мощности могут обеспечить работу турбин в течение 15 часов. Благодаря таким теплохранилищам некоторые геотермальные станции могут работать даже круглосуточно. На станции Ivanpah Solar Electric этих хранилищ еще нет, но в качестве примера можно посмотреть следующее видео. В этом примере рассматривается гелиотермальная станция, находящаяся в Испании, с подробным обьяснением принципа ее работы.

Во время строительства станции ее создатели позаботились и об охране окружающей среды. Ведь, хотя сама станция и является совершенно безопасной, ее строительство угрожало исчезновением редких видов черепах, обитающих в пустыне. Поэтому была разработана специальная программа, в ходе которой компания-владелец станции купила обширный участок земли рядом со станцией, куда и переселились около 200 уникальных черепах. Затраты на переселение редких обитателей пустыни обошлись компании в 22 млн долларов, включая покупку земли, оплату труда биологов и собственно переселение черепах.

Процесс перехода к альтернативным источникам энергии в Калифорнии можно без преувеличения назвать революцией альтернативной энергетики. ВВП штата Калифорния больше ВВП многих стран мирового сообщества. Значение этого показателя составляет 2,2 трлн долларов, а это больше, чем у России, Индии, Канады, Италии, Испании или Австралии, которые считаются достаточно мощными странами. Поэтому энергии Калифорнии требуется очень много, и 33%, которые к 2020 году планируется получать из альтернативных источников – это огромное количество. Аналитики и СМИ уже успели обьявить открытой эру альтернативной энергетики. И тот факт, что солнечные панели в Калифорнии продаются уже в обыкновенных магазинах и быстро дешевеют, - только подтверждает это заявление.По сведениям журнала TIME, как минимум один американский дом переходит на солнечную энергию от панелей, устанавливаемых на крышах, каждые 3 минуты. И со временем эта динамика только возрастает. Правительство США обеспечивает развитие альтернативной энергетики всевозможными способами. Простым людям выдаются беспроцентные займы на солнечные панели, а крупные компании обязаны покупать альтернативную энергию в соответствии с предусмотрительно изданными законами. Благодаря постепенному запуску все большего количества солнечных электростанций в США количество вредных выбросов здесь постепенно сокращается: с 2005 года они уменьшились уже на 17%.Ivanpah Solar является одной из 7 крупнейших солнечных электростанций, которые введены в строй в Калифорнии в последние годы. Запуск каждой такой станции эквивалентен исчезновению из атмосферы не менее 400 000 тонн углекислого газа каждый год. Это сравнимо с исчезновением с автодорог сразу 77 000 автомобилей, загрязняющих атмосферу.

В этом красивом видео можно увидеть виды солнечной станции на фоне ночного Лос-Анджелеса, получающего от нее абсолютно чистую энергию.

The Ivanpah (полное название Solar Electric Generating System ) расположился в Калифорнии в пустыне Мохаве в 64 км к юго-западу от знаменитого города Лас-Вегас в США.

Мохаве достаточно крупная пустыня, площадью свыше 35 000 км². Именно там находится Долина Смерти
Летом температура там может подниматься выше 54 °C в низинных участках. Именно это место и было выбрано для строительство крупнейшей солнечной тепловой электростанции.

Мощность электростанции составляет 392 МВт. Это достигается 173,5 тысячами гелиостатами (гелиостат-это прибор автоматически поворачивающее зеркало так, чтобы направлять солнечные лучи постоянно в одном направлении, несмотря на видимое суточное движение Солнца ), каждый из которых имеет по два зеркала, направляющих солнечную энергию на бойлеры, расположенные на трех центральных 140-метровых башнях. Таки образом, общее количество зеркал на электростанции составляется 347 тысяч! Площадь одно зеркала составляет 7 кв м, итого на один гелиостат приходится 14 квм.

Обший вид на электростанцию Ivanpah. Она занимает площадь 14,2 кв км пустыни Мохаве недалеко от границы Калифорнии и Невады.

Проект стартовал в 2007 году. Строительство официально началось 27 октября 2010 года - и никем иным, а на тот момент, губернатором Калифорнии Арнольд ом Шварценеггер ом . Первая очередь была подключена к сети в сентябре 2013 для тестирования.
Официально электростанция была открыта 13 февраля 2014 . И сейчас это крупнейшая в мире солнечная тепловая электростанция.
Общая площадь объекта составляет 14,2 кв. км .
В общей сложности, данная система, принадлежащая компаниям NRG Energy, Google и BrightSource Energy, позволяет обеспечить электроэнергией 140 тысяч частных домохозяйств в Калифорнии.
Строительство электростанции было осуществлено компаниями BrightSource Energy и Bechtel обошлось в 2,18 млрд. долларов США.
Проект получил кредит в 1,6 миллиарда долларов под гарантии Министерства энергетики США.
Крупнейшим инвестором в проекте выступила энергетическая компания NRG Energy. Также в проекте финансово поучаствовала компания Google.

Видео о строительстве масштабного сооружения

Источник: http://www.ivanpahsolar.com/

Сейчас на Ivanpah приходится30% всей электроэнергии, генерируемой солнечными электростанциями в США.
Работу электростанции беспечивают 86 операторов и представителей обслуживающего персонала.

Силовая башня LPT 550 производит электричество так же, как традиционные электростанции - путем создания высокой температуры пара, чтобы включить турбину.
Установка состоит из полей гелиостатических зеркал , направляющих солнечный свет на резервуары с водом, расположенные на центральных силовых солнечных башнях . В резервуарах генерируется пар, который вращает специальные турбины Siemens SST- 900 .
Во время работы резервуары очень ярко светятся.
На территории объекта свет фокусируется зеркалами на трех 140-метровых башнях, которые разогреваются до 540 градусов, благодаря чему вода внутри них превращается в сверхнагретый пар. На этом пару работают электрогенераторы.
Экологичность проекта позволяет избежать выброса 400 тысяч тонн углекислого газа в год, что соответствует выбросам 72 тысячи автомобилей.

Упрощенная схема работы электростанции

Могучая сила солнечной энергии была известна человеку тысячи лет назад. Издревле человек пытался обуздать, приручить эту энергию, заставить ее служить себе. В шестом веке Анфимий Траллийский написал трактат о зеркалах. В этом трактате он упомянул о том, как древнегреческий ученый Архимед с помощью многочисленных зеркал и вогнутых щитов-защитников Сиракуз сжег римский флот, сфокусировав на кораблях лучи солнца. Легендой ли было это или нет, неизвестно.

Но опыты, которые должны были бы подтвердить или опровергнуть возможность этого события, проводились неоднократно. Разными людьми, в разных странах и в разное время. И каждый раз эти опыты завершались подтверждением реальной возможности этого эпизода в защите Сиракуз.

До появления в ХХ веке новых технологий, новых материалов, до получения возможности практического применения вольтаики энергия солнца использовалась только и исключительно для подогрева небольших объемов воды. С открытием фотоэффекта, появлением материалов, способных преобразовывать солнечный свет в электрический ток в промышленных масштабах, солнечная энергетика вступила в новую фазу своего развития.

Новые светоотражающие и светопоглощающие материалы, жаропрочные композитные элементы сделали возможным создать такие конструкции, которые позволили использовать энергию солнца для тепловых электростанций, тепловых установок, обеспечивающих горячей водой и отоплением дома.

Солнечная энергетика относится к возобновляемым источникам энергии. Она все шире используется человеком и находит свое применение в самых различных сферах. Возобновляемый потому, что солнце представляет собой неисчерпаемый источник энергии.

А если учесть, что гелиоустановки, генерирующие электричество или тепло, гарантируют полную безопасность окружающей среде, а цены на традиционные энергоносители постоянно растут, то становится очевидным, что солнечной энергетике предстоит бурное развитие в самом ближайшем будущем.

Перспективы, открывающиеся перед гелиоэнергетикой, масштабны. Проекты новых солнечных комплексов амбициозны, а их реализация может в корне изменить наше отношение к традиционным источникам энергии. Безусловно, было бы наивным полагать, что солнечная энергия является панацеей для человечества, постоянно страдающего от нехватки энергии.

Мощности солнечных электростанций постоянно наращиваются, но, тем не менее, доля электроэнергии, которая производится ими, составляет всего 0.8% от общего количества электричества, вырабатываемого всеми генерирующими установками в мире.

Зависимость от погодных условий, от времени суток ограничивает применение солнечных электростанций в качестве постоянных источников энергии. Без аккумулирующих устройств они могут полноценно использоваться только в качестве дополнительных источников, принимающих на себя нагрузку в дневное время суток, и разгружая тем самым основные производители электроэнергии.

Периоды выработки электричества зачастую не совпадают с периодами потребности в нем, так как пик потребления приходится, в основном, на вечерние часы. А в высоких широтах солнечные электростанции просто нерентабельны. Однако эти недостатки гелиевых электростанций не так критичны для солнечных теплогенерирующих установок, так как эти установки представляют собой достаточно инерционные системы, особенно если в них была реализована тщательно продуманная система термоизоляции.

Крупнейшие солнечные электростанции мира

Практически все мощные гелиевые электроустановки строятся в низких широтах, там, где много солнца, где большинство дней в году безоблачные, где имеются обширные свободные площади для размещения солнечных панелей или зеркал.

Самый мощный комплекс гелиоэлектростанций был введен в эксплуатацию в 2012 году в индийском штате Гуджарат. Суммарная мощность сорока шести гелиопарков, объединенных в единую энергосистему, составляет 856.51 мегаватт. С выводом этого комплекса на проектную мощность Индия может получить от систем альтернативной энергетики до 15% от общего количества электричества, вырабатываемого в стране.

Комплекс СЭС в Индии. Штат Гуджарат

В конце 2015 года в южной Калифорнии (США), в Долине Антилоп, была введена в действие солнечная электростанция STAR. Для сооружения этой станции потребовалось почти четыре миллиона солнечных панелей.

Чтобы обеспечить максимально возможное использование энергии Солнца, примерно пятая часть – чуть больше 750 тысяч панелей – были смонтированы на подвижных шасси, соединенных с системой слежения за солнцем. Тем самым обеспечивался прием максимального количества солнечного излучения в течение всего светового дня.

С выходом на проектный режим работы эта электростанция обеспечивала выходную мощность порядка 580 мегаватт. Этой мощности достаточно для того, чтобы обеспечить электричеством жителей города с населением до 75 тысяч. Если бы такое количество электричества вырабатывала обычная тепловая электростанция, то вредные выбросы в атмосферу от нее были бы эквивалентны тем, которые получаются в результате работы 30 тысяч автомобилей.

Солнечная электростанция STAR. Калифорния, США

В Калифорнии были построены еще несколько гелиоустановок, в которых используется принцип прямого преобразования энергии света в энергию электрическую. Это прежде всего гелиевая электростанция Topaz, третья по мощности в мире. Ее выходная мощность составляет 550 мегаватт, и она входит в каскад гелиоустановок, которые должны обеспечить к 2020 году до 33% мощности, потребляемой в Калифорнии. Электричество на этой станции производят 9 миллионов тонкопленочных панелей, выполненных на базе теллурида кадмия.

Солнечная электростанция Topaz. Калифорния, США

Кроме этих электростанций, производящих электричество путем прямого преобразования солнечного света, в Калифорнии функционируют несколько солнечных электростанций термального типа, входящих в десятку самых мощных в мире гелиоустановок. Это прежде всего солнечная электростанция башенного типа Ivanpah, введенная в эксплуатацию в 2013 году.

Эта станция имеет выходную мощность почти 400 мегаватт. Разогрев бойлеров до температуры почти в 700 градусов обеспечивают 173500 гелиостата, каждый их которых состоит из двух зеркал. Гелиостаты обеспечивают постоянное фокусирование лучей солнца на рабочем бойлере. Эта солнечная электростанция занимает пятую строчку в списке самых мощных гелиоустановок.

Солнечная электростанция Ivanpah. Калифорния, США

Солнечные электростанции России

В России гелиоэнергетика не получила такого распространения, как в Европе, США, Индии, Китае. Суммарная мощность российских электростанций, работающих на солнечной энергии, не превышает мощности одной калифорнийской. Тем не менее, развитию гелиоэнергетики в России сейчас уделяется большое внимание. Особенно это касается Крыма и Сибири.

В Крыму сейчас работают две самые мощные гелиоэлектростанции. Солнечная электростанция «Перово» имеет выходную мощность порядка 100 мегаватт, другая солнечная электростанция – «Охотниково» – на 20 мегаватт меньше. Кроме того, в августе 2015 года в поселке Николаевка была запущена в опытную эксплуатацию гелиоустановка мощностью в 70 мегаватт. В поселке Владиславовка построена гелиоустановка мощностью 110 мегаватт.

В 2014 году на Алтае была запущена Кош-Агачская солнечная электростанция мощностью в пять мегаватт. Электрический ток такой мощности вырабатывают 20880 солнечных панелей.

Кош-Агачская СЭС. Алтай, Россия

В 2015 году в Якутии была введена в строй гелиоустановка мощностью в один мегаватт. В Ставрополье, в селе Старомарьевка, на 2019 год запланирован ввод в действие СЭС мощностью в 75 мегаватт, а в Сибири от Заполярья до границ с Казахстаном компанией XEVEL планируется возвести несколько СЭС общей мощностью более 250 мегаватт.

Солнечное теплоснабжение

Гелиевые электростанции термального типа, кроме электрического тока, вырабатывают такое количество тепловой энергии, которое может обеспечить горячей водой и теплом большие производственные помещения, спортивные сооружения, жилые дома.

Теплоноситель, разогретый до 150 – 200 градусов поступает в теплообменники, где нагревает воду, поступающую в дома для отопления и горячего водоснабжения. Поэтому все СЭС термального типа строятся с таким расчетом, что излишки тепловой энергии отдаются в теплоцентрали, а оттуда уже горячая вода подается по назначению.

При этом значительно сокращается расход традиционных ископаемых источников энергии. Например, в Дании сейчас ускоренными темпами ведется проектирование и строительство солнечных электростанций термального типа, которые не только будут обеспечивать экологически чистую выработку электричества, но еще и будут снабжать теплом и горячей водой жителей прилегающих населенных пунктов.

Использование солнечной энергии в быту

На бытовом уровне возможности использования энергии Солнца зависят только от фантазии человеческой. И конечно, в определенной степени, от материальных возможностей. Здесь речь может идти о чем угодно: об электроснабжении дома, освещении улиц и парков, о светофорах, об уличной иллюминации, об украшении дачи, подсветке фонтанов, гирляндах на деревьях, снабжении горячей водой и теплом дачного домика, коттеджа.

Различными фирмами выпускаются и устанавливаются «под ключ» солнечные установки индивидуального пользования. Это может быть и миниэлектростанция на солнечных батареях, и гелиевые концентраторы для отопления и горячего водоснабжения, а может быть и комбинированная установка.

Спектр использования энергии Солнца огромен. Эта энергия работает везде: от гигантских электростанций до портативных зарядных устройств, которые свободно помещаются в кармане или в дамской сумочке. А главные ее достоинства – это неисчерпаемость и безопасность для окружающей среды.

Этот репортаж доступен в высоком разрешении

В Калифорнии, в пустыне Мохава была запущена крупнейшая в мире солнечная электростанция «Айванпа» площадью почти 13 кв.км. Объект стоимостью $ 2.2 млрд состоит из трех электростанций и почти 350 тысяч зеркал-гелиостатов.

Отправляемся в Калифорнию, чтобы поближе познакомиться с этим чудом техники.

Крупнейшая в мире солнечная электростанция «Айванпа» находится в 64 километрах от Лас-Вегаса. Как уже говорилось, она состоит из 350 тысяч зеркал-гелиостатов (каждое размером с гаражную дверь).

Гелиостат - это прибор, способный поворачивать зеркало так, чтобы направлять солнечные лучи постоянно в одном направлении, несмотря на видимое суточное движение Солнца. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

3 поля гелиостатов окружают 40-этажные башни-электростанции. Зеркала фокусируют солнечный свет на котлах, находящихся на вершине башен (смотри заглавную фотографию). Вырабатывается пар, который приводит в движение турбины. Так появляется электрическая энергия, которой достаточно для питания 140 000 зданий в Калифорнии.

Выходная мощность крупнейшей в мире солнечной электростанции составляет почти 392 МВт. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Гелиостаты солнечной электростанции Айванпа, 20 февраля 2014. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Как видно, гелиостат состоит из двух зеркал и управляющего механизма. Количество таких гелиостатов здесь - 173 500 штук. Соответственно, зеркал в 2 раза больше. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Внизу каждой из трех электростанций находятся охлаждающие системы. Вверху - паровой котел. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Диспетчерская. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Графическая система управления крупнейшей в мире солнечной электростанцией Айванпа. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Автомобили на дороге для осознания масштабов. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Две из трех электростанций. Видно, как вырабатывается пар в котлах от солнечной энергии, фокусируемой гелиостатами. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

(Фото Ethan Miller | Getty Images):

Так светится башня-приемник солнечной энергии с котлами внутри. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

(Фото Ethan Miller | Getty Images):

Вид с воздуха на одно из зеркальных полей с электростанцией посредине. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Как уже говорилось, все здесь 3 поля с гелиостатами. (Фото Ethan Miller | Getty Images):

Постройка солнечной электростанции «Айванпа» является частью государственной программы, по которой Соединенные Штаты намерены к 2020 году перевести третью часть объема добываемой энергии на возобновляемые источники.

Это была экскурсия на крупнейшую в мире солнечную электростанцию Айванпа в Калифорнии. Также смотрите статьи « », « » и « ». (Фото Ethan Miller | Getty Images).