Η Κίνα παράγει ηλιακή ενέργεια μετά τη δύση του Ηλίου!

Σύνοψη

• Το υβριδικό εργοστάσιο Hami 1-gigawatt στην έρημο Γκόμπι τέθηκε σε εμπορική δοκιμαστική λειτουργία, συνδυάζοντας 900 MW φωτοβολταϊκών (PV) και 100 MW συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας (CSP).
• Αντί για μπαταρίες ιόντων λιθίου, το πάρκο χρησιμοποιεί σύστημα αποθήκευσης θερμότητας μέσω τηγμένου άλατος, επιτρέποντας την σταθερή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για έως και 8 ώρες μετά τη δύση του ηλίου.
• Η εγκατάσταση αποτελεί επένδυση 3,53 δισεκατομμυρίων γιουάν (περίπου 480 εκατ. δολάρια) και αναμένεται να παράγει 2,07 TWh ετησίως, ικανά να τροφοδοτήσουν 830.000 νοικοκυριά.
• Η τεχνολογία CSP προσφέρει μηδενικές εκπομπές και τεράστια διάρκεια ζωής σε σύγκριση με το λίθιο, ωστόσο η μεγάλη πρόκληση παραμένει η μείωση του υψηλού λειτουργικού κόστους.

Η China Three Gorges Corporation (CTG) έθεσε πρόσφατα σε εμπορική δοκιμαστική λειτουργία τη μεγαλύτερη υβριδική εγκατάσταση παραγωγής ενέργειας στον κόσμο, η οποία συνδυάζει φωτοβολταϊκά πάνελ (PV) και συμπυκνωμένη ηλιακή ενέργεια (CSP). 

Το project Hami, συνολικής ισχύος 1-gigawatt, βρίσκεται στους πρόποδες των βουνών Τιεν Σαν στην έρημο Γκόμπι. Το κύριο τεχνικό χαρακτηριστικό που διαχωρίζει τη συγκεκριμένη εγκατάσταση από κάθε άλλη, είναι η ικανότητα της να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια ώρες μετά τη δύση του ηλίου, χωρίς να βασίζεται σε καμία απολύτως μπαταρία λιθίου.

Η εξάρτηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας από τις καιρικές συνθήκες και τον κύκλο της ημέρας αποτελεί το βασικότερο εμπόδιο για την πλήρη απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Η Κίνα, αντί να στραφεί αποκλειστικά στις χημικές μπαταρίες αποθήκευσης, επενδύει μαζικά στη θερμική αποθήκευση τεράστιας κλίμακας, χρησιμοποιώντας τηγμένο αλάτι ως μέσο κατακράτησης ενέργειας.

Η αρχιτεκτονική και η τεχνολογία του project Hami

Το υβριδικό εργοστάσιο Hami συνδυάζει 900 MW παραδοσιακών φωτοβολταϊκών με 100 MW συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας (CSP). Χρησιμοποιεί 260.000 κάτοπτρα σχεδιασμού Linear Fresnel, τα οποία καλύπτουν 800.000 τετραγωνικά μέτρα ερήμου, εστιάζοντας την ηλιακή ακτινοβολία για να θερμάνουν λιωμένο αλάτι στους 550°C. Αυτό εξασφαλίζει 8 ώρες συνεχούς παραγωγής ρεύματος μετά τη δύση του ηλίου.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, τα συμβατικά πάνελ των 900 MW τροφοδοτούν το δίκτυο στο 100% της δυναμικής τους. Παράλληλα, ο σταθμός CSP δεν εξάγει άμεσα ενέργεια, αλλά λειτουργεί ως ένας τεράστιος θερμικός συσσωρευτής. Τα 260.000 κάτοπτρα παρακολουθούν την πορεία του ήλιου και αντανακλούν τις ακτίνες σε κεντρικούς σωλήνες που περιέχουν ειδικά μίγματα αλάτων (συνήθως νιτρικό νάτριο και νιτρικό κάλιο). Τα άλατα λιώνουν και αγγίζουν θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 500 βαθμούς Κελσίου.

Μόλις ο ήλιος δύσει και η απόδοση των φωτοβολταϊκών μηδενιστεί, ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου ενεργοποιεί το θερμικό τμήμα. Το καυτό υγρό αλάτι διοχετεύεται σε εναλλάκτες θερμότητας, όπου το νερό μετατρέπεται σε ατμό υψηλής πίεσης, ο οποίος με τη σειρά του περιστρέφει συμβατικούς ατμοστρόβιλους παράγοντας τα 100 MW ηλεκτρικής ισχύος. Σύμφωνα με την κατασκευάστρια CTG, ο σχεδιασμός Linear Fresnel του συγκεκριμένου πάρκου βελτιώνει την απόδοση μετατροπής θερμότητας κατά 10% σε σύγκριση με παλαιότερα συμβατικά συστήματα. Η διάταξη 46 κυκλωμάτων επιτρέπει επίσης τη συνεχή λειτουργία του πάρκου ακόμα και όταν τμήματά του βρίσκονται υπό συντήρηση.

Οικονομικά στοιχεία και ενεργειακό αποτύπωμα

Η κατασκευή του Hami απαιτούσε κεφάλαια ύψους 3,53 δισεκατομμυρίων γιουάν (περίπου 450 εκατομμύρια ευρώ). Η εγκατάσταση συνδέθηκε αρχικά στο δίκτυο τον Σεπτέμβριο του 2025 και έκτοτε λειτουργεί σε συνεχές φορτίο, έχοντας ήδη προσφέρει 6,54 εκατομμύρια kWh στο περιφερειακό δίκτυο της επαρχίας Xinjiang.

Σε πλήρη δυναμικότητα, η εγκατάσταση προβλέπεται να παράγει 2,07 τεραβατώρες (TWh) ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Ο αριθμός αυτός επαρκεί για την κάλυψη των αναγκών περίπου 830.000 νοικοκυριών, ενώ ταυτόχρονα αποτρέπει την έκλυση 1,63 εκατομμυρίων τόνων διοξειδίου του άνθρακα (CO2) το χρόνο. Με αυτό το έργο, το ποσοστό χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην περιοχή Xinjiang ξεπερνά πλέον το 95%. Η απόδοση αυτή εκθρονίζει το έργο Noor Energy 1 (950 MW) στο Ντουμπάι από την κορυφή της λίστας των μεγαλύτερων υβριδικών πάρκων CSP-PV.

Τηγμένο αλάτι εναντίον μπαταριών ιόντων λιθίου

Η επιλογή της CSP τεχνολογίας αποθήκευσης δεν είναι τυχαία και στοχεύει σε εντελώς διαφορετικές ανάγκες του δικτύου σε σχέση με τους χημικούς συσσωρευτές.

Οι μπαταρίες λιθίου έχουν σχεδιαστεί κυρίως για κάλυψη αιχμών σύντομης διάρκειας και για ταχύτατη εξισορρόπηση της συχνότητας στο δίκτυο. Το μεγάλο τους μειονέκτημα είναι η σταδιακή υποβάθμιση των κυψελών έπειτα από συγκεκριμένο αριθμό κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, το υψηλό κόστος ανακύκλωσης και η εξάρτηση από κρίσιμα ορυκτά, η εξόρυξη των οποίων εγείρει περιβαλλοντικά και γεωπολιτικά ζητήματα.

Αντιθέτως, η θερμική αποθήκευση με τηγμένο αλάτι διαθέτει θεωρητικά απεριόριστους κύκλους χρήσης χωρίς καμία μείωση της χωρητικότητας. Το υλικό δεν “φθείρεται” με τον ίδιο τρόπο που φθείρεται το λίθιο, δεν απαιτεί σπάνιες γαίες και προσφέρει τεράστια διάρκεια εκφόρτισης με μηδενικές επιχειρησιακές εκπομπές.

Το αγκάθι παραμένει το οικονομικό σκέλος (LCOE – Levelized Cost of Energy). Ιστορικά, η τεχνολογία CSP κοστίζει περισσότερο ανά παραγόμενη κιλοβατώρα σε σχέση με τα κλασικά πάνελ που συνδυάζονται με μπαταρίες λιθίου, καθώς οι τιμές του λιθίου σημειώνουν διαρκώς πτωτική τάση. Το στοίχημα του project Hami είναι να αποδείξει πως οι 8 ώρες σταθερής νυχτερινής παραγωγής μπορούν να παρασχεθούν αρκετά φθηνά στη διάρκεια ζωής δεκαετιών, ώστε να υπερκεράσουν το μακροπρόθεσμο κόστος αντικατάστασης των φθαρμένων μπαταριών. Η Κίνα ήδη δρομολογεί την επέκταση της βάσης Hami στα 3 GW, ενώ ετοιμάζει ένα ακόμη μεγαλύτερο υβριδικό εργοστάσιο ισχύος 1.5 GW σε κοντινή απόσταση.