Технологии концентрирования солнечной энергии (CSP — Concentrated Solar Power), другое название — cолнечное тепловое электричество (STE — Solar Thermal Electricity), или гелиотермальные технологии, основаны на использовании не световой силы солнечного света, а его температуры.
Элементы систем, работающих с применением таких технологий, концентрируют тепловую энергию, что позволяет вырабатывать пар, который затем двигает классическую систему турбины и электрогенератора. Подобные системы могут работать без остановки в любое время дня, даже при отсутствии солнца, потому как часть энергии может в течение определенного времени сохраняться в специальном термальном хранилище и постепенно использоваться для производства энергии. Концентрационные солнечные электростанции не причиняют вреда окружающей среде и достаточно надежны, чтобы удовлетворить растущую потребность в электроэнергии по всему миру.
История технологий концентрации солнечной энергии
История термальных солнечных электростанций насчитывает уже более 100 лет. В 1890 году был изобретен паровой двигатель, работающий от коллектора, концентрирующего солнечную энергию. В 1912 году в Египте была построена первая в мире гелиотермальная электростанция мощностью 45 кВт, использовавшая вогнутые параболические коллекторы.
В конце 1970-х годов начались масштабные исследования в области концентрационных гелиотермальных технологий на основе раннее созданных вогнутых параболических коллекторов. К концу 1980-х гг. начался ввод этих технологий в коммерческую эксплуатацию. С тех пор, по мере продолжающихся исследований и изобретения новых материалов, технологии все больше совершенствуются, в ряде индустриально развитых стран (США, Япония, Испания, Италия) были построены пилотные проекты гелиотермальных станций. Компании Luz International Limited удалось совершить значительный прорыв в разработке и применении CSP технологий на ее солнечных электростациях SEGS, построенных между 1984 и 1991 годами. Это были одни из первых солнечных электростанций, разработанных, построенных, финансируемых и работающих на коммерческой основе. Электростанции SEGS, расположенные в пустыне Мохаве в Калифорнии, до сих пор успешно работают и ежегодно поставляют примерно 354 мВт энергии в энергетическую сеть штата. Этот проект и поныне является самым упоминаемым, когда речь заходит о данном типе технологий.
В настоящее время мир переживает настоящий бум проектов, основанных на гелиотермальных технологиях: по оценкам на первую половину 2010-х гг. уже строится более 5000 мВт мощностей, большая их часть в США и Испании. Лидеры на рынке концентрационной солнечной энергетики — это США, Испания и Германия. Существует три основных типа технологий CSP для строительства электростанций:
- технология центральной башни-ресивера
- технология вогнутых параболических коллекторов
- солнечные генераторы на двигателях
Технология центральной башни-ресивера

Технология центральной башни-ресивера
Электростанции с центральной башней-ресивером состоят из множества рядов гелиостатов, окружающих центральную башню высотой более 100 метров. Жидкая субстанция, протекающая через башню, концентрирует в себе тепловую энергию солнечного света, с помощью нее затем генерируется пар, который вращает турбину, вырабатывающую электричество.
Более подробно и наглядно принцип работы системы с центральной башней-ресивером описан на странице гелиотермальной станции Gemasolar (Испания).
Технология вогнутых параболических коллекторов

Вогнутые параболические коллекторы
Системы, построенные с применением технологии вогнутых параболических коллекторов (или цилиндрических параболических коллекторов, CPC), состоят из множества отражателей с волнистой поверхностью с параболической секцией. В их центральной части расположена туба-абсорбер, по которой течет жидкость (синтетическое термомасло), поглощающая тепловую энергию солнечного света. Эта тепловая энергия, переносимая раскаленным маслом, затем используется для испарения воды и генерации пара, которые вращает турбину, вследствие чего вырабатывается электричество.
В данный момент электростанции, построенные с использованием этой технологии, показывают большую производительность, чем другие CSP-электростанции, и их сравнительно больше по всему миру. Эта технология в различных формах используется уже два десятилетия, включая девять электростанции в Калифорнии; за это время было выработано более 12 миллиардов кВт энергии. Энергоэффективность ее по статистике составляет более 14% (чистый объем производства к количеству полученного солнечного света).
Более подробно и наглядно принцип работы системы, работающей с использованием вогнутых параболических коллекторов, описан на странице гелиотермальных станций Valle 1 и Valle 2 (Испания).
Термохранилище
И та и другая описанные технологии работают совместно с системой промежуточного хранения тепловой энергии (термохранилище), что позволяет электростанции вырабатывать энергию стабильно, избегая пиков и провалов, а также дает ей возможность работать в течение определенного периода без поступления солнечного света, на внутреннем резерве.
Последние новости области гелиотермальной энергетики
- Noor (Нур) — солнечные электростанции (CSP, PV) — Марокко, 2020
- Kathu (Кату) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ЮАР, 2019
- Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park (Солнечный парк имени Мохаммеда ибн Рашид аль-Мактума) — солнечная электростанция — 5 ГВт, ОАЭ, 2030
- Ilanga (Karoshoek Solar Valley) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ЮАР, 2018
- Masdar тестирует улучшенную гелиотермальную технологию
- Gemasolar (Гемасолар) — солнечная электростанция (CSP) — 20 МВт, Испания, 2011
- Shams 1 (Шамс-1) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ОАЭ, 2013
- Ученый из Гарварда, который говорил, что не видит будущего за солнечной энергетикой, признал, что ошибался
- Получено разрешение на строительство солнечноэнергетической станции Sunray Energy 2
- Ashalim (Ашалим) — солнечная электростанция (CSP, PV) — 300 МВт, Израиль, 2017-18
Организации, работающие в сфере гелиотермальной энергетики
- AEA — Африканская ассоциация энергетики (African Energy Association)
- AES — Сообщество американской энергетики США (American Energy Society)
- Agora Energiewende (Агора Энергивенде Германия)
- ARE — Альянс для электрификации сельской местности (Alliance for Rural Electrification)
- Clean Coalition (Чистая коалиция США)
- Cleantech San Diego (Клинтек Сан-Диего США)
- CONIECO — Национальный совет промышленных экологов Мексики (National Council of Industrial Ecologists)
- DSD UNDESA — Отдел по устойчивому развитию Департамента ООН по экономическим и социальным вопросам (Division for Sustainable Development of UN Department of Economic and Social Affairs)
- ESTIF — Европейская ассоциация термальной солнечной энергетики (European Solar Thermal Industry Association)
- FS-UNEP — Центр взаимодействия Франкфуртской школы и ЮНЕП по климату и финансированию устойчивой энергетики (Frankfurt School — UNEP Collaborating Centre for Climate & Sustainable Energy Finance)
- IEA — Международное энергетическое агентство, МЭА (International Energy Agency)
- IPCC — Межправительственная группа экспертов по изменению климата, МГЭИК (Intergovernmental Panel on Climate Change)
- IPPAI — Ассоциация независимых производителей электроэнергии Индии (Independent Power Producers Association of India)
- IPPF — Форум независимых производителей энергии Азии (Independent Power Producers Forum)
- IRENA — Международное агентство возобновляемой энергетики (International Renewable Energy Agency)
- MESIA — Ассоциация солнечной энергетики Ближнего Востока (Middle East Solar Industry Association)
- MREA — Ассоциация возобновляемой энергетики Среднего Запада США (Midwest Renewable Energy Association)
- NREL — Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США (National Renewable Energy Laboratory)
- PANC — Энергетическая ассоциация Северной Калифорнии (Power Association of Northern California)
- REAP — Ассоциация возобновляемой энергетики Пакистана (Renewable and Alternative Energy Association of Pakistan)
- REN21 Renewables (РЕН21 Реньюэблз)
- RMI — Институт Роки-Маунтин (Rocky Mountain Institute)
- SANEA — Национальная энергетическая ассоциация ЮАР (South African National Energy Association)
- SEAS — Ассоциация возобновляемой энергетики Сингапура (Sustainable Energy Association of Singapore)
- UN FCCC — Рамочная конвенция ООН об изменении климата, РКИК (UN Framework Convention on Climate Change)
Компании, работающие в сфере гелиотермальной энергетики
- Abengoa (Абенгоа)
- ACCIONA (АКСИОНА)
- ACWA Power (Аква Пауэр)
- Alstom (Алстом)
- AREVA Renewables (АРЕВА Реньюэблс)
- Azelio (Азелио)
- China National Complete Engineering Corporation, CCEC (Национальная инженерная корпорация Китая)
- Cogentrix (Коджентрикс)
- Crowie Holdings (Кроуи Холдингс)
- Empereal (Эмпереал)
- Emsol (Эмсол)
- GE (General Electric) Renewable Energy (Дженерал Электрик Возобновляемая Энергия)
- Genesis Eco-Energy Developments (Дженезис Эко-Энерджи Девелопментс)
- GREENoneTEC (ГРИНуанТЕК)
- LUZ II / BrightSource Energy (ЛУЗ II / БрайтСорс Энерджи)
- LUZ International (ЛУЗ Интернэшнл)
- Masdar Corporate (Корпорация Масдар)
- MASEN (МАСЕН)
- NextEra Energy (НэкстЭра Энерджи)
- Saeta Yield (Саэта Йилд)
- Sener (Сенер)
- Shikun and Binui (Шикун энд Бинуи)
- Solarlite GmbH (Соларлайт ГмбХ)
- Torresol Energy (Торресоль Энерджи)
- Total (Тоталь)
Проекты в сфере гелиотермальной энергетики
- Abengoa Mojave Solar (Абенгоа Мохаве Солар) — солнечная электростанция (CSP) — 250 МВт, США, 2014
- Ashalim (Ашалим) — солнечная электростанция (CSP, PV) — 300 МВт, Израиль, 2017-18
- Bokpoort (Бокпоорт) — солнечная электростанция (CSP) — 55 МВт, ЮАР, 2016
- Gemasolar (Гемасолар) — солнечная электростанция (CSP) — 20 МВт, Испания, 2011
- Ilanga (Karoshoek Solar Valley) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ЮАР, 2018
- Kathu (Кату) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ЮАР, 2019
- Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park (Солнечный парк имени Мохаммеда ибн Рашид аль-Мактума) — солнечная электростанция — 5 ГВт, ОАЭ, 2030
- Noor (Нур) — солнечные электростанции (CSP, PV) — Марокко, 2020
- SEGS (СЭГС) — солнечные электростанции (CSP) — 354 МВт, США, 1984-90
- Shams 1 (Шамс-1) — солнечная электростанция (CSP) — 100 МВт, ОАЭ, 2013
- Valle 1, Valle 2 (Валье 1 и 2) — тестовые солнечные электростанции (CSP) — 100 мВт, Испания, 2012