Keď človek prechádza krajinou medzi Córdobou a Sevillou, občas sa mu v diaľke objaví zvláštna veža, ktorá sa dá len ťažko prehliadnuť. Stojí uprostred obrovského poľa zrkadiel a za jasného dňa jej vrchol doslova žiari. Je to Gemasolar, jedna z najzaujímavejších energetických stavieb, aké v Španielsku môžete vidieť.
Gemasolar však nie je iba zaujímavá stavba, ktorú sa oplatí fotografovať. Keď bola v roku 2011 uvedená do prevádzky, predstavovala významný technologický krok. Bola prvou komerčnou solárnou elektrárňou využívajúcou technológiu na báze roztavenej soli. Práve v tom spočíva jej najväčšia zaujímavosť. Gemasolar tak dokáže vyrábať elektrinu aj vtedy, keď už slnko dávno zapadlo.
Prečo vôbec postavili Gemasolar
Pri klasickej fotovoltickej elektrárni je princíp jednoduchý. Keď svieti slnko, panely vyrábajú elektrinu. Keď slnko zájde, výroba klesne na nulu. Dá sa, samozrejme, kombinovať s batériami, ale samotné panely bez slnečného žiarenia elektrinu nevyrábajú.
Gemasolar funguje inak. Namiesto toho, aby sa slnečné žiarenie okamžite premenilo na elektrinu, najskôr sa sústredí a premení na teplo. A práve toto teplo dokáže uložiť na neskôr.
To bol jeden z hlavných dôvodov, prečo tento projekt vznikol. Myšlienkou nebolo iba vyrábať solárnu elektrinu, ale ukázať, že energia zo slnka môže byť riaditeľným zdrojom. Teda zdrojom, pri ktorom nemusí byť elektrická sieť odkázaná iba na okamžitú intenzitu slnečného žiarenia.
2 650 zrkadiel a jedna veža
Keď sa na Gemasolar pozeráte z diaľky, najvýraznejšia je, samozrejme, veža. V skutočnosti je však rovnako dôležité všetko, čo sa nachádza okolo nej.
Elektráreň má 2 650 heliostatov, teda zrkadiel, ktoré sa počas dňa natáčajú podľa polohy slnka. Spoločne vytvárajú obrovské solárne pole s odrazovou plochou približne 310 000 m². Celý areál zaberá približne 195 hektárov.
Každé zrkadlo sleduje slnko a odráža jeho žiarenie smerom k vrcholu centrálnej veže. Keď sa všetky lúče stretnú na jednom mieste, vzniká obrovská koncentrácia tepelnej energie. Práve preto je vrchol veže za ideálnych podmienok taký výrazný.
Keď sa na Gemasolar pozeráte z väčšej vzdialenosti a vidíte žiariaci bod, v skutočnosti sa pozeráte na miesto, kde sa stretávajú odrazené lúče tisícov zrkadiel. Veža má 140 metrov a vo svojom vrchole ukrýva prijímač, v ktorom sa zohrievajú roztavené soli. Tie majú teplotu približne 565 °C.
Ako môže slnko vyrábať elektrinu o polnoci?
Možno to znie trochu zvláštne, ale Gemasolar v skutočnosti neskladuje elektrinu. Skladuje teplo.
To je zásadný rozdiel.
Keď zrkadlá počas dňa sústreďujú slnečné žiarenie na prijímač, roztavené soli sa zahrievajú. Horúca soľ potom putuje do veľkej zásobnej nádrže, kde zostáva uložená ako zásoba tepelnej energie.
Keď slnko zapadne, zrkadlá už, samozrejme, nič nedodávajú. Elektráreň však okamžite neprestáva pracovať. Horúca roztavená soľ sa naďalej využíva na výrobu pary. Tá následne poháňa parnú turbínu a generátor vyrába elektrinu.
Jednoducho povedané, cez deň Gemasolar zbiera slnečné teplo, večer a v noci ho postupne premieňa na elektrinu. Systém má tepelnú kapacitu približne 670 MWh tepelnej enrgie, čo umožňuje až 15 hodín výroby bez slnečného žiarenia. Preto sa o Gemasolari často hovorí ako o elektrárni, ktorá dokáže poskytovať 24-hodinovú solárnu energiu. Pri vhodných podmienkach počas dňa dokáže vytvoriť dostatočnú tepelnú zásobu na to, aby mohla pokračovať vo výrobe aj počas noci.
Nie je to klasická batéria
Osobne sa mi na tejto technológii páči práve to, že funguje úplne inak ako klasická predstava solárnej elektrárne. Keď dnes počujeme o ukladaní energie, väčšina z nás si predstaví obrovské batérie, pri ktorých sa rozmýšľa, čo s nimi, keď im skončí životnosť. Tu však energia zostáva vo forme tepla.
Gemasolar používa systém dvoch nádrží. Studená soľ sa dostáva k prijímaču, kde sa ohreje z približne 290 °C na 565 °C. Horúca soľ sa potom uloží v druhej nádrži. Keď je potrebné vyrábať elektrinu, horúca soľ odovzdáva svoje teplo systému výroby pary a následne sa vracia späť do studenej nádrže. Je to vlastne obrovská tepelná batéria.
Technológia však má aj svoju druhú stranu.
Takáto elektráreň je podstatne komplikovanejšia a drahšia než klasická fotovoltická elektráreň. Potrebujete tisíce pohyblivých heliostatov, vysokú vežu, prijímač, nádrže s roztavenými soľami, systém na výrobu pary a turbínu.
Ďalšou nevýhodou je, že technológia potrebuje priame slnečné žiarenie. Ak je obloha dlhodobo zakrytá oblačnosťou, zrkadlá nedokážu sústrediť dostatok energie na prijímač. A práve preto je výber lokality taký dôležitý. Práve preto Gemasolar stojí v Andalúzii, kde sú podmienky pre koncentráciu slnečného žiarenia mimoriadne priaznivé.
Na Gemasolari je zaujímavá ešte jedna vec. Už počas prvých rokov prevádzky sa podarilo ukázať, že uskladnenie tepla nie je iba teoretická výhoda. Koncom júna 2011, krátko po uvedení do prevádzky, elektráreň dosiahla nepretržitú výrobu elektriny počas 24 hodín.
Technológia Gemasolar sa postupne dostáva do sveta
Možno sa zdá, že Gemasolar zostal technologickou zaujímavosťou z roku 2011. Opak je pravdou. V posledných rokoch sa koncentrovaná solárna energia vracia do pozornosti práve kvôli potrebe ukladať veľké množstvá energie na dlhšie obdobie. A veľmi zaujímavý vývoj dnes vidíme najmä v Číne.
Napríklad v roku 2026 sa začala výstavba projektu CGN Golmud 350 MW CSP v Qinghai. Ide o oveľa väčšie zariadenie s tepelným úložiskom s kapacitou 11 747 MWh tepelnej enrgie.
Ďalším projektom je elektráreň v čínskom Xinjiangu, kde sa kombinuje 900 MW fotovoltiky so 100 MW vežovej koncentrovanej solárnej energie a tepelným úložiskom v roztavených soliach. Projekt využíva 13 402 heliostatov a dokáže uložiť energiu až na osem hodín.
Podobne aj Maroko už má s touto technológiou vlastné skúsenosti v komplexe Noor Ouarzazate, kde stojí vežová elektráreň Noor III. Tá má výkon 150 MW a tepelné úložisko na približne 7,5 hodiny výroby. Jej technológia je priamym pokračovaním skúseností získaných pri Gemasolari.
Okolie Sevilly ako kolíska technológií
Práve pri Seville sa písala dôležitá kapitola španielskeho solárneho vývoja. Spoločnosť Abengoa vytvorila pri Sanlúcar la Mayor rozsiahlu platformu Solúcar, kde vedľa seba skúšala rôzne technológie využitia slnečnej energie. Bola tu fotovoltická Sevilla PV, ale aj termosolárne elektrárne využívajúce úplne iný princíp. Najznámejšie z nich sú PS10 a PS20 – dve vysoké solárne veže, ktoré na rozdiel od fotovoltických panelov nevyrábajú elektrinu priamo zo svetla.
Tisíce zrkadiel sledujú pohyb slnka a odrážajú jeho žiarenie na prijímač umiestnený na vrchole veže. Tam sa slnečná energia premieňa na teplo, z ktorého vzniká para a tá následne poháňa turbínu vyrábajúcu elektrinu. Abengoa pritom pri PS20 využila skúsenosti získané z prvej veže PS10 a celý systém zdokonalila – PS20 má výkon 20 MW oproti 11 MW pri PS10, účinnejší prijímač a vylepšené riadenie aj tepelné úložisko. PS10 sa stala prvou komerčnou solárnou vežou svojho druhu na svete a PS20 bola jej väčším a technologicky vylepšeným pokračovaním.
Keď však PS10 a PS20 porovnáme s Gemasolarom, všimneme jeden zaujímavý rozdiel. Všetky tri elektrárne používajú zrkadlá a centrálnu vežu, ale Gemasolar posunul princíp ďalej najmä v oblasti skladovania energie. PS10 má tepelné úložisko na približne 40 minút a PS20 na približne jednu hodinu, zatiaľ čo Gemasolar dokáže vďaka svojmu systému roztavených solí uchovať tepelnú energiu na podstatne dlhší čas a pokračovať vo výrobe dlhodobo aj pozotmení.
Keď Gemasolar uvidíte žiariť
Gemasolar ma vždy, keď idem okolo, fascinuje. Vidíte tisíce zrkadiel rozložených v krajine, vysokú vežu a pri ideálnom počasí aj intenzívny bod svetla na jej vrchole. Mne sa podarilo byť pri Gemasolari už niekoľkokrát, ale len občas som mal to šťastie, že podmienky boli naozaj také, aké som si predstavoval. Jasná obloha, silné slnečné svetlo a veža, ktorá z diaľky doslova žiari.
Práve vtedy si človek uvedomí, že sa nepozerá iba na veľké zrkadlá v poli. Pozerá sa na miesto, kde sa slnečné žiarenie mení na teplo, ktoré sa ukladá do roztavených solí a táto tepelná energia sa o niekoľko hodín neskôr premení na elektrinu.
Gemasolar vznikol v Španielsku už pred viac ako pätnástimi rokmi, keď bola táto technológia doslova v plienkach a oveľa väčším experimentom než dnes. Dnes sa podobné princípy objavujú v projektoch, ktoré sú niekoľkonásobne väčšie. Prvenstvo však Španielsku a Gemasolaru už nikto nevezme.
