Dvojitá solární věž, kterou vyvinuli vědci z univerzit v Jordánsku a Kataru, dokáže nepřetržitě vyrábět elektrickou energii – ve dne i v noci. Podle výsledků výzkumu tato inovace funguje účinně v horkých a suchých oblastech a nepotřebuje fotovoltaické panely. Podrobnosti přináší web Interesting Engineering, výsledky bádání byly zveřejněny v časopise Energy Reports.
Klasická solární věž
Začněme základním principem solární věže se stoupajícím proudem vzduchu. Jde o typ solární elektrárny, který funguje na principu vytváření vzestupného proudu vzduchu s vysokým teplotním rozdílem. Tento proud je generován slunečním zářením, které ohřívá vzduch pod velkým skleněným nebo plastovým kolektorem.
Ohřátý vzduch stoupá nahoru skrz vysokou věž, kde pohání turbíny vyrábějící elektrickou energii. Tento koncept je efektivní v oblastech s vysokou intenzitou slunečního záření a nabízí alternativu k tradičním fotovoltaickým solárním panelům. Podobně jako solární panely může tato technologie fungovat pouze během dne, ale neprosadila se natolik, aby mohla být považována za ekonomicky smysluplný zdroj energie.
Vědci při svém zkoumání zjistili, že tato konstrukce solární věže má nižší tepelnou účinnost – na velké množství tepla, které systém vyprodukuje, se vyrobí méně energie. Pro zlepšení výkonu systému je třeba použít větší skleněné kolektory, což dále zvyšuje vstupní náklady a oddaluje tento koncept od komercializace.
Twin-Technology Solar System
Předchozí pokusy o zlepšení této účinnosti se zaměřovaly na zvýšení výšky věže nebo zlepšení ventilace. Bohužel nepřinesly dostatečné přínosy. Inovativní přístup jordánských a katarských vědců spočíval v umístění sekundární věže na vnější stranu stoupací věže a skrápění suchého horkého vzduchu, který již jednou prošel turbínou, vodní mlhou.
Přidáním vody se vzduch ochladí, stává se těžším a vlivem gravitace začne padat k Zemi. Tento klesající vzduch pak proudí menšími kanály, které jsou umístěny vně hlavní věže a v nichž jsou nainstalované turbíny, které vyrábějí další elektřinu.
Schéma dvojité solární věže
Vědci odhadují, že inovativní konstrukce solární věže Twin-Technology Solar System (TTSS), dokáže vyrobit 2,14× více energie než tradiční solární věž. Je to vcelku logické, protože konstrukce TTSS generuje energii při vzestupném i sestupném proudění vzduchu.
Až 753 MWh ročně
Vnitřní věž dosahuje nejlepších výsledků v odpoledních hodinách, kdy jsou teploty nejvyšší a vlhkost nejnižší. Na druhou stranu vnější věže pracují nezávisle na slunečním záření a mohou pokračovat ve výrobě energie i v noci, což z tohoto zařízení činí nepřetržitý generátor energie.
Simulační testování provedené na základě místních meteorologických údajů z Rijádu ukázalo, že jeden TTSS může ročně vyrobit 753 MWh energie (350 MWh věž s tahem nahoru, 400 MWh věž s tahem dolů). Vědci přiznávají, že výkon zařízení je značně ovlivňován vlhkostí vzduchu, a proto je ideální pro horké a suché počasí.
Omezením při použití systému v horkých pouštních podmínkách je zejména potřeba stálé dodávky vody do systému. Vědci nyní pracují na tom, jak toto řešení rozšířit a integrovat s dalšími typy obnovitelných zdrojů energie.