Запасать энергию при отсутствии солнечных лучей должны чаны с солевыми расплавами, которые будут нагревать воду, питающую паровую турбину.

Основным препятствием массового распространения солнечных электростанций является остановка их работы ночью и при пасмурной погоде. Решение этой проблемы, которое пытаются воплотить на практике различные исследователи, может быть таким. Система зеркал перенаправляет и фокусирует солнечные лучи на центральной башне, в которой содержится солевой расплав. Нагреваясь, он сообщает тепловую энергию воде, а та, превращаясь в пар, обеспечивает работу паровой турбины. Соли используются потому, что им лучше всего удаётся сберегать тепло, и они могут действовать в широком диапазоне температур.

Рис. 1. Миниатюрный прототип, доказавший работоспособность «солнечно-солевой» технологии (фото MIT).

Главным недостатком такой системы является обилие дорогостоящих механизмов подачи расплава и трансфера энергии, что затрудняет её коммерциализацию. Специалисты из американского Массачусетского технологического института (MIT) под руководством Александра Слокама предложили объединить «складирование» солнечной энергии и нагрев воды в одной ёмкости с хорошей теплоизоляцией.

Лучи будут поступать туда через небольшое отверстие в верхней части, отражаясь от расположенных на близлежащем холме зеркал (холм, по всей видимости, нужен, чтобы сократить расходы на поддерживающие конструкции). «Концентрированный» солнечный свет должен нагревать солевой расплав, содержащийся в контейнере. При этом успевшая нагреться верхняя часть соли будет отделена от более холодной подвижной горизонтальной перегородкой. По мере нагревания расплава перегородка сдвинется вниз, а циркулирующая вокруг ёмкости вода начнёт превращаться в пар и давать энергию для паровой турбины.

Как подсчитали г-н Слокам и его коллеги, в благоприятном месте пара энергетических установок, включающих несколько контейнеров с расплавом на основе нитратов натрия и калия высотой 5 м и диаметром 25 м каждый, сможет выдать 40 МВт электроэнергии. Этого достаточно для обеспечения примерно 20 тыс. частных домов. Поскольку система способна аккумулировать солнечную энергию на десять дней вперёд, ночь и кратковременная непогода ей не страшны.

Кроме того, была вычислена примерная стоимость такой энергии — от 7 до 33 центов за 1 кВт•ч. Для сравнения: киловатт-час для стандартной солнечной электростанции стоит около 30 центов.

Специалисты испытали технологию в стенах лаборатории и теперь рассчитывают соорудить пробную установку мощностью 20–100 кВт.

Результаты исследований изложены авторами в статье:

Alexander H. Slocuma, Daniel S. Codda, Jacopo Buongiornob, Charles Forsbergb, Thomas McKrellb, Jean-Christophe Navec, Costas N. Papanicolasd, Amin Ghobeitya, Corey J. Noonea, Stefano Passerinib, Folkers Rojasa and Alexander Mitsos Concentrated solar power on demand. – Solar Energy. – Volume 85. – Issue 7. – July 2011. – Pages 1519–1529.