Het teknik fångar öknens sol
En del av framtidens elektricitet kommer att produceras i öknar och på andra solsäkra platser. På avstånd ser den solkraftanläggning som det svenska innovationsföretaget Cleanergy just levererat till Inre Mongoliet ut som en station för satellitkommunikation.
De vridbara spegelparabolerna, ungefär 50 kvadratmeter stora, följer solens vandring över himlen. Upphängd på en arm i varje spegels centrum sitter ett 450 kg tungt kraftverk som innehåller en Stirlingmotor och en 10 kW-generator.
Strålarna som fångas upp koncentreras mot Stirlingmotorns värmemottagare. I den flödar arbetsgas fram och tillbaka mellan motorns varma och kalla sida. Gasen sätter kolvarna i rörelse och de i sin tur driver generatorn som sitter monterad bakom motorn.
– Parabolens sinnrika styrsystem ser med stöd av sensorer och servomotorer till att samla upp solljuset och koncentrera solsinstrålningen till motorn, förklarar Kjell-Göran Bergendahl, ansvarig för el- och elektronikutveckling vid Cleanergy.
Varje motor och varje parabol har var sin inbyggd kontrollenhet. Den PLC som via två Modbus RS485-slingor hanterar den övergripande styrningen av solparken – och som kommunicerar med de PLC-enheter som finns i varje parabol – sköter även de viktiga säkerhetsfunktionerna.
– Information från en väderstation får exempelvis parabolerna att automatiskt inta skyddsläge vid hård blåst och regn.
Beprövade produkter
Hela produktionskedjan övervakas från en teknikcontainer eller på distans. Den överordnade SCADA-lösningen är gjord av den svenska teknikkonsultkoncernen Projektengagemang som avlastat Cleanergy genom att också svara för kraftdistributionslösning samt elkonstruktion runt parabol och container.
– Långt driven standardisering gör att hela anläggningen ska kunna byggas och tas i drift på bara några veckor, förklarar Niklas Ednell, projektingenjör vid Projektengagemang, som själv var i öknen en bit utanför den kinesiska staden Ordos för igångkörning och intrimning.
Utöver CitectSCADA har Beijer Electronics levererat två andra mycket centrala verktyg, de egenutvecklade mjukvarorna BECtLogger och BEReport. Båda dessa tilläggskomponenter till SCADA är enligt Niklas Ednell enkla att använda och installera.
– För oss är det helt avgörande med väl beprövade produkter som kräver ett minimum av service och underhåll, poängterar Kjell-Göran Bergendahl.
BECtLogger överför larmhändelser och trenddata till en Microsoft SQL-databas för vidare hantering i BEReport. Rapportverktyget BEReport, som består av BEReport Server och Client, genererar detaljerade och samtidigt lättolkade rapporter.
– Möjligheten att använda presentationsgrafik i rapporterna uppskattas särskilt, säger Niklas Ednell.
Tusentals paraboler
Cleanergys utvecklingspersonal har självklart också stor nytta av all den information som i databasen sparas över hur kraftverket fungerar. Kjell-Göran Bergendahl berättar att insamlad data visar allt från produktionsstatistik till detaljerad information om hur olika delsystem i solparken fungerar i drift:
– Det är en mängd data som loggas och som ligger till grund för de rapporter som Cleanergy kan hämta hem – var än i världen kraftverket står.
Installationen i Ordos beskrivs som en ”demoanläggning” med tio solfångande paraboler tillverkade av den lokala underleverantören Dalian Great Ocean New Energy. Den årliga kraftproduktionen beräknas, beroende på antalet soltimmar, till mellan 200 000 och 300 000 kWh.
– Framtidens mer storskaliga solkraftverk kan bestå av flera tusen paraboler, säger Kjell-Göran Bergendahl som berättar om en produktionskostnad som per kWh är lägre än för konkurrerande gröna produktionssätt.
Med det sagt poängterar han att skalbarhet har varit avgörande vid utvecklingen av de program som styr anläggningen. Samma sak vid utformningen av systemen som hanterar producerad elektricitet och matar ut den på det allmänna elnätet.
Stor efterfrågan
Även om Cleanergy utvecklar och tillverkar motorer inklusive kringsystem i svenska Åmål finns de potentiella kunderna på betydligt solsäkrare breddgrader. Utöver Kina har länder som Australien, Indien och Pakistan visat intresse för Stirlingteknologin vid solelproduktion.
– Nu håller vi som bäst på att tillverka utrustning som ska till Dubai där nästa demoanläggning kommer att uppföras, säger Stellan Danielsson som ansvarar för produktionen med en årlig kapacitet på 2 500 motorer.
Inne i monteringshallen står även ett antal färdigbyggda så kallade CHP-enheter färdiga för slututprovning. Förkortningen står för ”combined heat and power” och denna produkt bygger på samma tekniska bas som solkraftverken, men med den skillnaden att Stirlingmotorn drivs av gas istället för med solens varma strålar.
– Vi hjälper biogasproducerande lantbrukare att sänka sina el- och värmekostnader, förklarar Kjell-Göran Bergendahl som berättar att CHP också håller på att ersätta dieseldrivna kraftverk utmed ryska gaspipelines där det behövs el för att driva pumpar och annan distributionsutrustning.
Klassisk motor gör jobbet
- I Cleanergys solkraftverk spelar Stirlingmotorn, som uppfanns redan i början av 1800-talet, en avgörande roll. Motorn ser till att omvandla solenergi till el, utan att gå omvägen via exempelvis ångturbiner.
- Att placera ångturbiner i ett öken- och stäppområde som det kring Ordos är inte att tänka på eftersom de kräver stora mängder vatten för kylning. Med sitt interna kylsystem är Stirlingmotorn en given lösning på platser där vatten är en bristvara.
- Eftersom Stirlingmotorn inte är så bra på snabba varvtals- och lastförändringar används den inte i bilar. Denna tysta, vibrationsfria, driftsäkra, bränsleflexibla och avgasfria motor har istället hittat användningsområden där det ställs krav utöver det vanliga. Den finns ombord på u-båtar och i maskiner som används inom gruvindustrin – och nu alltså också i solkraftverk.
Sedan dess…
Att solel har framtiden för sig insåg jag när denna text skrevs för Experience. Cleanergys resa har dock varit rätt knagglig och företaget heter numera Azelio.
