Введение

Концентрированная солнечная тепловая электростанция в пустыне Мохаве Калифорнии.

Solar Energy Generating Systems (SEGS) – это концентрированная солнечная электростанция в Калифорнии, США. С комбинированной мощностью 354 мегаватт (МВт) от трех отдельных площадок, она некогда была второй по величине в мире установкой для выработки солнечной тепловой энергии, пока в 2014 году не была введена в эксплуатацию еще более крупная установка Ivanpah. Она состояла из девяти солнечных электростанций в пустыне Мохаве в Калифорнии, где уровень солнечной инсоляции является одним из лучших в Соединенных Штатах. SEGS I–II (44 МВт) располагались в Даггетте; они были заменены солнечной фотоэлектрической станцией. SEGS III–VII (150 МВт) были установлены в Креймер-Джанкшн; все пять установок SEGS были демонтированы. NextEra Energy Resources управляет и частично владеет электростанциями, расположенными в Креймер-Джанкшн. 26 января 2018 года SEGS VIII и IX на озере Харпер были проданы компании по производству возобновляемой энергии Terra Gen, LLC. Десятая электростанция (SEGS X, 80 МВт) находилась в стадии строительства, а строительство SEGS XI и SEGS XII планировалось компанией Luz Industries, но разработчик обанкротился в 1992 году из-за невозможности получить финансирование строительства. Площадка SEGS X позднее была лицензирована для солнечной фотоэлектрической станции Lockhart Solar PV II. Большинство тепловых установок были выведены из эксплуатации к 2021 году, а на их месте были построены фотоэлектрические установки.

Масштабы и деятельность заводов

До вывода из эксплуатации и замены SEGS I-VII на солнечные фотоэлектрические установки, у этих электростанций была установленная мощность 354 МВт нетто (394 МВт брутто). Номинальная мощность, которая при непрерывной работе обеспечивала бы ту же чистую выходную мощность, поступающую исключительно от солнечного источника, составляла около 75 МВт, что соответствует коэффициенту использования установленной мощности 21%. Кроме того, турбины могли использоваться ночью за счет сжигания природного газа. В 2009 году компания NextEra утверждала, что солнечные электростанции способны обеспечивать электроэнергией 232 500 домохозяйств (в дневное время, при пиковой нагрузке) и сокращать выбросы загрязняющих веществ на 3800 тонн в год, по сравнению с выработкой электроэнергии на ископаемом топливе, таком как нефть. На объектах в общей сложности было установлено 936 384 зеркала, занимающих площадь более чем в 100 000 квадратных километров. Если выстроить параболические зеркала в линию, их общая длина составила бы 369 км (229 миль). В качестве примера стоимости, в 2002 году строительство одного из объектов Kramer Junction мощностью 30 МВт потребовало 90 миллионов долларов, а годовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание составляли около 3 миллионов долларов (4,6 цента за киловатт-час). При расчетном сроке службы 20 лет, затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание, инвестиции, проценты и амортизацию увеличивают цену примерно в три раза, до 14 центов за киловатт-час.

Принцип действия

Установка использует параболические коллекторы солнечной тепловой энергии вместе с природным газом для выработки электроэнергии. Примерно 90% электроэнергии производится за счет солнечного света. Природный газ используется только в тех случаях, когда солнечной энергии недостаточно для удовлетворения потребностей Southern California Edison, поставщика электроэнергии в южной Калифорнии.

Зеркала

Параболические зеркала имеют форму четверти трубы. Солнце светит на стеклянные панели, отражающие 94%, в отличие от обычного зеркала, отражающего всего 70%. Зеркала автоматически отслеживают положение солнца в течение дня. Основной причиной поломки зеркал является ветер, при этом ежегодно заменяется около 3000 зеркал. Операторы могут поворачивать зеркала для защиты во время сильных ветровых штормов. Для периодической очистки параболических отражающих панелей используется автоматизированная система мойки. Термин "полевая площадь" определяется как фактическая площадь коллекторов.

Передача тепла

Солнечный свет отражается от зеркал и направляется в центральную трубку, заполненную синтетическим маслом, которое нагревается до температуры выше 400 °C (752 °F). Отраженный свет, сфокусированный на центральной трубке, в 71–80 раз интенсивнее обычного солнечного света. Синтетическое масло передает тепло воде, которая закипает и приводит в действие паровую турбину цикла Ранкина, генерируя тем самым электроэнергию. Синтетическое масло используется для передачи тепла (вместо воды), чтобы поддерживать давление на управляемом уровне.

Озеро Харпер

До ввода в эксплуатацию солнечной электростанции Иванпаха в 2014 году, SEGS VIII и SEGS IX были крупнейшими в мире солнечными тепловыми электростанциями как по отдельности, так и в совокупности. Они были последними, крупнейшими и наиболее передовыми из девяти установок на комплексе SEGS, спроектированных для получения эффекта экономии от масштаба. Строительство десятой установки в той же местности было приостановлено из-за банкротства компании Luz Industries. Строительство утвержденных одиннадцатой и двенадцатой установок так и не началось. Каждая из трех запланированных установок должна была иметь установленную мощность 80 МВт. Компания Abengoa Solar недавно построила 280-мегаваттный Mojave Solar Project (MSP) рядом с установками SEGS VIII и SEGS IX. В MSP также используется технология концентрирующих солнечных тепловых коллекторов. Начиная с февраля 2020 года, SEGS VIII прекратила использование природного газа. Последний месяц работы был октябрь 2021 года. SEGS IX прекратила использование природного газа с октября 2020 года, за исключением января 2021 года.

Креймер-Джакшн

В этом месте насчитывается в среднем 340 солнечных дней в году, что делает его идеальным для генерации солнечной энергии. Средняя величина прямой нормальной радиации (DNR) составляет 7,44 кВтч/м²/день (310 Вт/м²), что является одним из лучших показателей в стране. Ранее здесь располагались солнечные электростанции SEGS II–VII, которые были выведены из эксплуатации в 2019 году. По состоянию на 2021 год планировалось заменить их новой солнечной фотоэлектрической установкой под названием Resurgence I.

Даггет

SEGS I и II располагались в [местоположение] и принадлежали компании Cogentrix Energy (Carlyle Group). SEGS II была остановлена в 2014 году и заменена на Sunray 3 (код установки EIA 10438), фотоэлектрическую систему мощностью 13,8 МВт. SEGS I была остановлена годом позже и заменена на фотоэлектрическую систему Sunray 2 мощностью 20 МВт (код установки EIA 10437). Согласно данным EIA, Sunray 2 и Sunray 3 начали производство в 2017 году.

Аварии и инциденты

В феврале 1999 года на солнечной электростанции SEGS I (Daggett) произошел взрыв резервуара для хранения минерального масла, в результате чего в небо поднялись пламя и дым. Власти пытались не допустить распространения огня на два соседних резервуара, в которых хранились серная кислота и гидроксид натрия. Был эвакуирован прилегающий район площадью 0,5 квадратных мили (1 км²).