Del 1: Solkraft till verklighet

Få personer inser skillnaden på att bygga en enstaka prototyp relativt till att massproducera komplicerade produkter. Exempelvis byggde Volvo en hybrid bil redan 1991 vid namn ECC som aldrig på marknaden, den var helt enkelt för komplex att producera.
På samma sätt finns det idag stora solfångarfällt. Dessa är subventionerade och i praktiken prototyper.
Solkraft är av typen area kraft. Detta betyder att ytan av kraftverket begränsar effekten. Detta skiljer sig mot Vattenkraft, kärnkraft och värmekraft där volymen begränsar effekten. Även fast de kanske låter som en liten skillnad gör de enorma implikationer. En volymkraftverk är mer lönsamt ju större man bygger det, medan ett areakraftverk blir mer lönsamt ju mindre man bygger det. Detta är orsaken att det finns solceller på miniräknare och inte kärnkraftverk. Detta är även orsaken till att de går att bygga en solcellerdriven leksaksbil men de är mycket svårt att bygga en solcellerdriven personbil.

Nu blir de riktigt knepigt, för ett kraftverk på grund av sättet de är konstruerat behöver vara ganska stort för att bli lönsamt. Så vi har något som måste vara väldigt stort men samtidigt väldigt litet. Detta är ett problem som enklast löses genom klustring, dvs man använder många små för att tillsammans gör ett arbete för en stor.

Till höger finns det ett kluster på 12 solfångare, i centrum en processanläggning och till vänster en kyldamm. Har här jag valt solkraft av termisk typ, orsaken till detta är att solceller uppför sig väldigt dåligt i stora areor. Det finns dessutom ett flertal andra orsaker som jag kommer till senare.
Solfångarna på bilden är helt enkelt speglar.

För att minimera priset ligger speglarna i en bana. Speglarna är gjutna i skumplast för att minska vikten och priset, och framsidan är helt enkelt försilvrad och lackerad. Dessa speglar ligger i en delcylindrisk bana så att de kan följa solen i en riktning. Motagar huvudet är upphängt med jämna mellanrum med glest avstånd för att minimera skuggeffekten. Speglarna är sektionerade om övre och undre spegel samt i längsintervaller för lätt service. Den biten där huvudet skuggar banan finns ingen spegel.
I huvudet är där magiken sker.

Konstruktionen ser ganska enkel ut, vilket är naturligt då den behöver vara billig. Huvudet består av två kraftigt isolerade sidor samt två isolerglas på vardera sida om rören som samlar in energin. Hela utrustningen är vakuumförpackad för att minimera läckage av energi. Medan de flesta system tillför energi genom att öka temperaturen på vätskan i systemet till skillnad från de flesta idag kommersiella systemen.
Detta är av flera orsaker. För att kunna få optimal verkningsgrad behöver temperaturen vara så hög som möjligt. Men teperaturen in i systemet begränsar. Genom att tillföra energin utan att öka temperaturen, är temperaturen in och ut ur systemet de samma. Denna lösning uppnås genom att ha ett sådant tryck i systemet att kokpunkten är exakt de samma som optimala temperaturen. När energi tillförs omvandlas mer och mer av vättskan i systemet till gas.
Den sista biten är ganska konventionell och realtivt enkel.

Ångan från solvärmepanelerna går in i ett saltlager där det smälter saltet och kondenserar vätskan som åter går till uppvärmningspanelerna. I systemet finns en tryckventil som håller trycket på en optimal nivå för att minimera förluster. Denna temperatur håller man strax över smälttemperaturen för saltlagret. Till saltlagret är en eller flera konventionella turbiner kopplade på ett snarlikt sätt som vilket kärnkraftverk eller värmekraftverk som helst.

Verkningsgraden för ett system som detta är mellan 30 och 45% beroende på ångtemperatur. Verkningscykeln är då den endast tilltar i en dimension strax under 25%. Marktäcknings graden är för sydligt belägna lägen (breddgrad mellan 45grader nord/syd) blir 72%.
Detta betyder att mellan 5,5% till 8% ljusets maximala infallande effekt blir genomsnitts energi. Med en ljudstyrka på ca 1,5kw/m^2 (rätt mig om jag har fel, har inte hittat någon exakt siffra på ortogonal effekt) behövs de följande yta för att ersätta respektive kraftverk.
150MW gaskraftverk: 1,2 till 1,8km^2
300MW kolkraftverk: 2,5 till 3,6km^2
800MW äldre kärnkrafts reaktor: 6,6 till 9,7km^2
1,6GW ny kärnkrafts reaktor: 13 till 16km^2
3,6GW, hela ringhals: 30 till 44km^2
16GW, hela Sveriges elkonsumtion : 130 till 200km^2

Problemet är att ett sådant system inte skulle fungera i Sverige. Dels är de för molnigt och dels ligger Sverige för långt norr ut, solen faller in för flackt , och sist men inte mins, är störst behov av kraft på vintern när de är som mörkast. Det finns öknar i både Italien och Spanien, men dessa lär ju de själva vilja utnyttja om möjligheten finns. Det närmaste stället annars att utnyttja det är i norra Afrika.
Att hitta en lämplig position i Nordafrika är lättare sagt än gjort. Sahara är inte bara sand som de visas på TV utan även stora delar berg. Det är förvisso bra att komma upp en bit i atmosfären på ett berg, men de tillför andra problem.

De tre första rutorna föreställer Sveriges kraftbehov, den fjärde och sista föreställer förlusterna vid överföring även med bästa teknik från Nordafrika. Som synes blir fälten enorma men inte fullkomligt orimliga.

Bara att börja bygga? Nja, inte riktigt så enkelt. För soliga länder söderöver med högt elpris kan de nog vara ett alternativ inom en ganska snar framtid. Problemen är dock flera, men lösningen i detta exemplet löser ett otal av de som varit de största problemen för solkraft hittills.

Uppdatering:

Har uppdaterat solens effekt från 1500W/m^2 till 1050W/m^2 vilket enligt de bästa källor jag har sett skall vara ett bra närmevärde.

De andra 3 delarna kommer inom kort.