太陽光発電:カリフォルニア州モハーベ砂漠

製品

太陽光発電:カリフォルニア州モハーベ砂漠

プロジェクト:

アイヴァンパ太陽光発電所
カリフォルニア州モハーベ砂漠

2013年、カリフォルニアのモハーベ砂漠で、377メガワットの集光型太陽光発電(CSP)複合施設が稼働し始めました。アイヴァンパ太陽光発電システムは、太陽観測装置反射鏡パネルを3枚合わせた3,500エーカーの大きさです。各太陽観測装置は、太陽の光を3つのレシーバータワーの1つに集光させます。レシーバータワーは、その集めた太陽光は蒸気タービンの主要電源となり、カリフォルニアの14万世帯の電力を生成します。

課題

集光型太陽光発電(CSP)は、鏡や虫眼鏡で小さな火を起こそうとするのと少し似ています。太陽が当たるように鏡を持っていなければ、火は起こりません。同様に、集めた光を可燃性のターゲットに安定して正確に合わせないと、火が起こりません。

発電所の生産性を最適化するために、アイヴァンパのエンジニアたちは、173,000の太陽観測装置を、1日中常にレシーバータワーに向けて最大の太陽光を反射させるように調整する必要がありました。その偉業を達成するために、彼らは3つの大きな課題に直面しました。

1番目:太陽の位置は絶えず変化します。各太陽観測装置を、0.009rpmの速さで毎日最大270度回転する必要があります。太陽観測装置が太陽光線をより正確に集光できるほど、発電所の出力は高くなります。

2番目:砂漠には最高時速190マイルの突風が吹くことがあります。アイヴァンパの太陽観測装置は、直径25平方メートル以上の大きさです。広いモハーベ砂漠では、これらの大きくて平らなパネルは暴風の中の帆のようになり、配置用のギアが不安定になり、跳ね返りが起こります。  さらに、ギアは風によって運ばれる砂やチリに耐えなければなりません。

3番目:173,000の太陽観測装置の維持には、膨大な費用がかかることがあります。稼働開始になると、ギアの跳ね返りがギア自体に影響を与え、ギアセットをすぐに摩耗させることがあります。エネルギーコストを低く抑えるために、アイヴァンパの太陽観測装置ギアは一度に数十年にわたって安定性と精度を維持する必要があります。

ソリューション:

コーンドライブ社からの二重包絡ウォームドライブ

いくつかのメーカーのギアトラッキングドライブシステムを評価した後、BrightSourceは、コーンドライブ社の二重包絡ウォームドライブを数万のアイヴァンパの太陽観測装置に取り付けることに決めました。ドライブは、衛星測位や手術器具に使用される精密なモーション制御を提供し、寿命が最長35年になるように設計されています。

使い方

コーンドライブ社の二重包絡ウォームドライブは、ギアとウォーム間の接触面積を増やし、従来のウォームドライブよりも安定性を高めます。ウォームネジの砂時計の形の部分がギアとウォームを包み込みます。

「この優れたメッシュのような接触が、より高いトルク容量とより大きな耐衝撃性につながります」と、コーンドライブ社の戦略的市場のディレクターであるジェイコブ・ランドル氏は言います。「二重包絡ギアセットは、跳ね返りゼロの完全性を維持するのに役立ち、歯とねじの間のギャップによって引き起こされる不要物や動きの損失を無くします。」

Worm Gear Illustration

コーンドライブ社の二重包絡ウォームドライブは、ギアとウォームの間の接触面積を増やし、従来のウォームドライブよりも安定性を高めます。

利点

1番目:精密「二重包絡で達成できる精度は、アイヴァンパにぴったりでした」とランダル氏は言います。コーンドライブ社のギアセットにより、アイヴァンパの太陽観測装置はより確実にレシーバータワーに多くの太陽光を集光させることができます。173,000の太陽観測装置がある場合、精度を少し改善するだけで、発電所の出力に大きな違いが出ます。

2番目:安定性。コーンドライブ社の二重包絡ウォームドライブは、極端な強風でも、アイヴァンパ太陽観測装置を最適なレベルで動作させるのに役立ちます。「ねじれに対しても、ギアは非常に強いです」とランドル氏は言います。「風が反射鏡に当たっても、鏡は動きません。」

3番目:ゼロメンテナンス。太陽観測装置は非常に安定しているため、コーンドライブのソリューションは、摩耗や高価な修理の必要性だけでなく、ギアの跳ね返りを最小限に抑えます。ギアは内部で潤滑され、永久に密閉されており、砂、汚れ、チリに対しても強いのでメンテナンス作業がいらなくなります。

結果

アイヴァンパチームは、過去7年間の運転で、太陽が出ていないときや雲に隠れているときに蒸気タービンを運転するのに使用する天然ガスの量と比較して、発電所のクリーンエネルギーの出力を増やすことに成功しました。

  • 2015年以来、この発電所は年間平均70万メガワット時間近くの太陽エネルギーを生産しています。
  • アイヴァンパは、1日のピーク時には140,000以上のカリフォルニアの世帯にサービスを提供しています。
  • この発電所は、30年の寿命にわたって1,300万トンの二酸化炭素を排出するのを抑えるのに役立っています。

BrightSource Energyは、コーンドライブ社のアイヴァンパでの成功をうけて、アラブ首長国連邦の700メガワットの発電所やイスラエルのネゲブ砂漠の発電所を含む他のCSPプロジェクトにも同社の技術を使用しています。

「太陽光発電技術は改善を続けます」とランドル氏は言います。「再生可能エネルギー源への関心が高まる中、少しずつ改善することで、大きな利益が得られます。」

コーンドライブ社の詳細 二重包絡ウォームギアソーラー産業への参加