Een zonnetoren is een zonnecollector die zonlicht omzet in schone elektriciteit. De technologie maakt gebruik van een groot aantal spiegels, ook wel heliostats genoemd, die het zonlicht concentreren op een ontvanger in de top van een toren. Bovenin de toren bevindt zich ter hoogte van de ontvanger een speciale vloeistof (meestal gesmolten zout), die de warmte opvangt en overdraagt naar een waterbassin. Hier wordt met behulp van de opgevangen hitte stoom opgewekt. Deze stoom drijft op zijn beurt een stoomgenerator aan, die de elektriciteit levert. Omdat gesmolten nitraatzouten hun warmte zeer lang vasthouden, kan de zonnetoren ook na zonsondergang nog stroom op blijven wekken.
De heliostats zijn voorzien van een motor die ervoor zorgt dat de zon altijd naar behoren gevolgd wordt. Dankzij een zogenaamde equatoriale montering kunnen de spiegels de zon perfect volgen, omdat de rotatieas uitgelijnd is op de aardas. Een nadeel van de technologie van de zonnetoren, is dat deze op bewolkte dagen helemaal niets oplevert. Dankzij opslag kunnen wel korte bewolkte perioden overbrugd worden, maar in de nattere seizoenen is de toren weinig rendabel. Vanwege de relatief grote hoeveelheid zonuren, wordt de technologie vooral in Spanje uitgetest en toegepast. Ook in zonnige delen van de VS zijn al tests uitgevoerd, waaronder het zogenaamde ‘solar project’.
Schematisch overzicht
Onderstaande figuur is een schematisch overzicht van de werking van de zonnetoren. Invallend zonlicht wordt middels spiegels (heliostats) geconcentreerd op een centraal punt.
The solar project
The solar project is een samenwerking tussen de VS en Spanje en bestaat uit een drietal concepten, waarvan de de derde, de Solar Tres nog in aanbouw is. De eerste toren, de Solar One, is van 1982 tot 1986 in gebruik geweest in de Mojave Woestijn in de VS. Het was met een vermogen van 10MW in zijn tijd de grootste zonthermische centrale ter wereld. Er werd gebruik gemaakt van 1818 spiegels, elk met een oppervlak van 40 m2 (totaal 72.650 m2). Het was een echt pilotproject; er werden diverse problemen ontdekt die in een later redesign werden aangepakt. Dit redesign, waarbij de solar one werd omgedoopt tot solar two, werd in 1995 voltooid.
Eén van de belangrijkste aanpassingen in solar two was in de hitte-opslag. In plaats van water en olie werd gekozen voor natriumzouten, waardoor de toren ook tijdens korte bewolkte onderbrekingen kon doorwerken. In 1999 werd solar two uit gebruik genomen en uiteindelijk omgezet naar een telescoop. Het succes van solar Two heeft ertoe geleid dat men in Spanje bezig is aan de hand van solar two een commerciële zonnetoren aan het bouwen is, de Solar Tres. Deze toren met een vermogen van 15MW zal dankzij het zout-systeem voor warmte-opslag bijna 24 uur per dag stroom gaan leveren.
De PS10
Vlakbij het zonnige Sevilla vind je Europa’s eerste zonnetoren; de PS10 solar power tower. Deze in 2007 geopende commerciële toren (zie video en bovenstaande afbeelding) heeft een vermogen van 11MW. Dit vermogen wordt opgewekt met behulp van 624 heliostats van elk 120 m2. Opslag van warmte geschiedt middels tanks waarin stoom voor ongeveer een uur wordt opgeslagen. De investering van de toren meegerekend, is de stroom nog driemaal zo duur als ‘gewone stroom’. Maar waar ‘gewone’ stroom continu duurder wordt door de stijgende grondstofprijzen, stijgt de prijs stroom afkomstig uit de toren nauwelijks.
De PS10 is een onderdeel van een project dat in 2013 zo’n 300MW aan stroom moet gaan leveren. De torens benodigd voor dit project worden allemaal in de regio rond Sevilla gebouwd, vanwege de grote hoeveelheid zon in dit gebied. Momenteel wordt hard gewerkt aan onder andere de PS20, met 20MW het grotere broertje van de PS10.
