聚光太陽能發(fā)電（CSP）技術(shù)利用定日鏡將陽光反射到收集塔中，將熱能儲存在巖石、砂石或熔鹽等各種介質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)高度可用的能源調(diào)度。由于可以利用的高熱能源是許多機(jī)器及工業(yè)過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵要素，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）和能源部（DoE）正致力于研究下一代CSP設(shè)施。

 

第三代CSP計(jì)劃的能源成本目標(biāo)是0.05美元/千瓦時(shí)。能源部已經(jīng)確定三種可能的材料途徑：將熱量儲存在砂狀顆粒、熔鹽等液體及氣體（例如由Brayton Energy開發(fā)而成的技術(shù)）中。美國能源部選擇顆粒物儲能作為其資助的主要方法，同時(shí)也讓NREL展開一個(gè)為期兩年的液體熔鹽研究項(xiàng)目。

 

 

NREL熱能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者CraigTurchi表示，熔鹽是傳遞和儲存熱能的理想選擇，因?yàn)樗鼈円子谑褂茫铱梢酝ㄟ^管道和熱交換器輸送。但是，這也面臨著一些實(shí)際挑戰(zhàn)，Turchi團(tuán)隊(duì)目前正在努力攻克它們。

 

原型氯化物熔鹽儲罐 圖片：Dennis Schroeder，NREL

 

雖然熔鹽容易移動，但它們會腐蝕儲罐和管道。Turchi透露：“實(shí)際上我們基本解決了這個(gè)問題。NREL及其合作伙伴在熔鹽化學(xué)性質(zhì)方面展開了大量科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)證明：如何凈化、如何通過控制化學(xué)性質(zhì)來相對降低腐蝕性。”

 

下一個(gè)難關(guān)是為第三代CSP液體路徑找到合適的鹽類。商用系統(tǒng)常用硝酸鹽，但NREL表示這些鹽在較高溫度下會發(fā)生降解。NREL希望在高溫下實(shí)現(xiàn)更有效的能量轉(zhuǎn)換，因此決定使用在極端溫度下具有更高穩(wěn)定性的氯化物鹽。

 

還有一項(xiàng)挑戰(zhàn)是儲罐的隔熱保溫問題。所使用的熔鹽會在400 C下結(jié)凍，所以需要額外保溫。Turchi說道：“我們設(shè)計(jì)了一種鋼儲罐，并采用內(nèi)部隔熱方式來保護(hù)鋼材料，雖然目前的儲罐都是外壁隔熱的。”美國能源部已向NREL提供200萬美元的資金用于建造原型儲罐，目前建造工作正在位于科羅拉多州戈?duì)柕鞘械腘REL實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

 

NREL無機(jī)化學(xué)專家Kerry Rippy及其團(tuán)隊(duì)探索通過電化學(xué)方法來進(jìn)一步去除氯化物熔鹽中的腐蝕性雜質(zhì)。她還在研發(fā)電化學(xué)傳感器，這類傳感器可以放置在儲罐中，用來監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中的鹽純度。

 

Rippy表示：“這項(xiàng)研究還有多種有價(jià)值的潛在用途。它可以用于太陽能燃料的合成、使高溫燃料電池成為可能，而且對核工業(yè)也很有助益。”

 

太陽能光伏與儲能提供了非常可靠的電力保障，但一些工業(yè)過程需要高溫或大量可以利用的能源。因此，我們開發(fā)了CSP及各項(xiàng)其他技術(shù)，這些已經(jīng)在商業(yè)上取得了很大的成功。

 

最近，初創(chuàng)公司Rondo Energy完成了2200萬美元的A輪融資，以擴(kuò)大其可再生能源熱電池的規(guī)模。這款薄膜蓄電池在超過1200攝氏度的溫度下將太陽能和風(fēng)能儲存在固體物質(zhì)中。該公司表示計(jì)劃在今年晚些時(shí)候開始生產(chǎn)并向客戶交付系統(tǒng)。

 

11月，Heliogen聯(lián)合Bloom Energy打造了綠色氫燃料。Heliogen的CSP技術(shù)利用匯聚的太陽光產(chǎn)生熱量、蒸汽和電能。這與Bloom的高溫固體氧化物電解槽結(jié)合用來制造綠色氫燃料。該公司表示，這種電解槽的制氫效率比低溫堿性質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽高出45%。電能幾乎占到電解制氫成本的80%。而CSP方法利用熱能來輔助操作，由此減少了電力需求。