聚光太陽能發電（CSP）技術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中，實現高度可用的能源調度。由于可以利用的高熱能源是許多機器及工業過程中的一項關鍵要素，美國國家可再生能源實驗室（NREL）和能源部（DoE）正致力于研究下一代CSP設施。

 

第三代CSP計劃的能源成本目標是0.05美元/千瓦時。能源部已經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開發而成的技術）中。美國能源部選擇顆粒物儲能作為其資助的主要方法，同時也讓NREL展開一個為期兩年的液體熔鹽研究項目。

 

 

NREL熱能科學與技術領導者CraigTurchi表示，熔鹽是傳遞和儲存熱能的理想選擇，因為它們易于使用，且可以通過管道和熱交換器輸送。但是，這也面臨著一些實際挑戰，Turchi團隊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：“實際上我們基本解決了這個問題。NREL及其合作伙伴在熔鹽化學性質方面展開了大量科學研究和實驗證明：如何凈化、如何通過控制化學性質來相對降低腐蝕性。”

 

下一個難關是為第三代CSP液體路徑找到合適的鹽類。商用系統常用硝酸鹽，但NREL表示這些鹽在較高溫度下會發生降解。NREL希望在高溫下實現更有效的能量轉換，因此決定使用在極端溫度下具有更高穩定性的氯化物鹽。

 

還有一項挑戰是儲罐的隔熱保溫問題。所使用的熔鹽會在400 C下結凍，所以需要額外保溫。Turchi說道：“我們設計了一種鋼儲罐，并采用內部隔熱方式來保護鋼材料，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爾登市的NREL實驗室進行。

 

NREL無機化學專家Kerry Rippy及其團隊探索通過電化學方法來進一步去除氯化物熔鹽中的腐蝕性雜質。她還在研發電化學傳感器，這類傳感器可以放置在儲罐中，用來監測實驗過程中的鹽純度。

 

Rippy表示：“這項研究還有多種有價值的潛在用途。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，但一些工業過程需要高溫或大量可以利用的能源。因此，我們開發了CSP及各項其他技術，這些已經在商業上取得了很大的成功。

 

最近，初創公司Rondo Energy完成了2200萬美元的A輪融資，以擴大其可再生能源熱電池的規模。這款薄膜蓄電池在超過1200攝氏度的溫度下將太陽能和風能儲存在固體物質中。該公司表示計劃在今年晚些時候開始生產并向客戶交付系統。

 

11月，Heliogen聯合Bloom Energy打造了綠色氫燃料。Heliogen的CSP技術利用匯聚的太陽光產生熱量、蒸汽和電能。這與Bloom的高溫固體氧化物電解槽結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。