Ein solarthermisches Kraftwerk in Nevada. Mlenny/iStock
Concentrated Solar Power CPS hat das Potenzial, die Kosten für erneuerbare Energien zu senken und zu jeder Tageszeit hochverfügbare, einsatzbereite Energie bereitzustellen.
Die Das National Renewable Energy Laboratory NREL und das Department of Energy DoE arbeiten beide an der nächsten Generation von CPS-Anlagen als Teil der Pläne des DoE, ein Energiekostenziel von 5 Cent pro kWh zu erreichen, eine Presseerklärung enthüllt.
Um dieses Ziel zu erreichen, gewährte die US-Regierungsbehörde NREL 2 Millionen Dollar für die Entwicklung eines Prototyps für ein System, das das große Energiepotenzial von geschmolzenen Salzen nutzen und gleichzeitig ihre korrosiven Eigenschaften zähmen kann.
Was ist konzentrierte Solarenergie?
Konzentrierte Solarenergie CPS verwendet eine große Anzahl von Spiegeln oder Heliostaten, um Sonnenlicht in Sammeltürme zu lenken, die diese Energie in Form von Wärme in Sand, Steinen oder geschmolzenem Salz speichern. Da sie lang anhaltende thermische Wärme enthältSpeicher kann es zu jeder Tageszeit Energie liefern und ist besonders nützlich in Gebieten, die während der Spitzenzeiten möglicherweise auf herkömmliche Solar-PV-Energie Sonnenkollektoren angewiesen sind.Die Nachfrage nach Energie erreicht normalerweise ihren Höhepunkt bei Sonnenuntergang, wenn die Sonnenkollektoren beginnen, weniger Energie zu produzieren– ein Phänomen, das als Entenkurve bekannt ist.
Das DoE hat drei zentrale Innovationsbereiche für CPS identifiziert: die Speicherung von Wärme in Flüssigkeiten wie geschmolzenen Salzen, in sandähnlichen Partikeln und auch in Gasen. Die US-Regierungsbehörde hat jedoch beschlossen, den größten Teil ihrer Finanzierung auf die partikelbasierte Speicherung zu konzentrieren, stellte es auch Mittel für NREL bereit, um ein zweijähriges Forschungsprogramm für flüssiges geschmolzenes Salz durchzuführen.
Schmelzsalze haben ein großes Potenzial, da sie praktisch zu verarbeiten sind und sich leicht bewegen lassen Rohre und Wärmetauscher. Diese Eigenschaften haben auch zu neuem Interesse an den Ideen geführt von Salzschmelzereaktoren, während sich die Welt weiterhin mit dem Übergang weg vom Verbrauch fossiler Brennstoffe auseinandersetzt.
Bei CPS aus geschmolzenem Salz standen einige praktische Herausforderungen im Weg. Zum Beispiel ist das Material korrosiv und kann bei der Übertragung von Wärmeenergie Schäden an Sammelbehältern verursachen. Laut Craig Turchi, dem Leiterthermische Energiewissenschaft und Technologieforschung am NREL haben die Forscher "hat dieses Problem tatsächlich im Großen und Ganzen gelöst. NREL und seine Partner haben viel großartige Wissenschaft zur Salzchemie betrieben – wie man es reinigt, wie man es relativ nicht korrosiv macht, wenn man die Chemie kontrolliert, und wir haben das im Labor demonstriert."
Nutzung der Kraft geschmolzener Salze
In seinem Versuch, geschmolzene Salze nutzbar zu machen, entschied sich NREL für die Verwendung von Chloridsalzen im Gegensatz zu den Nitratsalzen, die typischerweise in anderen Salzschmelzanwendungen verwendet werden. Das Unternehmen erklärte, dass Nitratsalze unter extremen Temperaturen eine größere Stabilität aufweisen.
Das DoE gewährte NREL 2 Millionen Dollar für den Bau eines Prototyptanks, der eine zusätzliche Isolierung verwendet, um die geschmolzenen Salze – die bei 752 °F 400 °C gefrieren – auf einer hohen Temperatur zu halten. Dies parallel zu den Arbeiten, die NREL durchgeführt hatdas Korrosionsproblem, bedeutet, dass wir einem lebensfähigen Salzschmelze-CPS einen Schritt näher kommen könnten.
Andere Innovationen haben dazu geführt, dass die Kosten für CPS gesunken sindum 47 Prozent zwischen 2010 und 2019, und der Preis wird nur weiter fallen. Darüber hinaus könnte all diese Forschung dazu beitragen, andere Bereiche als CPS erheblich voranzubringen.
Laut Kerry Rippy, NREL-Experte für anorganische Chemie, „es gibt mehrere potenzielle Möglichkeiten, wie diese Forschung wertvoll sein kann. Sie kann für die Synthese von Solarbrennstoffen von Vorteil sein; sie könnte Hochtemperatur-Brennstoffzellen ermöglichen, und die Nuklearindustrie ist ebenfalls sehr interessiertin dieser Untersuchung."
Während CPS-Technologie Möglicherweise hat es noch einiges zu tun, um das DoE-Ziel von 5 Cent pro kWh zu erreichen, es könnte schließlich eine Alternative zu Solar-PV mit weitaus höheren Mengen an leicht verfügbarer Energie darstellen.