聚光太阳能发电（CSP）技术利用定日镜将阳光反射到收集塔中，将热能储存在岩石、砂石或熔盐等各种介质中，实现高度可用的能源调度。由于可以利用的高热能源是许多机器及工业过程中的一项关键要素，美国国家可再生能源实验室（NREL）和能源部（DoE）正致力于研究下一代CSP设施。

 

第三代CSP计划的能源成本目标是0.05美元/千瓦时。能源部已经确定三种可能的材料途径：将热量储存在砂状颗粒、熔盐等液体及气体（例如由Brayton Energy开发而成的技术）中。美国能源部选择颗粒物储能作为其资助的主要方法，同时也让NREL展开一个为期两年的液体熔盐研究项目。

 

 

NREL热能科学与技术领导者CraigTurchi表示，熔盐是传递和储存热能的理想选择，因为它们易于使用，且可以通过管道和热交换器输送。但是，这也面临着一些实际挑战，Turchi团队目前正在努力攻克它们。

 

原型氯化物熔盐储罐 图片：Dennis Schroeder，NREL

 

虽然熔盐容易移动，但它们会腐蚀储罐和管道。Turchi透露：“实际上我们基本解决了这个问题。NREL及其合作伙伴在熔盐化学性质方面展开了大量科学研究和实验证明：如何净化、如何通过控制化学性质来相对降低腐蚀性。”

 

下一个难关是为第三代CSP液体路径找到合适的盐类。商用系统常用硝酸盐，但NREL表示这些盐在较高温度下会发生降解。NREL希望在高温下实现更有效的能量转换，因此决定使用在极端温度下具有更高稳定性的氯化物盐。

 

还有一项挑战是储罐的隔热保温问题。所使用的熔盐会在400 C下结冻，所以需要额外保温。Turchi说道：“我们设计了一种钢储罐，并采用内部隔热方式来保护钢材料，虽然目前的储罐都是外壁隔热的。”美国能源部已向NREL提供200万美元的资金用于建造原型储罐，目前建造工作正在位于科罗拉多州戈尔登市的NREL实验室进行。

 

NREL无机化学专家Kerry Rippy及其团队探索通过电化学方法来进一步去除氯化物熔盐中的腐蚀性杂质。她还在研发电化学传感器，这类传感器可以放置在储罐中，用来监测实验过程中的盐纯度。

 

Rippy表示：“这项研究还有多种有价值的潜在用途。它可以用于太阳能燃料的合成、使高温燃料电池成为可能，而且对核工业也很有助益。”

 

太阳能光伏与储能提供了非常可靠的电力保障，但一些工业过程需要高温或大量可以利用的能源。因此，我们开发了CSP及各项其他技术，这些已经在商业上取得了很大的成功。

 

最近，初创公司Rondo Energy完成了2200万美元的A轮融资，以扩大其可再生能源热电池的规模。这款薄膜蓄电池在超过1200摄氏度的温度下将太阳能和风能储存在固体物质中。该公司表示计划在今年晚些时候开始生产并向客户交付系统。

 

11月，Heliogen联合Bloom Energy打造了绿色氢燃料。Heliogen的CSP技术利用汇聚的太阳光产生热量、蒸汽和电能。这与Bloom的高温固体氧化物电解槽结合用来制造绿色氢燃料。该公司表示，这种电解槽的制氢效率比低温碱性质子交换膜（PEM）电解槽高出45%。电能几乎占到电解制氢成本的80%。而CSP方法利用热能来辅助操作，由此减少了电力需求。