聚光太阳能发电(CSP)是什么?
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聚光太阳能发电,也称为集中式太阳能,是技术,使用特殊的反射太阳的能量集中到一个小的区域称为接收机。接收器收集的热量并将其存储为气体,液体或者固体颗粒。产生的热量瞬间可以用于驱动一个发电汽轮机,以后或存储。
自从聚光太阳能发电利用太阳的热能,它被称为太阳热能的能量来源。这与它的知名太阳能兄弟,太阳能电池板,创造能源来自太阳的光,通过这一过程被称为太阳能光伏发电。
而高成本和技术挑战的采用这种技术有限,所有在日益增长的兴趣似乎正在改变。能源部正在努力改善和促进CSP的一个可行的可再生能源的来源,而私人CSP项目支持的像比尔·盖茨最近取得了一些成功。
请继续阅读,了解更多关于这个有前途的太阳能技术。
所有类型的聚光太阳能发电运行的原理是相同的——利用聚光太阳能热能发电。技术的两个最常见的应用是抛物面槽系统和太阳能发电塔。
摩洛哥的特太阳能复杂有537600抛物面镜安装在19200太阳能收集器。图片来源:HeidelbergCement
是一种抛物槽CSP系统线性集中器系统。得名于它们的大型、parabolically-curved trough-shaped收集器用于太阳光聚集一个线性接收机管。
线性接收机管充满了传热液体吸收热能(热)集中阳光。收集到的热量可以立即使用运行发电热引擎,或存储发电。
在许多不同类型的CSP,抛物槽系统被认为是最具成本效益的效用尺度。已经有超过100个世界各地的植物,最大的是580兆瓦(MW)诺尔特太阳能复杂在摩洛哥,见上图。
发电塔:成千上万的镜子反射光线到闪亮的塔的顶端部分,叫做中央接收器。图片来源:HelioSCSP
发电塔太阳能植物,高大的中央塔周围是数以千计甚至数以万计的特殊平面反射镜称为定日镜。定日镜调整位置和太阳的运动为了向中央焦点聚焦太阳辐射,称为接收机。
接收方收集热能的存储介质——通常是熔盐的热或水,驱动涡轮机发电。
因为他们独特的设计和组件、电力塔是由几个不同的名称,包括太阳能塔、熔盐塔,或接收器发电厂。
使用盐接收器通常提供热存储的项目,这意味着收集热能可以存储驱动涡轮机之前几个小时。
最著名的电力系统是艾文帕项目位于加利福尼亚州的莫哈韦沙漠。艾文帕使用173500定日镜和水的吸热材料。当它在2014年开放,它是世界上最大的CSP厂,392兆瓦的发电能力。CSP植物,与此同时,世界上最大的存储容量是280兆瓦索拉纳索拉纳发电站在亚利桑那州。
截至2020年,有10这样的植物在全球范围内,但也有几个项目正在建设。美国能源部下属的国家可再生能源实验室(NREL)认为,这一技术最终将成为比化石燃料发电厂便宜。
这里有一些其他不那么常用,类型的CSP技术:
像抛物线槽系统,这些也是一种线性集中器CSP系统。他们几乎以相同的方式运作,成排的收藏家集中太阳光吸收(接收器)管。与线性反射镜,镜子被放置在一个波形在地面上,并专注他们的照亮下管。
左:线性菲涅耳反射镜系统;正确的:抛物面碟系统。图片:办公室的能源效率和可再生能源
抛物面碟系统,盘状收集器附加到一分之二接收器和发电热力发动机。每个盘产生电力,抛物线碟可用于模块化方式,与其他类型的CSP通常只作为发电厂的一部分。
2019年11月,一个神秘的公司命名Heliogen宣布了一个消息。公司——这是由亿万富翁微软创始人比尔•盖茨(Bill Gates)——使用集中式太阳能达到创纪录的高温度超过1800华氏度。
突破是通过应用人工智能(AI)传统塔式CSP电站的概念。使用人工智能优化太阳能反射镜的运动,进而提供大量产热增加放大(又名集中)阳光。
它生成的高温是理想的行业,依靠这样的热量——就像水泥制造业——负责高份额的全球碳排放。
2021年3月,Heliogen宣布第一个商业部署的技术:权力很大的力拓(Rio Tinto)我的在加州莫哈韦沙漠。
加州Heliogen在兰开斯特的工厂。图片来源:WRAL TechWire
集中式太阳能的平均成本是0.182美元,或18.2美分每千瓦时2019,最近完成了成本数据是可用的。
我们在这里提到的平均成本逐步降低能源(LCOE)发电厂发电;简而言之,发电厂生产的平均成本每一单位的电力。
CSP (LCOE 18.2美分)2019年的成本是低于其成本的47%,比2010年当它LCOE 34.6美分——一个令人印象深刻的减少价格超过十年。
说,能源仍然比其他可再生能源更昂贵水力发电,太阳能光伏和风能。
能源部的Sunshot倡议,支持新兴清洁能源技术,更感兴趣的是CSP热能存储的成本。根据他们的说法,基本负载CSP能源的成本(即CSP,包括存储12 +小时)在2017年为10.3美分/千瓦时。Sunshot倡议希望CSP的基本负载成本下降5美分每千瓦小时到2030年。
这是一个表总结聚光太阳能发电的优缺点,紧随其后的是每个的简要说明:
优点 | 缺点 |
---|---|
清洁和可再生能源的来源 | 更昂贵的比太阳能光伏和风能 |
可以双作为短期能源存储系统 | 唯一可行的效用尺度 |
可以弥补其他可再生能源的间歇性timeshifting吗 | 对环境影响 |
可以为工业应用产生热量 |
不,CSP不是可行的家庭能源使用。
当前的应用CSP效用尺度——大型发电厂,花费数百万或数十亿美元建造和可以为成千上万的家庭提供电力。此外,CSP技术被认为是一个昂贵的选择相比,太阳能发电系统,使用光伏太阳能电池板,甚至化石燃料发电。
如果你想要为你的家可再生能源,你最好的选择是考虑屋顶的太阳能电池板。他们是一个解决方案,广泛采用:已经有超过200万个住宅太阳能装置。更好的是,感谢18luck mx 和价格下降在过去的十年里,太阳能系统现在提供快速投资回收期4至8年在许多州。
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