聚光太阳能发电(CSP)是什么?

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聚光太阳能发电塔在沙漠里
聚光太阳能发电是一个快速增长的可再生能源发电的方法。

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。

在这一页上

    对太阳能感兴趣你的家吗?节约成本和估计

    不同类型的聚光太阳能发电是什么?

    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。

    1。抛物槽系统

    在沙漠里成千上万的抛物槽收集阳光

    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。

    2。塔式太阳能电站

    镜子的高塔周围许多行。

    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。

    其他类型的CSP

    这里有一些其他不那么常用,类型的CSP技术:

    线性菲涅耳反射镜

    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。

    图显示了每个CSP系统功能

    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

    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。

    改用太阳能你能省下多少钱?

    使用CSP超高温度(比尔·盖茨支持的新技术)

    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。

    机器人镜子指向一个闪闪发光的球体

    加州Heliogen在兰开斯特的工厂。图片来源:WRAL TechWire

    聚光太阳能发电成本多少钱?

    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。

    聚光太阳能发电的优缺点是什么?

    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:

    表。聚光太阳能发电(CSP)的优点和缺点
    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

    CSP的优点

    • 清洁能源:来自太阳光聚光太阳能发电捕捉热量,然后用它来发电。没有排放过程中生成的。唯一的副产品之一是余热,但这可能是用于海水淡化等目的。
    • 热能存储:CSP系统可以储存热量的介质如熔盐或石油。这个存储技术的一个主要卖点csp,因为它运行在一个更低的成本比锂电池选项。
    • 补充其他可再生能源:热能存储意味着CSP可以作为可分派能源——提供电力在最需要的时候,比如在晚高峰,甚至作为基载电力提供持续稳定的力量。这是一个非常有价值的属性间歇性的太阳能光伏(太阳能板)和风能,依赖阳光、风产生能量。
    • 工业加热应用:一个新兴领域是CSP heat-intensive工业过程中热能的利用率。希望CSP和其他太阳能技术将帮助取代化石燃料在水泥和钢铁等行业,在肮脏的化石燃料目前主要的能源来源。NREL已经产生了详细的报告探索这个主题。

    CSP的缺点

    • 更高的成本:七个主要来源的大规模储能发电,CSP是最昂贵的。能源部希望降低价格到2030年,使CSP与化石燃料竞争。
    • 只在大规模可行:除了CSP抛物面碟系统-技术尚未见多采用- CSP系统效用尺度仅仅是可行的。这是太阳能光伏发电,太阳能电池板形成鲜明对比——这很容易应用以及成本效益即使在个人家庭的水平。
    • 环境问题:CSP项目需要大量的水来冷却,这可能会产生问题,鉴于CSP植物通常位于干旱环境如美国西南部或中东。土地需求也很大,CSP用地不能用于任何其他目的。还应该考虑对当地野生动物的影响,特别是鸟类可以通过燃烧高度集中光线。您可以了解更多关于环境的影响在这里

    你能使用CSP你家吗?

    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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    关键的外卖

    • 集中式太阳能(又名太阳热能)使用特殊的反射镜将太阳光的热量用于发电。
    • 最常见的类型的CSP电站抛物槽和发电塔系统。
    • CSP系统储存能量的能力使他们能够克服间歇性的问题,其他可再生能源的主要缺点。
    • CSP是更昂贵的比其他可再生能源,尽管美国能源部支持努力降低成本。
    • 与光伏太阳能电池板,CSP不能安装在住宅的水平。

    ——太阳能评论的作者

    Zeeshan海德

    SolarReviews博客作者

    Zeeshan热衷于推动可再生能源和应对气候变化。他发明了这些利益而在美丽的明德学院,学习佛蒙特州,强烈关注可持续性。他曾在人道主义工作部门——无国界医生组织,在通信和新闻。

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