在得到美國能源部最近一次的資金支持后，美國南方研究院計劃到2017年10月利用其高溫儲熱技術(shù)建成一座裝機(jī)1MWth的新型儲熱示范項目。
據(jù)悉，上述由阿拉巴馬州研究人員負(fù)責(zé)開發(fā)的研發(fā)項目只是美國能源部在今年9月份實施SunShot計劃撥款3200萬美元支持的14個研究項目之一。SunShot計劃希望通過支持該項目來找到解決光熱電站子系統(tǒng)瓶頸的辦法，進(jìn)一步降低發(fā)電成本。
圖：美國SunShot計劃制定的光熱發(fā)電成本下降目標(biāo)
SolarReserve公司收到200萬美元的撥款支持來研發(fā)基于超臨界二氧化碳循環(huán)的儲熱系統(tǒng)，精制和定制的加強(qiáng)型氧化鈣在平行板換熱器中可進(jìn)行可逆的碳化反應(yīng)。
負(fù)責(zé)該項目的SolarReserve公司首席研究員SantoshGangwal表示，該系統(tǒng)可應(yīng)用于塔式光熱發(fā)電項目，相比目前的技術(shù)儲熱能量密度可以有明顯提高。
Gangwal說：“我們的研發(fā)項目基于一種非常干凈且簡單的反應(yīng)原理，沒有復(fù)雜的副反應(yīng)。本項目的關(guān)鍵就在于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)的完整性，除了氧化鈣，還有其它一些添加成分，共同保證反應(yīng)物整體架構(gòu)的完整和穩(wěn)定性。”
據(jù)Gangwal介紹，因為該系統(tǒng)的能量密度很高，所以相比熔鹽系統(tǒng)體積會小得多，同樣的儲熱容量體積只有熔鹽儲熱系統(tǒng)六分之一大小。
目前光熱電站所使用的汽輪機(jī)和常規(guī)熱發(fā)電站一樣，是一項相對比較成熟的技術(shù)，但因為系統(tǒng)運行溫度一般在480℃以內(nèi)，所以系統(tǒng)效率會因此受到限制。而SolarReserve公司的新型儲熱系統(tǒng)已經(jīng)完成了實驗室認(rèn)證，系統(tǒng)運行溫度可達(dá)750℃左右。
據(jù)Gangwal介紹，通過使用超臨界二氧化碳循環(huán)，系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率可以提高到50%左右，相比常規(guī)蒸汽循環(huán)的效率可提高10%左右。
據(jù)悉，SolarReserve公司所研發(fā)的儲熱系統(tǒng)所使用的吸附劑材料來源于一種低成本的原料，該公司研究人員相信，他們的儲熱系統(tǒng)可以儲熱成本降低到13美元-15/KWth，完全可以滿足美國能源部SunShot規(guī)劃的到2020儲熱成本下至15美元/KWth的目標(biāo)。
多方研究高溫?zé)崽幚硐到y(tǒng)
目前，在SunShot計劃的支持下，幾乎所有參與美國光熱發(fā)電項目的光熱企業(yè)都在開發(fā)與高溫系統(tǒng)相關(guān)的各種組成元素。
例如，西班牙Abengoa正在投資研發(fā)和優(yōu)化可滿足高溫傳熱介質(zhì)使用的集熱器，而SolarReserve也在投資開發(fā)運行溫度可達(dá)750℃的陶瓷集熱器。
SolarReserve項目聯(lián)合首席研究員TimHansen表示：“現(xiàn)在關(guān)于超臨界二氧化碳運行系統(tǒng)的各個組成元素都有企業(yè)在研究，只是研究階段不同罷了，但最終都將走向示范。我們的存儲組件其中一個組成元素，熱交換器是一項，成套電站設(shè)備也是一項，但關(guān)鍵是這些不同的組成元素的研發(fā)工作如何進(jìn)入下一個階段，如何將它們集成到未來的電廠。”
此外，這些研究項目的開展也將為一系列相關(guān)企業(yè)提供成長機(jī)會，包括吸附劑制造商，傳儲熱設(shè)備制造商，熱交換器供應(yīng)商和高壓泵供應(yīng)商。
努力實現(xiàn)商業(yè)化
到2016年10月,SolarReserve將擴(kuò)大其示范項目規(guī)模，需要與實驗室系統(tǒng)一樣的吸附劑材料一噸以上。
SolarReserve能源和環(huán)境副總裁BillGrieco表示：“我們正在與吸附劑制造商和提供商一起交流，希望能夠擴(kuò)大符合我們需要的專屬吸附劑的產(chǎn)量。技術(shù)和商業(yè)化發(fā)展的一個重要部分是要能夠驅(qū)動制造商和供應(yīng)商開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足相關(guān)部件和材料的生產(chǎn)和供應(yīng)。”
據(jù)悉，Solar Reserve計劃到2017年10月建設(shè)完成一座1MWth的存儲系統(tǒng),同時裝機(jī)10-50MW的商業(yè)化演示項目的建設(shè)計劃也在合作談判中。
經(jīng)Solar Reserve方面介紹，針對其儲熱系統(tǒng)的商業(yè)化部署計劃安排到了2021年，Abengoa、Solar Reserve和Masdar等塔式光熱電站開發(fā)商都是該技術(shù)商業(yè)化推廣的合作候選人，有望通過技術(shù)參與或授權(quán)許可等形式達(dá)成合作。
Abengoa美國公司總經(jīng)理FredRedell表示：“按照精心策劃的示范計劃,該技術(shù)有望很快實現(xiàn)商業(yè)化。如果這項新技術(shù)成功的話,不僅比目前儲熱系統(tǒng)更便宜，而且還可以把更高效的超臨界二氧化碳循環(huán)應(yīng)用到光熱系統(tǒng),從而可以進(jìn)一步削減光熱發(fā)電的成本。”
來自Solar Reserve的Grieco表示,研究小組將會仔細(xì)考慮并選擇出該技術(shù)走向商業(yè)化的最佳路徑。他說：“未來幾年我們的主要任務(wù)是確定該技術(shù)該如何更好地實現(xiàn)商業(yè)化，同時美國政府提供的強(qiáng)有力的資金也是對我們的極大支持。”
