來(lái)源:CSPPLAZA | 2評(píng)論 | 11587查看 | 2012-05-21 11:41:00
如果用一個(gè)字來(lái)歸納太陽(yáng)能熱發(fā)電這個(gè)行業(yè)的特點(diǎn),那就是“大”字:在沙漠地區(qū),總計(jì)達(dá)數(shù)平方英里的反光鏡環(huán)繞著一座座高達(dá)600英尺的聚光塔,這些設(shè)備能生產(chǎn)出數(shù)以兆瓦計(jì)的電力,而造價(jià)動(dòng)輒數(shù)十億美元。然而,大型太陽(yáng)能公司與礦物燃料相競(jìng)爭(zhēng)的能力歸根到底可能取決于那些鹽類顆粒。
在位于舊金山灣區(qū)生物技術(shù)中心埃默里維爾(Emeryville)的一個(gè)小實(shí)驗(yàn)室里,太陽(yáng)熱能發(fā)電行業(yè)的一家初創(chuàng)企業(yè)——光環(huán)技術(shù)公司(Halotechnics)的科學(xué)家們正在篩選數(shù)千種熔鹽混合物。他們正在尋找能使太陽(yáng)熱能以成本低廉而高效的方式存儲(chǔ)起來(lái)——從而可以在太陽(yáng)落山后用以發(fā)電的恰當(dāng)?shù)娜埯}混合物。換句話說(shuō),使之成為能夠一周7天、每天24小時(shí)不間斷供電的太陽(yáng)能發(fā)電站。
熔鹽存儲(chǔ)技術(shù)早在上世紀(jì)90年代就已出現(xiàn)了,當(dāng)時(shí)美國(guó)聯(lián)合科技公司(UnitedTechnologies)旗下的洛克達(dá)因(Rocketdyne)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部門(mén)為“SolarTwo”開(kāi)發(fā)了熔鹽存儲(chǔ)技術(shù),SolarTwo是美國(guó)能源部在莫哈韋沙漠建造的一套太陽(yáng)熱能發(fā)電站原型設(shè)施。一排排日光反射裝置將太陽(yáng)能聚焦于塔頂上的鍋爐,鍋爐里裝有在高溫下會(huì)液化的鹽類混合物。熔鹽釋放的熱能用來(lái)產(chǎn)生蒸汽,驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī),從而產(chǎn)生電力。其中有些熱能可以儲(chǔ)存在一罐罐熔鹽里,以便在需要時(shí)釋放出來(lái)產(chǎn)生電力。
但是,由于在克林頓時(shí)代油價(jià)暴跌,美國(guó)于是放棄了其宏大的太陽(yáng)熱能發(fā)電試驗(yàn),而熔鹽技術(shù)也被打入冷宮。位于科羅拉多州戈?duì)柕堑拿绹?guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NationalRenewableEnergyLaboratory)資深太陽(yáng)能項(xiàng)目經(jīng)理馬克·梅厄斯(MarkMehos)表示:“近來(lái)在這項(xiàng)技術(shù)方面一直沒(méi)有多少創(chuàng)新?!?
現(xiàn)在,熔鹽技術(shù)重新回到人們考慮的范圍內(nèi),諸如加利福尼亞等州為完成可再生能源在總能源構(gòu)成中占一定比例的艱巨任務(wù),紛紛批準(zhǔn)大型太陽(yáng)熱能發(fā)電項(xiàng)目。各家公用事業(yè)公司希望這些電站能夠把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái),這樣就可以用來(lái)使日益依靠諸如風(fēng)力發(fā)電等間歇性電力來(lái)源供電的電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)平衡。綠色科技媒介公司(GreentechMedia)旗下的市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)GTMResearch估計(jì),到2015年太陽(yáng)能存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到37億美元。
光環(huán)技術(shù)公司現(xiàn)年34歲的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官(CEO)賈斯汀·拉伊德(JustinRaade)從中看到了一個(gè)機(jī)遇。在2009年,剛獲得機(jī)械工程博士學(xué)位的拉伊德在硅谷的一家叫做賽美科技公司(Symyx)的材料科學(xué)公司工作。他說(shuō):“我當(dāng)時(shí)一直在可再生能源領(lǐng)域?qū)ふ乙粋€(gè)需要解決的重大問(wèn)題,而隨著我對(duì)聚光太陽(yáng)能發(fā)電了解越多,我越加意識(shí)到太陽(yáng)能儲(chǔ)存是一個(gè)瓶頸問(wèn)題,正是這個(gè)問(wèn)題使得聚光太陽(yáng)能發(fā)電無(wú)法比礦物燃料更加便宜?!?/div>
他的構(gòu)想是:尋找出一種更好的熔鹽混合物,這種熔鹽混合物能在更高的溫度下儲(chǔ)存熱能,從而提高發(fā)電量,同時(shí)能在較低溫度下保持液態(tài),從而減少用于避免其固化的能源消耗。
拉伊德獲得了美國(guó)能源部提供的150萬(wàn)美元撥款,并于2009年開(kāi)始在賽美科技公司篩選5,000種不同的熔鹽混合物。借助于賽美科技公司提供的一筆投資以及使用其知識(shí)產(chǎn)權(quán)的許可,拉伊德創(chuàng)辦了光環(huán)技術(shù)公司。該初創(chuàng)公司利用另一筆總額達(dá)450萬(wàn)美元的政府研究資助,開(kāi)發(fā)出其第一款熔鹽產(chǎn)品,并且開(kāi)始研發(fā)一種新型的玻璃液態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)?!拔覀円验_(kāi)發(fā)出一種新的基于氧化物的化學(xué)成分。這種化學(xué)成分與其他玻璃材料相比,其黏稠度及熔點(diǎn)要低得多。實(shí)際上,你可以像液體一樣用抽水機(jī)對(duì)它進(jìn)行抽吸,像熔鹽那樣把它儲(chǔ)存在一個(gè)大罐子里。但它在溫度高得多的環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定。”
溫度可高達(dá)1,200攝氏度,這個(gè)溫度高得能夠使空氣加熱到足以驅(qū)動(dòng)像在礦物燃料發(fā)電廠使用的那種高效渦輪機(jī)。在實(shí)驗(yàn)室里,拉伊德拿起含有一顆顆綠色和黑色玻璃的紙杯,光環(huán)技術(shù)公司希望這兩種前景很好的混合物最終能用于一種太陽(yáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的原型之上,而公司計(jì)劃這種系統(tǒng)能在2015年聯(lián)網(wǎng)投入使用。
在該實(shí)驗(yàn)室的其他地方,光環(huán)技術(shù)公司則繼續(xù)每天篩選近100種熔鹽混合物——到目前為止已篩選了近14,000種熔鹽混合物。目前的熔鹽混合物通常是60%的硝酸鈉加40%的硝酸鉀。光環(huán)技術(shù)公司的目標(biāo)是用該公司暫且只愿透露為“資源充足而且成本低廉的鹽類物質(zhì)”來(lái)替換掉八成左右日益昂貴的硝酸鉀。
該初創(chuàng)公司的專有軟件根據(jù)熔點(diǎn)、吸熱性及成本來(lái)確定可能采用的候選混合物。其實(shí)驗(yàn)室設(shè)備能同時(shí)測(cè)量、調(diào)配并提供96種不同混合物。四分之一克質(zhì)量的混合物先在熔爐中烘烤,然后放到一個(gè)設(shè)備中去慢慢加熱,通過(guò)發(fā)射激光穿透這些物質(zhì)來(lái)確定其熔點(diǎn)。拉伊德說(shuō):“確切地說(shuō),這些機(jī)器曾被放在賽美科技公司實(shí)驗(yàn)室的角落閑置著。”
光環(huán)技術(shù)公司的節(jié)儉——設(shè)計(jì)儲(chǔ)存罐及水泵系統(tǒng)的工程師們肩挨著肩擁擠地坐在辦公室的大廳里——意味著該公司預(yù)計(jì)只需籌集200萬(wàn)美元的首輪融資資金,就能研制出一套熔鹽存儲(chǔ)試點(diǎn)系統(tǒng),再籌集500萬(wàn)至700萬(wàn)美元就能進(jìn)入商業(yè)銷售階段。
該公司目前已和諸如eSolar、Sener及BrightSourceEnergy等太陽(yáng)熱能電站開(kāi)發(fā)商進(jìn)行初步磋商,這些公司都指望能源儲(chǔ)存技術(shù)能給予它們與光伏發(fā)電場(chǎng)相競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。雖然光伏組件的價(jià)格在過(guò)去三年里已暴跌了75%,但要想把太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存起來(lái)的話,唯一的選擇就是貴得讓人望而卻步的電池。
光環(huán)技術(shù)公司聲稱,該公司叫做Saltstream565的第一款產(chǎn)品將至少比現(xiàn)有的存儲(chǔ)系統(tǒng)便宜20%,因?yàn)樵撓到y(tǒng)利用較為便宜的鹽類混合物來(lái)獲得與SolarReserve所采用的系統(tǒng)相同的運(yùn)作溫度——565攝氏度,SolarReserve是一家太陽(yáng)能電站開(kāi)發(fā)商,該公司從美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司那里獲得技術(shù)許可。但光環(huán)技術(shù)公司還為可以在700攝氏度運(yùn)作的熔鹽混合物申請(qǐng)了專利。運(yùn)作溫度更高意味著太陽(yáng)能發(fā)電廠可以采用最新、最高效的渦輪機(jī)。
克雷格·泰納(CraigTyner)曾在美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SandiaNationalLaboratories)從事熔鹽存儲(chǔ)技術(shù)的研究,他現(xiàn)在為eSolar公司規(guī)劃長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展策略,eSolar是一家位于加州帕薩迪納(Pasadena)的太陽(yáng)能電站開(kāi)發(fā)商。他說(shuō):“如果有一種鹽類混合物能使我們目前的運(yùn)作溫度提升50攝氏度,那么這對(duì)我們而言將會(huì)非常有利,因?yàn)檫@樣可以在同樣分量的鹽類混合物中儲(chǔ)存更多的能量,同時(shí)可以將儲(chǔ)存系統(tǒng)的成本削減10%或15%?!?
西班牙太陽(yáng)能電站開(kāi)發(fā)商Sener開(kāi)發(fā)了自己的熔鹽存儲(chǔ)系統(tǒng),但據(jù)Sener駐舊金山的美國(guó)分公司CEO梅賽德斯·西耶拉(MercedesSierra)表示,該公司把光環(huán)技術(shù)公司視為自己的一個(gè)潛在的合作伙伴。“我們一直在探討在我們發(fā)電站測(cè)試他們產(chǎn)品的可能性,”她說(shuō),“我們需要一種高品質(zhì)的鹽類混合物,我們?cè)敢饣ㄥX(qián)購(gòu)買(mǎi)?!?
拉伊德表示:“在565度存儲(chǔ)熱能目前是一項(xiàng)已獲得驗(yàn)證的成熟技術(shù),但在更高溫度環(huán)境下的熱能儲(chǔ)存技術(shù)則是一個(gè)對(duì)各種技術(shù)完全開(kāi)放的市場(chǎng)?!?