CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：阿聯(lián)酋馬斯達(dá)爾理工學(xué)院 (Masdar Institute）和美國(guó)太陽(yáng)能控股公司（US Solar Holdings）等一些單位當(dāng)前都在推進(jìn)研發(fā)一種新型儲(chǔ)熱技術(shù)，即將極為常見(jiàn)的沙子作為光熱發(fā)電的傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)，這種技術(shù)是否有潛力成為光熱發(fā)電高效低成本儲(chǔ)熱系統(tǒng)的未來(lái)之道呢？

　　2013年9月，馬斯達(dá)爾理工學(xué)院的一個(gè)研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)始進(jìn)行一個(gè)新的儲(chǔ)熱項(xiàng)目，稱之為SANDSTOCK，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種可持續(xù)的、低成本的、可以通過(guò)重力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸的太陽(yáng)能集熱和儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其采用沙子微粒作為集熱器的傳熱介質(zhì)和儲(chǔ)熱介質(zhì)。

　　馬斯達(dá)爾理工學(xué)院儲(chǔ)熱項(xiàng)目領(lǐng)頭人Nicolas Calvet在其發(fā)表的一篇文章中如是表示，“沙子有一些優(yōu)秀的屬性，它首先是廉價(jià)的，同時(shí)可以在1000攝氏度的高溫下使用，而熔鹽的使用溫度僅在600攝氏度。更高的溫度可以帶來(lái)更熱的蒸汽，從而帶來(lái)更高的發(fā)電效率。”

　　這種設(shè)計(jì)理念的靈感來(lái)自于古老的計(jì)時(shí)裝置沙漏。其系統(tǒng)構(gòu)造和常見(jiàn)的雙罐熔鹽儲(chǔ)熱類似，主要由冷罐和熱罐組成，冷罐置于上方，熱罐置于下方，冷罐的溫度大約維持在250攝氏度左右，沙子在未流入熱罐之前在冷罐中存儲(chǔ)，冷罐采用類空心圓柱體的設(shè)計(jì)，整體截面類似于一個(gè)內(nèi)置空心圓臺(tái)的圓柱體。熱罐與冷罐之間另外設(shè)置一個(gè)圓臺(tái)體，冷罐中的空心圓臺(tái)的底部通過(guò)一個(gè)閥門與下方的圓臺(tái)相連，形成類似于沙漏的形態(tài)。

圖：馬斯達(dá)爾理工學(xué)院的設(shè)計(jì)

　　打開(kāi)冷罐的閥門后，沙子從冷罐中流出，經(jīng)下方的接合處流入熱罐，接合處同時(shí)是被聚光后的太陽(yáng)光線的焦點(diǎn)，沙子在接合處被迅速燒熱，存儲(chǔ)于熱罐中，在需要時(shí)再釋放熱能。熱罐內(nèi)部嵌入一個(gè)換熱器，水經(jīng)過(guò)預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過(guò)熱器產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。高溫沙子釋放能量后利用機(jī)械輸送裝置輸回至冷罐，等待進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的密閉循環(huán)工序。

　　但要實(shí)現(xiàn)這種儲(chǔ)熱系統(tǒng)的應(yīng)用，需要采用二次反射式的聚光系統(tǒng)。如上圖所示，反射鏡反射的太陽(yáng)光經(jīng)二次反射鏡反射聚集至沙子流經(jīng)的接合處將其加熱。阿聯(lián)酋Masdar在2010年1月份建成全球首個(gè)基于二次反射原理的塔式光熱發(fā)電示范項(xiàng)目，裝機(jī)容量100kWth。該項(xiàng)目由馬斯達(dá)爾理工學(xué)院和日本東京工業(yè)大學(xué)等單位共同設(shè)計(jì)，并由日本三井造船株式會(huì)社建設(shè)完成。

　　Nicolas Calvet博士表示，“我們希望開(kāi)發(fā)一種新的可持續(xù)的技術(shù)，可以采用豐富的本土儲(chǔ)熱材料來(lái)替代從智利進(jìn)口數(shù)千噸的熔鹽，沙子就是阿聯(lián)酋的一種很常見(jiàn)的低成本的儲(chǔ)量豐富的材料，在800攝氏度的高溫下也十分穩(wěn)定。”Calvet表示，要做好這項(xiàng)研究，首先需要選擇最合適的沙子。我們需要在阿聯(lián)酋各大沙漠和海岸地區(qū)找各種不同種類的沙子，研究各種沙子的熱學(xué)特性，通過(guò)采用先進(jìn)的顯微鏡來(lái)確定沙子微粒的形狀，找到最適合采用重力自動(dòng)運(yùn)輸?shù)纳沉！?/div>