当我们大多数人想到太阳能时,都认为是光伏发电或分布屋项光伏;这些光伏(PV)太阳能电池将在全球推动“净零”运动中发挥关键作用;此外,你还可以认为,只要地球上有足够多的风力发电场,我们的能源需求将得到满足。其实不然,这些传统的可再生能源具有间歇性, 这意味着当没有太阳=或风不吹时,它们无法发电。
聚光太阳能发电(CSP)是一种为这个问题提供解决方案的技术,那么为什么几乎没有人谈论它呢?
顾名思义,CSP的工作原理是将太阳光线集中在特定点,使其升温。这个概念类似于用放大镜烧蚂蚁,但CSP工厂不是使用透镜来聚焦光线,而是使用数千个巨大的镜子,我们称之为“定日镜” — 将光线反射到接收器上。在这里,热能用于加热流体,流体又可以通过热交换器,水被煮沸成为蒸汽。然后,蒸汽驱动涡轮机,涡轮机通过旋转发电机产生电力 - 就像在传统的化石燃料发电厂中一样。
即使几天阴天也不足以扼杀能源供应
CSP的想法并不是什么新鲜事:事实上,第一座工厂是由意大利的一个研究团队在20世纪60年代建造的,多年来设计变得越来越先进。现在,系统可以以如此高的效率集中太阳的能量,可以达到超过1000°C的温度 ——足够热以融化盐、甚至岩石,并将其用作传热流体。
这就是为什么CSP具有如此大潜力的关键,因为热能(以熔盐或岩石的形式)比电能更容易储存,电能需要非常低效和昂贵的电池。通过适当的密封和隔热,热液体可以储存长达10小时,因此工厂可以在整个晚上继续发电。希望在短短几年内,这个储存期可以延长到一周,这意味着即使几个阴天也不足以扼杀能源供应。
存储容量还使电网提供商能够在需求较高的时期提高电力生产。可以做到这一点的电源被称为“可调度”,对于维持我们作为消费者所期望的灵活能源系统至关重要。
如果CSP是一项革命性的技术,那么为什么政府不投资它呢?
尽管具有存储能力,但CSP工厂仍然需要直接照射,因此要达到平均每天最少的日照量才能发电,这限制了SCP工厂的可行位置,这也意味着CSP发电站不能建设在白天时间短的多雨和多云地区。
尽管如此,仍有许多位置非常适合部署 CSP。截至2021年9月,西班牙以2.3GW的容量领先,紧随其后的是美国,其总容量为1.7GW。根据国际能源署(IEA)的数据,全球市场的其他主要参与者包括中国,南非,摩洛哥和阿拉伯联合酋长国,预计这些国家将在2030年之前实现最大增长。
虽然这些国家提高CSP能力的前景是一件好事,但任何计划的发展都远远低于在能源部门产生重大影响所需的水平。事实上,IEA预测的CSP容量增长仅占“到2050年实现净零排放”方案所需容量的3%。那么,出了什么问题呢?如果CSP是一项革命性的技术,那么为什么政府和能源公司不投资它呢?
当然,答案主要在于成本。
由于这些项目的规模和复杂性,前期资本成本远远高于安装光伏太阳能电池板的成本,因此投资者倾向于完全避开CSP。但CSP和PV之间的这种比较已经过时,并且存在根本性的缺陷。政策制定者不应该仅仅因为这两种技术的名字中都有“太阳能”这个词就相互竞争。CSP是一种热能来源,因此更可与天然气或煤炭相媲美。虽然天然气和煤电确实仍然比CSP便宜,但这些强大的碳排放者肯定在净零排放的未来中没有一席之地 - 而CSP确实如此。
随着更多的CSP工厂开始涌现,行业发展成本将不可避免地下降。但即便如此,全球社会也必须首先开始看到,与所有可再生能源一样,太阳能发电并不是非此即彼的情况,而且这些技术在一起部署时效果最好。如果做到这一点,那么CSP肯定会成为未来几年的主要可调度能源。由于COP27现在只有五个月的时间了,如果我们希望看到这种情况发生,现在是时候将CSP放在议程的首位了。(来源:varsity.co.uk节选自:《Tom Howarth explains the science behind the latest potential renewable energy source》)
【免责声明】本文部分文字与图片信息来源于互联网、期刊杂志或由作者提供,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证,仅供参考。转载此文是出于传递更多信息之目的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,我们会立即进行改正并删除相关内容。