Tom Howarth談CSP背後的科學,是時候將CSP放在COP27議程的首位了

2022年07月05日10:23:03 科學 1817

當我們大多數人想到太陽能時,都認為是光伏發電或分布屋項光伏;這些光伏(PV)太陽能電池將在全球推動「凈零」運動中發揮關鍵作用;此外,你還可以認為,只要地球上有足夠多的風力發電場,我們的能源需求將得到滿足。其實不然,這些傳統的可再生能源具有間歇性, 這意味著當沒有太陽=或風不吹時,它們無法發電。

聚光太陽能發電CSP)是一種為這個問題提供解決方案的技術,那麼為什麼幾乎沒有人談論它呢?

Tom Howarth談CSP背後的科學,是時候將CSP放在COP27議程的首位了 - 天天要聞

顧名思義,CSP的工作原理是將太陽光線集中在特定點,使其升溫。這個概念類似於用放大鏡燒螞蟻,但CSP工廠不是使用透鏡來聚焦光線,而是使用數千個巨大的鏡子,我們稱之為「定日鏡」 — 將光線反射到接收器上。在這裡,熱能用於加熱流體,流體又可以通過熱交換器,水被煮沸成為蒸汽。然後,蒸汽驅動渦輪機,渦輪機通過旋轉發電機產生電力 - 就像在傳統的化石燃料發電廠中一樣。

即使幾天陰天也不足以扼殺能源供應

CSP的想法並不是什麼新鮮事:事實上,第一座工廠是由義大利的一個研究團隊在20世紀60年代建造的,多年來設計變得越來越先進。現在,系統可以以如此高的效率集中太陽的能量,可以達到超過1000°C的溫度 ——足夠熱以融化鹽、甚至岩石,並將其用作傳熱流體。

這就是為什麼CSP具有如此大潛力的關鍵,因為熱能(以熔鹽或岩石的形式)比電能更容易儲存,電能需要非常低效和昂貴的電池。通過適當的密封和隔熱,熱液體可以儲存長達10小時,因此工廠可以在整個晚上繼續發電。希望在短短几年內,這個儲存期可以延長到一周,這意味著即使幾個陰天也不足以扼殺能源供應。

存儲容量還使電網提供商能夠在需求較高的時期提高電力生產。可以做到這一點的電源被稱為「可調度」,對於維持我們作為消費者所期望的靈活能源系統至關重要。

如果CSP是一項革命性的技術,那麼為什麼政府不投資它呢?

儘管具有存儲能力,但CSP工廠仍然需要直接照射,因此要達到平均每天最少的日照量才能發電,這限制了SCP工廠的可行位置,這也意味著CSP發電站不能建設在白天時間短的多雨和多雲地區。

儘管如此,仍有許多位置非常適合部署 CSP。截至2021年9月,西班牙以2.3GW的容量領先,緊隨其後的是美國,其總容量為1.7GW。根據國際能源署(IEA)的數據,全球市場的其他主要參與者包括中國,南非,摩洛哥阿拉伯聯合大公國,預計這些國家將在2030年之前實現最大增長。

雖然這些國家提高CSP能力的前景是一件好事,但任何計劃的發展都遠遠低於在能源部門產生重大影響所需的水平。事實上,IEA預測的CSP容量增長僅占「到2050年實現凈零排放」方案所需容量的3%。那麼,出了什麼問題呢?如果CSP是一項革命性的技術,那麼為什麼政府和能源公司不投資它呢?

當然,答案主要在於成本。

由於這些項目的規模和複雜性,前期資本成本遠遠高於安裝光伏太陽能電池板的成本,因此投資者傾向於完全避開CSP。但CSP和PV之間的這種比較已經過時,並且存在根本性的缺陷。政策制定者不應該僅僅因為這兩種技術的名字中都有「太陽能」這個詞就相互競爭。CSP是一種熱能來源,因此更可與天然氣或煤炭相媲美。雖然天然氣和煤電確實仍然比CSP便宜,但這些強大的碳排放者肯定在凈零排放的未來中沒有一席之地 - 而CSP確實如此。

隨著更多的CSP工廠開始湧現,行業發展成本將不可避免地下降。但即便如此,全球社會也必須首先開始看到,與所有可再生能源一樣,太陽能發電並不是非此即彼的情況,而且這些技術在一起部署時效果最好。如果做到這一點,那麼CSP肯定會成為未來幾年的主要可調度能源。由於COP27現在只有五個月的時間了,如果我們希望看到這種情況發生,現在是時候將CSP放在議程的首位了。(來源:varsity.co.uk節選自:《Tom Howarth explains the science behind the latest potential renewable energy source》)

【免責聲明】本文部分文字與圖片信息來源於互聯網、期刊雜誌或由作者提供,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證,僅供參考。轉載此文是出於傳遞更多信息之目的,若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益,我們會立即進行改正並刪除相關內容。

科學分類資訊推薦

【生物多樣性看甘孜】四川甘孜州石渠縣記錄到幼年金雕捕食畫面 - 天天要聞

【生物多樣性看甘孜】四川甘孜州石渠縣記錄到幼年金雕捕食畫面

近日,四川長沙貢瑪國家級自然保護區工作人員和西華師範大學生物多樣性與生態適應研究團隊在四川甘孜藏族自治州石渠縣開展生物多樣性調查時,拍攝到一隻金雕亞成體的捕食活動畫面。畫面中,一隻金雕在旱獺、鼠兔的洞口耐心等候,一動不動地觀察著獵物的活動,一旦有身體肥碩滾圓、肉質細嫩的獵物從洞口跑出來,就會立刻出擊...
瞰「飛碟」 - 天天要聞

瞰「飛碟」

半島全媒體記者 王濱青島嶗山區張村河沿岸的科苑經六路以東、新宏路以北、科苑緯四路以南合圍區域,一座巨型的「太空飛碟」虛擬現實創享中心正向竣工衝刺。6月25日,虛擬現實創享中心的兩個穹頂已安裝到位,記者用無人機在高空俯拍,畫面十分壯觀。目前,項目建設處於收尾階段。據了解,青島虛擬現實創享中心整體設計以「平...
上海企業「數智碳」實踐 | 從第一顆種子開始「科技基因」就被植入 - 天天要聞

上海企業「數智碳」實踐 | 從第一顆種子開始「科技基因」就被植入

東禾九穀開心農場的全自動插秧機。今年的水稻插秧時節,在崇明區豎新鎮的東禾九穀開心農場,一台新引進的無人駕駛插秧機成為稻田裡的「明星」。工作人員為插秧機裝好秧盤後,只需進行簡單設置和遙控啟動,插秧機就能自動作業,將裝載的秧苗持續插入稻田。臨近稻田盡頭,插秧機會自動掉頭,在返程中繼續插秧。幾趟來回後,工...
楊冪論文爭議:查重率異常低,AI痕迹明顯,字數不足引質疑 - 天天要聞

楊冪論文爭議:查重率異常低,AI痕迹明顯,字數不足引質疑

近日,關於楊冪論文的爭議在學術界和網路上引發了廣泛討論。據報道,楊冪所提交的論文查重率異常低,僅為0.9%,且字數遠遠達不到發刊標準,這不禁讓人對其論文的質量和原創性產生質疑。更為引人關注的是,論文中疑似存在AI生成的痕迹,這一發現更是加劇
嫦娥六號軌道器正前往執行拓展任務! - 天天要聞

嫦娥六號軌道器正前往執行拓展任務!

2024年6月25日14時7分,「嫦娥六號」返回器著陸在內蒙古四子王旗阿木古郎草原。至此,為期53天的「嫦娥六號」任務完美收官。 在此之前,13時20分許,北京航天飛行控制中心通過地面測控站向「嫦娥六號」軌返組合體(軌道器與返回器組合體)注入高精度導航參數。此後,軌道器與返回器在南大西洋海平面上空約5000千米處解鎖分...
科學家應該發財!疫情功臣李蘭娟院士,名下醫院估值80億 - 天天要聞

科學家應該發財!疫情功臣李蘭娟院士,名下醫院估值80億

李蘭娟院士是新冠肺炎期間的最美逆行人,70多歲高齡的她,在忙碌了一天後,回到休息室,摘下口罩,一道深深的勒痕橫在臉上,令人看了無比的心酸,無比的感動。如今,李蘭娟院士和愛人鄭樹森院士創辦的「樹蘭醫療」兩次衝擊港股IPO,合計估值約80億。科