如今,最常见的收集太阳能的方法是光伏太阳能 (PV),它使用太阳能电池将光能直接转化为电能。 另一方面,CSP 塔使用镜子和透镜将阳光集中到太阳能接收器上,然后通过导热流体产生和储存高温热量。 这些热量可立即用于蒸汽发生器或混合燃气轮机发电,或为工业提供工艺热量。 值得注意的是,这些热量也可以储存起来供以后按需使用。
“CSP 系统是工厂的必备设备,而不仅仅是一块面板,因此更加复杂,”ENEA 和 Nextower 协调员 Antonio Rinaldi 解释道, “太阳能的难题在于它具有间歇性,而且必须有太阳。 与光伏电池的使用方式相同,CSP 需要可存储高温热量的模块。 使用 CSP,您可以在白天储存能量,在夜间释放能量。”
Nextower 项目旨在开发可商用的新材料和部件,以此提高 CSP 系统的性能,将储存热量的温度从目前的 550°C 提高到 750°。 该项目与来自欧洲的 19 名参与者(包括 Kanthal 和 Alleima)共同建造了两座示范工厂: 一座配备陶瓷接收器,目前正在西班牙进行测试;另一座用于储能(称为 SOLEAD),目前正在意大利进行测试。 Kanthal 和 Alleima 正携手为后者储能工厂贡献力量。
Kanthal 的主要贡献是开发了一种新型合金材料,可以将熔融铅用作储热流体。 熔盐是常用的储热流体,但它不适用于 550°C 以上的温度,Nextower 的示范工厂需要导热流体在超过 800°C 的温度中工作,以便为燃气轮机或工艺热等应用提供动力。
在过去十年里(Nextower 项目诞生前),Kanthal 一直在尝试重新设计一种其现有合金的成分,使其在较低工作温度下不会脆化,同时不影响耐腐蚀性能。 它基于 Kanthal 最初的铁铬铝 (FeCrAl) 电阻加热合金,这种合金已有 90 年历史,也是该公司的基础产品。 其目的是打造一种新型合金,以解决能源设备在高腐蚀性环境中无法运作的问题。
Kanthal 高级研发工程师 Jesper Ejenstam 说:“在 Kanthal,我们总是乐于测试新事物并巧妙利用和改良我们的材料,以此获得新机会。”他通过与斯德哥尔摩 KTH 皇家理工学院(该项目的另一家参与机构)合作,首次对 Nextower 有所了解。
由于太阳能集热设备是 Kanthal 新型合金的潜在应用领域之一,因此 Nextower 项目为该公司提供了一个独特的机会。 “当时,我们仅证明了这种材料在实验室中性能良好,”Ejenstam 补充道, “接下来便是以工业规模生产这种材料。 这让我们有机会生产这种全新合金,并用它制造部件,然后展示这些部件。 这也是表明我们认真参与可持续发展变革的又一个契机。”
下一步是使用新型合金来开发一种由两种不同合金制成的管材,用于工厂的热交换器,这样就可以应对熔融铅的腐蚀性环境以及系统的内部压力。 Kanthal 与 Alleima 管材部门合作。
“我们以前从未生产过这种产品,”Alleima 管材部门工艺工程师 Andreas Hedlund 说, “不仅因为它是一种新型合金,还因为管材由两种不同合金制成,而且尺寸比我们通常的产品小得多。 但我们成功了,最终结果超出了我的预期。”
虽然现在预判 Nextower 项目的最终结果还为时过早,但在许多方面这已经是一次成功的突破。 “我们已经证明,制造这种必要的材料是可以实现的,这是非常关键的一步,”Ejenstam 说, “而且我们还展示了我们公司深厚的专业知识。 我们乐意测试技术的局限性,然后加倍努力寻找解决方案来完善这项工作。 不仅在公司内部,在外部对我们的合作伙伴和客户也是如此。”
Nextower 项目于 2017 年启动,并根据第 721045 号赠款协议,获得了欧盟地平线 2020 研究和创新计划的资助。