近日，在2021 SolarPACES大會上，德國波茨坦大學（Potsdam University’s）高階可持續性研究所的一對政策研究人員提出了一項促進高溫聚光太陽能熱 (CST) 技術的政策建議。
[email protected]、J.Lilliestam 在 2021 SolarPACES 大會上的報告
政策研究人員 Richard Thonig 和 Johan Lilliestam 提出了更快地將溫度高達 1500°C的太陽能技術商業化的理由。他們表示：當今商業運營的聚光太陽能 (CSP) 在熱電生產和中溫工業過程中，是在使用400°C 至 600°C溫度下執行。但“經濟的完全脫碳是我們這個時代的巨大挑戰之一。雖然電力部門處於領先地位，但工業流程和航空等其他部門落後，需要在未來 30 年內大規模部署預商業技術以實現氣候中和，”他們在報告指出。
目前在高達 1500°C 的太陽熱化學方面已經有大量研究。全球的科學家，如，美國桑迪亞國家實驗室、德國航空航天中心、瑞士聯邦理工學院、 沙特國王大學， 沙烏地阿拉伯大學和澳洲ASU等研究機構都提出了更高溫度下的CSP和CST在工業熱和太陽能燃料領域的研究課題。
但就如何實現更快地應用，以啟動“熱太陽能”的商業化以完成無碳未來？該論文提出， 聚光太陽能技術政策應鼓勵高溫和模組化以實現溢位。
什麼是溢位？
“溢位效應創造了一個更大的市場，”Thonig表示，“如果我們設計政策時，我們是否可以讓一種 CST 或 CSP 技術能夠擴充套件或發展——有利於 CST 在其他部門應用，如，建立太陽能化學或建立高溫熱應用，這些應用程式中的任何一個的進展，很可能也會促進另一個應用程式的進展。因此，一個應用程式的改進也會對另一個應用程式帶來好處。”
溢位的一個例子是 CSP 中的熱能儲存，它已經“溢位”到一個獨立應用程式中，該應用程式開始被馬耳他等 CST 公司商業化。
太陽能集熱器的工業熱應用也是如此，“我們已經看到槽式 CSP 技術開發在太陽能工業過程熱中，產生非常好的鏡子，以及已經在那裡可用的非常好的產品。”他指出。
這些“溢位”涉及當今的CSP中溫技術，如，槽式 CST 可在區域供熱、工業乾燥和加熱至約 400°C 中，用太陽能熱替代化石燃料。
但為了能夠替代化石燃料用於製造鋼鐵和水泥等高溫工業，或應用於製造氫和航空燃料等熱化學過程，我們需要加快高達 1500°C的高溫太陽能熱更快速發展。
Thonig 和 Lilliestam 認為，太陽能 RFP 應該激勵更高溫度的 CST 和 CSP 技術，因為這也將有助於啟動太陽能燃料等非常高溫的 CST 應用。
[email protected]、J.Lilliestam 在 2021 SolarPACES 大會上的報告
拍賣應酬謝高溫 CST
“因此，如果您想為高溫 CST 應用提供溢位效應，那麼您的新 CSP 工廠的 RFP 需要在他們的電話中包含一些熱量供應，”Thonig 說。“熱量是臨界點，它需要是接收器出口溫度。因為這是太陽能的關鍵部分。這不僅與到達渦輪機的溫度有關。”
該接收器溫度很重要，因為在 CST 中，熱量直接從太陽能場中提取以催化化學反應或重新排列分子以製造新材料。
與在 400°C 至 600°C 的溫度下以熱方式發電的 CSP 不同，沒有涉及熱化學的渦輪機和發電機功率塊（當它不作為熱電聯產執行時）。
取而代之的是，對於高溫 CST，太陽能場必須達到更高的精度，因為接收器和潛在的蓄熱器必須在更高的溫度下執行；從 700°C 到 1500°C。
儘管這種高溫 CST 技術還處於起步階段，只有前幾個專案處於試點階段，來自Synhelion 、 Helioheat 和 Heliogen等初創公司 ；未來，太陽能熱化學有可能滿足我們對綠色氫和太陽能航空燃料的所有全球需求。
但問題是，我們如何在短時間內擴大規模？
“我們如何為這些新型高溫塔式太陽能熱發電提供某種創新溢價，因為該技術不如其他 CSP 技術或化石替代品成熟。為了實現這一目標，我們需要改變大多數地方政策制定者的看法，他們最關心的是目前獲得綠色氫的最便宜的途徑。”他補充說，強制性和可再生配額或碳稅無助於仍然昂貴的技術的創新。
自願的聯盟
Thonig 認為，中國和西班牙已經做好了啟動新的高溫 CST 產業的準備，他們已經透過保護其 CSP 先驅投資建立了一個耐用的供應鏈。
但全球許多陽光充足的地區，將受益於這種需要良好 DNI 的未來技術。其中包括智利、 澳大利亞、美國西南部、中東和北非。尤其是美國的德克薩斯州、 西澳大利亞州和沙烏地阿拉伯，他們可以使用現有的海港基礎設施來運輸燃料，這將為任何新的太陽能燃料行業提供一個快速的開端。
他認為，如果各國聯合努力，將高溫CST從商業化前的試點推廣到大規模應用，那麼成功的機會最大。他說：“我們需要一個新的“自願聯盟”。
新一屆SolarPACES大會主席開創了高溫太陽能熱化學研究，新任副主席將在美國西南部舉行的2022年SolarPACES會議上，向IPCC報告了澳大利亞的CST技術狀況。或許是時候讓這樣一個國際聯盟聚在一起，重點關注高溫CST技術的早期部署。（作者：Susan Kraemer）
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