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阿肯色大学研制低成本太阳能存储系统 成本从每千瓦小时$15降至$0.78
来源:每日科学网 | 作者:郑焕斌 | 2012/11/23 11:58:51 | 浏览:850 | 评论:0

  美国阿肯色大学民用工程学系教授潘内尔·瑟瓦姆和他的博士研究生马特·斯塔赛尔成功开发出一种太阳能存储系统,可替代目前聚焦型太阳能发电厂使用的储能系统。采用这种新开发的储能系统将会大幅增加年发电量,同时大幅降低发电成本。

  太阳能发电是利用集热器将太阳辐射能转换为热能,并通过热力循环过程进行发电。聚焦式太阳能热发电系统的传热工质主要采用熔盐、导热油和石头填料等。上述材料作为传热工质在传递太阳电池板所采集的热量时损失较少,但其成本昂贵,且易对热能存储罐造成损伤。尤其是以石头填料作为传热工质(目前其传热效率最高,成本最低)时,在热循环过程中存储罐的不断收缩和膨胀会对罐壁产生应力,情况严重时可能导致存储罐产生灾难性的破裂。

  作为一种替代方案,瑟瓦姆设计并测试了一种具有温跃层结构的储能系统。该系统在每个存储罐内利用并列水泥板替代石头填料,不同温层之间由明显的界限加以隔离。水泥板采用了其同事米卡赫·哈尔研制的一种特殊混合水泥制成,能够承受600摄氏度的高温。其储能流程是由太阳能电池板采集热量,然后通过罐内的钢管将热量传导给水泥板,水泥板吸收热量并将之存储起来,需要时将热量传递给发电机。

  对模型测试的结果显示,以水泥板作为传热工质,其传热效率可达93.9%,虽然较传统方法略低,但依然高于美能源部的要求。测试结果同样确认水泥层在传递热量时不会对存储罐壁造成损害。此外,新方法的成本为每千瓦小时0.78美元,远远低于美能源部规定的热能存储系统的目标成本——每千瓦小时15美元。

  瑟瓦姆说:“研究结果证实,在传热效率方面,采用水泥板可以与现有的储能系统相媲美。但水泥比其他传热工质成本低廉,水泥除了具有独特的传热性能外,还不会损害储能罐壁。聚焦型太阳热能电厂采用这项技术,可以增加产量并降低运营成本。”

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