Stopy na bazie niklu i zawierająca nikiel stal nierdzewna odgrywają kluczową rolę w nowym rodzaju energii odnawialnej, zwanym wytwarzaniem energii słonecznej lub skoncentrowaną energią słoneczną (CSP). Zastosowanie tych materiałów pozwala przemysłowi przezwyciężyć trudności w dziedzinie technologii wymiany ciepła i magazynowania ciepła, a w przypadku projektów o trwałości projektowej co najmniej 40 lat pomaga zmniejszyć degradację materiału lub koszty wymiany.
Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEO 2017) w latach 2015-2040 zużycie energii odnawialnej (w tym CSP) będzie rosło w tempie 2.3% rocznie. Obecnie na świecie istnieje ponad 40 elektrowni słonecznych, a ponad 20 takich elektrowni jest w fazie planowania lub budowy. Zwykle znajdują się na obszarach o wysokim nasłonecznieniu, takich jak Hiszpania, Indie, RPA, Chiny, Chile, Australia, Bliski Wschód i Afryka Północna (MENA) oraz południowe Stany Zjednoczone.
Modelowa elektrownia CSP została uruchomiona już w latach 1980-tych. Od tego czasu poczyniono ogromne postępy w zakresie pozyskiwania i przechowywania energii. Wieża słoneczna to nowo opracowana technologia zatężania, w której jako nośnik ciepła wykorzystywana jest stopiona sól. Temperatura topnienia mieszaniny azotanów wynosi na ogół 130°C (268°F) lub więcej. Pozostają płynne w izolowanym zbiorniku magazynowym w temperaturze 288°C (550°F). Płynna sól jest następnie pompowana rurami do odbiornika słonecznego i podgrzewana do temperatury 566°C (1,050°F) pod wpływem skoncentrowanego promieniowania. Ciecz o wysokiej temperaturze jest następnie przesyłana do wysokotemperaturowego zbiornika magazynowego. Zasobnik wysokotemperaturowy jest również izolowany i może magazynować ciepło przez długi czas.
Magazynowanie energii cieplnej (TES) służy do kompensacji zmian zapotrzebowania i warunków środowiskowych. Stopiona sól jest pompowana do wytwornicy pary, aby wytworzyć parę potrzebną do napędzania konwencjonalnych turbin i generatorów. W porównaniu z innymi wielkoskalowymi odnawialnymi źródłami energii, TES ma wyjątkowe zalety. W niektórych przypadkach paliwo zapasowe do wytwarzania energii nie jest nawet wymagane. Latem 2013 roku system wież ze stopionej soli w Hiszpanii nieprzerwanie wytwarzał energię elektryczną 24 godziny na dobę przez 36 dni – po raz pierwszy w historii.
Crescent Sand Dune jest taką elektrownią w eksploatacji. Znajduje się w Tonopah na pustyni na północ od Las Vegas w stanie Nevada, z generacją mocy netto 110 MW i czasem TES wynoszącym 10 godzin. Oznacza to, że elektrownia może generować moc przy pełnym obciążeniu do 10 godzin podczas szczytowego zapotrzebowania. Ponad 10,000 200 heliostatów odbija światło słoneczne i koncentruje energię na odbiorniku na szczycie 640-metrowej (115.7 stóp) wieży. Każdy heliostat składa się z małego lustra o łącznej powierzchni 1,245 metrów kwadratowych (1.2 stóp kwadratowych). Całkowita powierzchnia zbierania światła przekracza 12 miliona metrów kwadratowych (2015 milionów stóp kwadratowych). Od czasu komercyjnego zastosowania w 173 r. Crescent Dune wyprodukował ponad 75,000 gigawaty energii elektrycznej, co szacuje się, że jest w stanie zaspokoić szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną 100 200,000 gospodarstw domowych. Wieża słoneczna i CSP ze stopionej soli stały się podstawą projektową dla nowych planowanych projektów w RPA, Australii i Nevadzie. Projekt Redstone o mocy 12 MW w RPA zaspokoi szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną około 10 2 gospodarstw domowych w czasie TES wynoszącym 2,000 godzin. Nowy projekt na dużą skalę w Nevadzie obejmuje XNUMX wież słonecznych o mocy XNUMX gigawatów (XNUMX XNUMX megawatów).
Zastosowanie stali nierdzewnej i stopów niklu umożliwiło stosowanie systemów wysokotemperaturowych, podczas gdy w przeszłości dużym problemem była praca z roztopioną solą. Projektanci i inżynierowie zaczęli używać do produkcji rur odbiorczych stopów na bazie niklu, takich jak UNS N06617, N06625 i N06230, ponieważ muszą one przez długi czas utrzymywać wytrzymałość na wysokie temperatury – ta cecha nazywana jest odpornością na pełzanie. Stopy te mogą pozostać stabilne w temperaturze roboczej głównie ze względu na wysoką zawartość niklu i odporność na utlenianie. Stal nierdzewna typu 347H (S34709) jest stosowana do zbiorników magazynowych o wysokiej temperaturze.
W 2016 r. całkowita globalna moc zainstalowana CSP osiągnęła 4,815 2017 MW. W 2,300 r. oddana do eksploatacji moc zainstalowana w Hiszpanii wyniosła 1,740 MW, co stanowi prawie połowę światowej mocy. Stany Zjednoczone mają zainstalowaną moc 392 MW i mają dwa największe projekty na świecie: Ivanpah Solar Power Station (354 MW) i Mojave Solar Project (XNUMX MW).
Crescent Dune znajduje się na pustyni na północ od Las Vegas w stanie Nevada, z generacją mocy netto 110 MW i czasem TES wynoszącym 10 godzin. Oznacza to, że elektrownia może generować moc przy pełnym obciążeniu do 10 godzin podczas szczytowego zapotrzebowania.
Technologia koncentracji w wieży słonecznej
- 1. Słońce jest zbierane przez duży heliostat i odbijane do odbiornika na szczycie 195-metrowej (640 stóp) wieży;
- 2. Płynna sól z zimnego zbiornika soli jest pompowana do odbiornika i podgrzewana do 566°C (1050°F);
- 3. Sól grzewcza w odbiorniku jest przechowywana w gorącym zbiorniku soli;
- 4. Gorąca sól jest pompowana do zbiornika gorącej soli przez generator pary w celu wytworzenia pary, napędzając w ten sposób turbinę parową do wytwarzania energii elektrycznej;
- 5.288 ℃ (550 ℉) zimna sól spływa z powrotem do zimnego zbiornika soli;
- 6. Skroplona para z turbiny parowej jest wielokrotnie poddawana recyklingowi.
Link do tego artykułu:Magiczna rola wysokotemperaturowego stopu niklu i stali nierdzewnej w koncentracji energii słonecznej
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ – Jako spełniony 
