美研制低成本太阳能存储系统

据每日科学网近日报道，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。”