为什么你应该专注于这种形式的太阳能

现代太阳能电池非常善于将太阳光转化为电能，以至于今天的平板光伏 (PV) 价格低廉、高效、持久且供应充足。 正如我上个月提到的, 他们在经济上表现出色 聚光光伏 (CPV)，它使用透镜或曲面镜将太阳光线聚焦到微小的太阳能电池上。 尽管早期表现出了很大的希望，但今天的 CPV 似乎过于复杂和昂贵而无法成功。

不过，还有另一种我觉得令人兴奋的太阳能，它利用阳光来加热保温液体。 热流体可用于将水煮沸，产生的蒸汽驱动涡轮机发电。 作为。。而被知道 聚光太阳能 (CSP)， 它只是在大规模上才真正经济，但有一个巨大的优势。 由于 CSP 中的液体可以储存，因此即使在没有阳光照射的情况下，也可以将能量转化为电能。

聚光太阳能有一个巨大的优势：即使在没有阳光的情况下也可以将能量转化为电能

据 美国国家可再生能源实验室, 多年来测试了三种主要类型的 CSP。 首先有 线性集中器系统，它使用长 U 形镜子来收集太阳的能量。 电机主动将镜子向太阳倾斜，将阳光聚焦到沿着镜子长度延伸的管子（接收器）上。 装有热流体的管子通常放置在沿着镜子焦线的槽中，尽管有时单个管子放置在多个镜子上方。

另一种 CSP 使用 镜像盘 就像一个大卫星天线。 为了最大限度地降低成本，碟形反射镜不是一个单一的结构，而通常由许多较小的平面镜组成。 曲面将阳光引导并聚集到热接收器上，该接收器吸收并收集热量。 热流体在经典斯特林发动机的一个版本中加热气体，移动活塞以产生机械能，从而驱动发电机。

最后有 “电力塔系统”，它使用大面积的平面太阳跟踪镜。 它们被称为定日镜，将阳光聚焦并集中到塔顶的接收器上。 与其他 CSP 一样，在接收器中加热的传热流体会产生蒸汽来驱动涡轮机。 大多数使用熔盐作为传热流体，可以储存能量以备夜间或多云时使用。

喜忧参半

到 90 年底，全球有 2021 多家 CSP 在运营，其中西班牙和美国占全球 6.4 GW 装机容量的一半以上。 示例包括 110 MW 新月沙丘 内华达州的设施（使用熔盐）和 394 MW 伊万帕项目 在加利福尼亚州（靠水运行）。 CSP 的优点在于它们都非常高效。 塔式发电系统（流体温度为 250–565 °C）可将高达 35% 的太阳能转化为电能，而碟式系统（在 550–750 °C 下运行）的效率可达 34%。

根据 国际可再生​​能源协会 2021 年的报告 (IREA)，CSP 的平准化电力成本 (LCOE)——一种平均净成本——近年来大幅下降。 在到 2020 年的十年间，新投产的 CSP 电厂的全球加权平均 LCOE 下降了 70%，从 0.361 美元/kWh 降至 0.107 美元/kWh。 减少的主要原因是这些工厂可以在更高的温度下运行，从而降低了存储成本并允许它们运行更长时间。

一切都是为了钱。 为什么看似伟大的技术解决方案有时会失败

IRENA 报告发现，对于 2016 年至 2020 年间投产的电厂，大约五分之四的电厂至少存储了四个小时，而 35% 的电厂存储了八小时或更长时间。 随着 IRENA 已经发现，平均存储时间已从 4.7 年委托的项目的 2020 小时增加到次年委托的项目的 17.5 小时，预计这一趋势将进一步加速。 2021 年 CSP 项目的平均规模为 110 兆瓦，相当可观。

成本问题

但 CSP 系统并不完美。 他们使用大量的水，保持镜子清洁并不便宜，如果你想保持他们的高效率，这是至关重要的。 而且，当然，这些系统只有在阳光充足的情况下才能正常工作，这使得它们在世界许多地方都不实用。 更重要的是，竞争对手可再生能源的成本一直在直线下降。

根据 IRENA 的数据，太阳能光伏的 LCOE 自 88 年以来下降了 2010% 至 0.08 美元/千瓦时，而陆上风电在此期间下降了 68% 至 0.033 美元/千瓦时，海上风电下降了 60% 至 0.075 美元/千瓦时。 尽管最近价格下跌，但 CSP 仍高出 0.107 美元/千瓦时。 它使 CSP 看起来不经济，尽管这个标题数字包括存储能量的成本，而其他 LCOE 数字中忽略了这一点。

尽管有这样的希望，聚光太阳能发电系统仍远远落后于传统的太阳能光伏板

尽管如此，CSP 仍然远远落后于传统太阳能光伏板，后者在 957 年的总装机容量为 2021 GW。太阳能光伏就是一种简单且可扩展的技术，当然前提是您可以将能量存储在电池中. 考虑到开发电动汽车电池的大量工作，我相信太阳能光伏将在未来 20 年内与储热 CSP 展开竞争。

正如 IRENA 21 报告总结的那样：“在缺乏对 CSP 强有力的全球政策支持的情况下，市场仍然很小，新项目的管道也没有雄心壮志”。 考虑到自 2010 年以来 CSP 的成本显着下降以及它能够以合理的价格在阳光充足的地区提供 24/7 可调度电力的能力，我发现这令人失望。 可悲的是，能源生产完全与经济有关——而 CSP 总是在成本上追赶。

但也许一切都没有丢失。 首先，太阳能光伏所需的电池价格可能飙升，因为它们需要稀有材料，而这些材料有朝一日可能会变得昂贵。 其次，研究表明，存储在 CSP 中的热量可用于生产一系列“绿色燃料”，例如氢气或 氨. 也许有一天，CSP 甚至可以与他们的克星——平板太阳能光伏板——合作，全天候生产电力和燃料。

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/why-you-should-concentrate-on-this-form-of-solar-power/