在 2 月 15 日发表于《策略日报》 (Diario Estrategia) 的专栏中,这位学者兼阿道夫·伊巴涅斯大学 (UAI) 能源与环境硕士项目 (MCI) 主任强调了 SERC 在国家层面太阳能发展中所做出的贡献。

阅读专栏:

智利可以通过为锂和铜等战略性矿产增加附加值,引领热太阳能技术的发展。

将非常规可再生能源 (NCRE) 日益整合到国家的能源矩阵中,被公认为智利利用其太阳能、风能、地热能及其他能源的首要任务之一。

2016年2月15日,星期一 10:33

锂具有极高的储能和热传输能力,而铜是优良的热导体,因此这两种材料在任何热系统(特别是热太阳能系统)中的应用,从先验角度看,都将做出巨大贡献,因为它们可以提高效率、降低成本,并通过开拓材料、产品和其他组件的新市场,为我们的战略性矿产带来附加值。

众所周知,智利拥有全球已知锂储量的 60% 以上,且是世界主要的产铜国,拥有地球上太阳能潜力最高的地区之一。在材料方面,我国已将锂和铜定为战略性矿产,因为它们对国民经济具有显而易见的重要性,根据矿业委员会的数据,其贡献约占我国国内生产总值 (GDP) 的 10%。尽管有这些令人鼓舞的数据,我国仍必须优先考虑可持续发展,以免单纯依赖市场波动。可持续发展需要将资源转化为其他形式的财富,如建筑、机器、新材料和人力资本。遵循这一可持续发展方针,可以进行某些评估,以确定将国家的铜和锂储量转化为在提取这些金属的同一地区生产的具有竞争力的能源,在技术和经济上是否可行,从而惠及当地社区和整个地区。

将非常规可再生能源 (NCRE) 日益整合到国家的能源矩阵中,被公认为智利利用其太阳能、风能、地热能及其他能源的首要任务之一。巴黎气候峰会 (COP 21) 强调了可再生能源在世界能源未来中将发挥的重要作用;就智利的具体情况而言,已确定太阳能将引领其发展,并启动了重要的倡议,如 CIFES-CORFO 的“战略太阳能计划” (http://cifes.gob.cl/programas/programa-estrategico-solar/)、CONICYT 的“太阳能研究中心” (SERC-Chile, sercchile.cl/),并支持 Fraunhofer 和 Laborelec 等一些卓越中心的实施。

对于所有国家而言,这些国家倡议面临的最大且最重要的挑战之一是太阳能的间歇性,这使得供应难以与能源需求相匹配。特别是对于太阳能热发电站 (CSP),热能储存 (TES) 被视为一项关键选择,它允许电站在没有太阳辐射的情况下运行,将电站容量系数从没有 TES 系统的 20% 至 25% 提高到具有 6 – 7.5 小时 TES 系统的 40% 至 50%。事实上,智利正准备筹建一座装机容量为 110 兆瓦的新型太阳能热发电站,该电站将配备先进的储能系统,使其容量系数达到 80%,并在无光照情况下发电长达 17.5 小时。某些技术和传热流体 (HTF) 在 CSP 电站中使用的主要 TES 材料是液体或熔盐,由 60% 的 NaNO3 和 40% 的 KNO3 组成(也称为“太阳盐”),需保持在 223 °C 的熔点以上,而智利是该材料的世界顶级生产国。应当指出的是,TES 和 HTF 材料始终有改进空间,全球范围内已经在开展大量研究工作,以开发更高效的新型材料来降低成本。首先,开发具有更低熔点的 TES 和 HTF 材料是一项关键挑战,因为这将避免诸如因温度低于熔点而在管道中发生固化导致的堵塞、能源自耗支出以及其他资本支出 (CAPEX) 和运营支出 (OPEX) 成本。在这种背景下,近期出现了关于 CSP 热材料的初步研究 (http://www.mdpi.com/2071-1050/8/2/106/htm),例如阿道夫·伊巴涅斯大学 (UAI) 研究员 Macarena Montané、Shahriyar Nasirov 和 Raúl O'Ryan 的研究,结果表明,含有硝酸锂的混合盐可能是解决双罐 TES 系统中太阳盐固化风险的潜在替代方案,从而将能源成本 (LCOE) 降低多达 4%,并凭借锂的高能量特性提高系统效率。

另一方面,由于能量密度较高的材料可减少所需的储能材料用量,利用固-液相变材料 (PCM) 进行潜热储能也被确定为改进热能储存 (TES) 系统的一种可能选择。

这些相变材料 (PCM) 的热导率较低,导致传热速率和能源利用效率下降。特别是铜,鉴于其高热导率,被认为是用于传热的最合适且最有前景的材料之一。目前已经进行了一些研究,例如使用铜海绵 [1] 和封装在铜中的 PCM [2] 将是很好的解决方案,但其制造成本仍需降低,以使其成为经济上可行的选择。

总之,锂和铜是非常有前景的材料。我们正处于在热能和太阳能行业取得显著发展的正确道路上,但要取得成功,我们绝不能放弃对创新的支持和关注。

Gustavo Cáceres,阿道夫·伊巴涅斯大学 (UAI) 能源与环境硕士项目 (MCI) 主任。