这位学者兼UAI能源与环境管理学院(MCI)院长在2月15日发表于《战略日报》的专栏文章中,高度评价了SERC在推动全国太阳能发展方面所作的贡献。

专栏

智利可通过为其战略性矿产——锂和铜——创造附加值,引领太阳能热利用技术的发展

将可再生能源和可再生能源技术(ERNC)来源日益融入该国的能源结构,已被视为智利利用其太阳能、风能、地热能及其他能源潜力的首要任务之一。

2016年2月15日,星期一 10:33

锂具有极强的热存储和热传导能力,而铜则是出色的热导体,因此将这两种材料应用于任何热能系统——尤其是太阳能热利用系统——从理论上讲将带来巨大益处,因为这不仅能提高效率、降低成本,还能为我们的战略性矿产赋予新的附加值,从而开拓相关材料、产品及零部件的新市场。

众所周知,智利拥有全球已知锂储量的60%以上,是世界最大的铜生产国,并且拥有地球上最高的太阳能潜力之一。 在原材料方面,我国已将锂列为战略矿产,而铜也因其对国民经济的显着重要性而被视为战略资源——据矿业委员会的数据,铜约占我国国内生产总值(GDP)的10%。尽管这些数据令人鼓舞,但我国仍需注重可持续发展,避免过度依赖市场波动。 可持续发展要求将资源转化为其他形式的财富,例如建筑物、机械、新材料和人力资本。遵循这一可持续发展理念,可以进行相关评估,以确定将我国的锂储量和铜资源转化为具有竞争力的能源是否在技术上和经济上可行,且该能源应在开采这些金属的同一地区生产,从而惠及当地社区及整个地区。

非传统可再生能源(ERNC)在该国能源结构中的整合程度日益加深,这被公认为智利为充分利用其太阳能、风能、地热能及其他能源潜力而设定的主要优先事项之一。 巴黎气候峰会(COP 21)凸显了可再生能源在世界能源未来中将发挥的重要作用;就智利而言,已确定太阳能将引领其能源发展,并由此推出了诸如CIFES-CORFO的“太阳能战略计划” (http://cifes.gob.cl/programas/programa-estrategico-solar/)的“太阳能战略计划”、CONICYT的“太阳能研究中心”(SERC-Chile,sercchile.cl/),并支持弗劳恩霍夫研究所和Laborelec等卓越中心的设立。

这些国家层面的举措乃至所有国家都必须解决的最大、最重要的问题之一,是太阳能具有间歇性,这使得能源供需难以匹配。特别是对于聚光太阳能发电厂(CSP)或太阳能热发电厂而言,热能存储(通常以其英文缩写“Thermal Energy Storage”(TES)而闻名) 被视为一项关键的替代方案,它使电站能够在无太阳辐射时继续运行,将电站的容量因子从未配备TES系统时的20%至25%区间,提升至配备6小时至7.5小时TES系统时的40%至50%。 事实上,智利正准备建设一座装机容量为110兆瓦的新太阳能热发电厂,该电厂将配备先进的储能系统,使其能够以80%的容量因子运行,并在无日照条件下持续发电长达17.5小时。 CSP电站中主要使用的TES材料(在某些技术中也作为传热流体(Heat Transfer Fluid,简称HTF)),是由60%的NaNO₃和40%的KNO₃组成的液态或熔融盐,也被称为“太阳能盐”。该盐在高于其熔点223 °C的温度下保持高温,而智利也是该材料的全球最大生产国。 值得强调的是,这些热储能材料和热传导流体始终存在改进空间,全球范围内已开展大量研究工作,致力于开发效率更高、能降低成本的新型材料。 首先,开发熔点更低的新型材料以用作TES和HTF是一项关键挑战,因为这将避免(例如)在低于熔点温度时管道因固化而堵塞,并减少能源自耗以及资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)中的其他成本。 在此背景下,可以查阅到一些关于CSP热传导材料的最新初步研究(http://www.mdpi.com/2071-1050/8/2/106/htm),例如阿道夫·伊巴涅斯大学(UAI)的研究人员Macarena Montané、Shahriyar Nasirov和Raúl O’瑞安等研究人员开展的研究,这些研究表明,锂硝酸盐与盐的混合物可能是解决双罐热储能系统中太阳能盐固化风险的一种潜在替代方案,由于锂的高能量密度,该方案可将平准化度电成本(LCOE)降低多达4%,并提高系统效率。

另一方面,鉴于能量密度更高的材料可减少所需的储热材料用量,利用固液相变材料(PCM)进行潜热储热也被视为改进TES系统的可行替代方案。这些相变材料具有较低的热导率,导致传热速率和能源利用效率降低。 特别是,具有高热导率的铜被认为是传热领域中最理想且最具前景的材料之一。目前已有相关研究表明,例如铜海绵[1]和铜封装的相变材料[2]可作为良好的解决方案,但其制造成本仍需降低,否则在经济上仍难以实现实际应用。

总而言之,锂和铜是极具前景的材料,我们在推动热能和太阳能产业取得显著发展方面正走在正确的道路上,但要最终取得成功,我们绝不能放弃对创新的支持和关注。
古斯塔沃·卡塞雷斯
UAI能源与环境管理硕士项目主任

http://www.estrategia.cl/C/1947/Chile-Puede-Liderar-el-Desarrollo-de-Tecnolog%C3%ADas-Termo-Solares-D%C3%A1ndole-Valor-Agregado-a-sus-Minerales-Estrat%C3%A9gicos-Litio-y-Cobre