光伏太阳能可能有一些激烈的竞争

Abengoas IST保温槽

在美国燃烧的能源中约有一半用于制造热水和热量（大部分低于沸点），而PV太阳能和风能除电水箱和效率低的踢脚线加热器外几乎没有其他用途。

这是否意味着天然气将继续存在？通常使用的术语“太阳热能”有点用词不当，因为热能输出用于发电。它成为与常规蒸汽或燃气轮机设备相同的过程的一部分，但是蒸汽不是燃烧天然气或煤炭，而是来自被浓聚阳光加热的液体。

在槽的情况下，所谓的浓缩比约为60：1。放大镜射出三到五个太阳会着火。六十个太阳将产生足够的高质量蒸汽来运行发电厂。（光伏发电来自单阳，即您所看到的就是所得到的）。集中的阳光不是小事。几年前，在伦敦，弯曲的高层建筑上的窗户将足够多的光线聚焦在捷豹身上，开始融化。在伦敦阳光普照的地方，这一定是一辆如此昂贵的汽车吗？如果它是菲尼克斯的皮卡车，这个故事会更有意义。（假设Haboob季节结束了。）

有一个传说，在公元前212年，阿基米德和他的朋友们在罗马帆船上用了足够的抛光盾牌使其着火。今天，我们将其称为定日镜阵列，它集中了许多太阳的力量。这在数学上是最好的，但罗马人并没有逗乐，他们抓住并杀死了阿基米德。

在本文中，除非另有说明，否则太阳能热量仅指热量，即为了加热，热水甚至空调的热量。标题中提到的轻水反应堆仅表示阳光在槽的焦点处聚集在充满水并涂成黑色的钢管上。对于槽，焦点实际上是一条线，与线本身平行。（我看到一个钢管，我想将其涂成黑色，对伦敦经济学院前学生贾格先生道歉。）

轻水反应堆一词通常是指一种核电站设计。但是，在这种情况下，反应堆是一个槽收集器，其中阳光与流经管道的水汇合，这要归功于限定槽的反射面。这句话是SERI（由卡特政府成立的太阳能研究所）太阳能热学部门的第一任负责人Barry Butler博士用粗俗的口吻创造的，后来被更名为NREL。似乎还有其他有趣的可再生资源，而不是太阳。

上面的槽是Ken May的创造力，他曾经是SERI Butlers博士领导的技术员。May先生于1983年创立了IST（工业太阳能技术），并于2006年被Abengoa收购。他现在是总部位于美国的西班牙巨头热能事业部的负责人。Abengoa目前正在建造世界上第一座大型太阳能淡化厂在沙特阿拉伯。该工厂将使用光伏驱动标准的反渗透过程。但是，可以通过加热从水中去除盐分，时间会告诉我们水的价格是由来自太阳的电力成本还是仅仅由太阳能产生的电力成本来决定的，这可能会变得更便宜，并且会当然能够以较小的规模生产淡水。

75兆瓦槽阵列为3.7吉瓦FPL马丁（下一个时代）天然气发电厂提供蒸汽

太阳能蒸汽

“具有75兆瓦抛物槽式CSP（集中式或集中式太阳能）的佛罗里达电力与照明公司马丁下一代太阳能中心，是美国第一个开发的混合式联合循环天然气+集中式太阳能发电厂，也是世界上最大的此类混合动力电厂。在2010年竣工之时，它还是世界上最大的抛物槽太阳能CSP工厂之一。混合式可再生能源发电厂包括190,000个抛物面反射镜，可将合成油热流体加热到398°C。过热的热流体通过热交换系统运行，并用于产生蒸汽，以补充现有的天然气/石油工厂（4）联合循环蒸汽轮机单元。”相关：非正统派为精明的能源投资者服务

下面的槽现在由Next Era拥有，于30年前在莫哈韦沙漠中的Kramer Junction建造。蒸汽输出用于发电； Kramer Junction阵列的额定功率为310 MW，并通过南加州爱迪生公司向电网供电。

图片来源：Nextera

尽管电源市场在大型槽阵列中排在首位，但值得注意的是，仅大型热电应用即将出现。最令人印象深刻的可能是由一家名为Glasspoint的公司在沙特阿拉伯邻国阿曼建造的大型1 GW热力（GW）强化采油（EOR）项目。

关于该项目的最新《可再生能源世界》文章解释了：“ Miraah的容量达到了惊人的1,021兆瓦，几乎是Ivanpah容量的三倍，Ivanpah的容量为377 MW，是目前世界上最大的CSP输电项目。Miraah（阿拉伯语的镜子）不仅会产生巨大的蒸汽，而且其成本要比CSP低得多，而天然气的成本却只有其一半。这个1 GW的项目将仅花费6亿美元。”

降低该数字的另一种方法是说每瓦成本60美分。尽管瓦特是热的而不是电的，但这个价格与中国光伏电池的价格相符，后者仍然需要设置，连接到逆变器，然后连接到电网。美国的公用事业光伏发电现在每瓦价格不到2美元，但是开发商，规划者和梦想家都应该意识到，使用一条基本的钢管会产生50年蒸汽的槽的成本大约与每瓦相同。仅逆变器用于电力项目。逆变器无法使用50年，因此您必须为更换的设备付费。

可以合理地假设，太阳能蒸汽最终将能够提供美国和其他地区所需的大部分热水和热量，其价格大约相当于每MMBtu天然气2美元，尽管这尚未得到大规模证明。实际上，太阳蒸汽有可能最终成为必须清除的障碍气体，以留在比赛中。该算法可能还可以拯救世界-FOB轻水反应堆。

Glasspoints业务开发副总裁John O“ Donnell表示：“所使用的全部工业能源中有三分之二是热能。石油工业是世界上最大的热能用户。热能达到98％，电力只有2％。这就是为什么Glasspoint专注于EOR（迄今为止最大的工业蒸汽市场）的原因。”

但是，使用太阳能蒸汽进行EOR（也称为三次采收）–首先，油井压力足以将石油从地下吹出；其次，泵入水（沙特使用海水）以保持压力，第三； ，通常通过燃烧天然气产生的蒸汽或将CO2注入井中以得到剩余物）对缓解气候变化没有太大帮助。此外，大型槽阵列占用大量房地产。

不过，该项目的最好消息是，事实证明这一点很重要。商业级蒸汽可以以合理的价格生产，因为该工艺消除了太阳能热电厂最昂贵的方面。根据可再生能源世界：“ Glasspoint现在仅使用管道和轻型镜子来产生蒸汽：每个温室都是一台蒸汽发生器-没有动力块。”

发电厂需要更高的温度，这意味着沿着联络线的管道要昂贵得多。另外，这些管道中使用的流体通常具有很高的腐蚀性和易燃性，这意味着维护成本要高得多。涂成黑色的钢管很便宜，这是光与水反应的地方。水处于封闭回路中，因此不需要连续补给水，维护简单，偶尔清洁镜子并确保管道不生锈，即更多的黑色油漆。

还有许多其他非常适合低成本槽的应用程序，其中包括：空调是通过将蒸汽输送到吸收式制冷机来提供的（值得指出的是，下午的阳光照射时对AC的需求最大，因此，跟踪槽是一种解决问题的优雅且可能是成本最低的方法）公用事业行业最头疼的事情），以及；用于空间加热的热水。这可以通过后院中的一个小型单位，商业屋顶上的大型社区阵列或使用公认的季节性储热方法来实现。相关：要记住的九月？

即使在包括挪威和阿拉斯加在内的纬度，夏天的阳光也可以存储在地下，只需钻孔，用热水填充并取回以供冬季使用。美国能源部估计此过程的效率接近98％。如果您认为太阳能热水是一些失败的科学项目，一群嬉皮士试图在40年前实现这一目标，那就再想想。200中国GW不能全都错。如果它在中国销售，那是因为它价格低廉且经久耐用。

区域供热并不是什么新鲜事，并且从1800年代后期开始，北方城市的管道系统仍然存在，可以将蒸汽输送到地下。在许多情况下，燃料来自木材废料，但太阳蒸汽比树木更具可扩展性。自从1888年的暴风雪（大白飓风）以来，纽约市就开始重视区域蒸汽加热。“爱迪生（Con Edison）经营着美国最大的热电联产系统。该系统包含105英里的总管和服务管道，可为曼哈顿的大约1,700位客户提供用于加热，热水和空调的蒸汽。”

天空槽

对于热槽而言，最关键的应用可能是将海水或农田周围的微咸水转化为淡水。六月来自美国干旱地区的新闻讲述了这个故事：6月23日，《可再生能源世界》的头条新闻说，在耗水量巨大的加利福尼亚州，正在进行的太阳能热脱盐活动。

“气候变化加剧了地区干旱，这主要是由于化石燃料的执行任务所致。在经历了历史性的干旱之后，以色列，澳大利亚以及现在的南加州都转向了耗资巨大的耗能海水淡化项目。...有争议的卡尔斯巴德海水淡化项目的最新预计成本现在为10亿美元。它每天将吸收1亿加仑的圣地亚哥海水，并通过一系列的过滤器，利用高压反渗透每天将产生5000万加仑的[新鲜]水。...现在，一个温和的太阳能热淡化替代方案正在悄悄地进入内陆，将产生500万加仑的水，大约是卡尔斯巴德的十分之一，但使用太阳能蒸馏工艺的成本却低得多，仅为3,000万美元。

因此，这仅是热电厂的总产量的百分之十，而成本却是百分之三，使其便宜70％。（卡尔斯巴德：每加仑每天20美元。WaterFX / SkyFuel：每加仑每天6美元。）

将5英尺宽的镀银铝Reflectech卷滑入组成SkyFuel的每个单元

20英尺宽的抛物线槽，用于太阳能集热器领域，为WaterFX太阳能蒸馏器产生蒸汽

“ WaterFX将利用NREL合作者SkyFuel提供的24兆瓦槽型太阳能热场，从太阳产生直接蒸汽以进行多效蒸馏，使足够的农业用水脱盐以再利用，以保持每年2,000英亩的农田灌溉。...[该公司]将专注于重复利用农业排水，因为农业是加利福尼亚州最大的用水户。...农业部门消耗了加利福尼亚全部水的80％，”该公司董事长亚伦·曼德尔（Aaron Mandell）说。“如果仅20％的水用于市政用水，而您将用水量减少了50％，则总体影响仅为10％。减少农业使用将产生更大的影响。”相关：沙特石油战略：辉煌还是自杀？

纯热系统的另一个优势是，它可以处理的盐水更少-每100加仑进水中有7加仑盐水，而卡尔斯巴德反渗透项目似乎每百加仑可剩下50加仑（1亿加仑的海水和5000万加仑的海水）。淡水）。

此外，该公司表示，盐水包括可用于建筑业的石膏和用于半导体的硒。曼德尔先生说：“我们实际上可以分离并改进某些组件以进行转售。”

彩虹之上

在可再生能源戴维（David）击退化石燃料供应商和大规模用户的巨人的兴奋中，观察者和投资者都开始意识到，可再生能源最终将提供太多好处。可以说一个能源价格太便宜而无法计量，或者说将其转回计量表，这真是太好了，但是当这种情况发生时，它不再变得有趣，无利可图，甚至不可能为下一个千瓦时的电力提供资金而又不会损失你的衬衫。到那时，太阳能和风能仍可能具有成本效益和可扩展性，但可能无法提供资金。那时，光子是做什么的？

8月3日的英国《金融时报》头条写道：可再生能源部门面临着压倒市场的风险。“有一天，另一笔价值十亿美元的可再生能源交易。...但是，如果最终产生的超净电力注定不会赚钱怎么办？或者更确切地说，如果没有更多的可再生补贴，没有足够的资金来保持生产这种产品的公司盈利吗？..这个想法不是假设的。当今年三月飓风席卷德国时，风力和太阳能发电机在下午的某一时刻生产了多达30座核电站，这使得批发电力一文不值。当风能和太阳能在德国占21％的电力时，就会发生这种情况。那么，如果这个比例增加，会发生什么呢？”

8月11日，Greentech Media发出了类似的共鸣：风能和太阳能将如何炸毁电力市场。文章引用了麻省理工学院最近的一份报告，内容如下：“值得注意的是，在太阳能发电机提供最大输出的同一小时内，太阳能光伏生产的价格降低在系统上最为显着。..结果，更高水平的太阳能渗透会导致每千瓦已安装太阳能容量的收入降低。因此，在任何给定的每千瓦太阳能光伏安装成本下，都有一个取决于系统的阈值或限制，从成本的角度来看，增加光伏容量的进一步增加将不会中断。

事实证明，这种现象对带有存储功能的太阳能热电厂是一个福音，例如上面提到的377 MW伊万帕定日镜阵列。但是，从短期来看，风能项目可能会遭受最大的打击，至少要等到车库中有足够的电动汽车才能乘上深夜的大风，才能使中西部的煤炭经营者感到满意。这将花费一些时间（15年内市场份额是0到60％？）。至于太阳，如果在PV功率过多的时间获取热量输出，则无需等待存储，这是另一种说法：太阳过多的时间。如果用于空调，海水淡化，热水和季节性存储（会在冬天给建筑物供暖），那么太阳就不会过多。

伊索寓言中的一个寓言是关于北风与太阳之间的较量，以了解谁更强。他们想找出谁能让旅行者脱下外套。北极风吹过，他吹得越厉害，旅行者包裹外套的紧紧程度。太阳尝试了一种不同的方法，使用热量而不是电力，不久之后旅行者将其取下。

得益于德国的补贴和中国的制造业，过去十年来致力于可再生能源的头条新闻和动物精神都集中在光伏太阳能上。但是在现在开始的后补贴时代，可再生能源最好的选择可能是太阳能。由于全球约有一半的能源需求以热水和热能的形式出现，因此太阳能热能似乎是赢家。从镜子里蒸出来，看上那个。