據每日科學網近日報道，美國阿肯色大學民用工程學系教授潘內爾·瑟瓦姆和他的博士研究生馬特·斯塔賽爾成功開發(fā)出一種太陽能存儲系統(tǒng)，可替代目前聚焦型太陽能發(fā)電廠使用的儲能系統(tǒng)。采用這種新開發(fā)的儲能系統(tǒng)將會大幅增加年發(fā)電量，同時大幅降低發(fā)電成本。

太陽能發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉換為熱能，并通過熱力循環(huán)過程進行發(fā)電。聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱工質主要采用熔鹽、導熱油和石頭填料等。上述材料作為傳熱工質在傳遞太陽電池板所采集的熱量時損失較少，但其成本昂貴，且易對熱能存儲罐造成損傷。尤其是以石頭填料作為傳熱工質（目前其傳熱效率最高，成本最低）時，在熱循環(huán)過程中存儲罐的不斷收縮和膨脹會對罐壁產生應力，情況嚴重時可能導致存儲罐產生災難性的破裂。

作為一種替代方案，瑟瓦姆設計并測試了一種具有溫躍層結構的儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)在每個存儲罐內利用并列水泥板替代石頭填料，不同溫層之間由明顯的界限加以隔離。水泥板采用了其同事米卡赫·哈爾研制的一種特殊混合水泥制成，能夠承受600攝氏度的高溫。其儲能流程是由太陽能電池板采集熱量，然后通過罐內的鋼管將熱量傳導給水泥板，水泥板吸收熱量并將之存儲起來，需要時將熱量傳遞給發(fā)電機。

對模型測試的結果顯示，以水泥板作為傳熱工質，其傳熱效率可達93.9%，雖然較傳統(tǒng)方法略低，但依然高于美能源部的要求。測試結果同樣確認水泥層在傳遞熱量時不會對存儲罐壁造成損害。此外，新方法的成本為每千瓦小時0.78美元，遠遠低于美能源部規(guī)定的熱能存儲系統(tǒng)的目標成本——每千瓦小時15美元。

瑟瓦姆說：“研究結果證實，在傳熱效率方面，采用水泥板可以與現有的儲能系統(tǒng)相媲美。但水泥比其他傳熱工質成本低廉，水泥除了具有獨特的傳熱性能外，還不會損害儲能罐壁。聚焦型太陽熱能電廠采用這項技術，可以增加產量并降低運營成本。”