ニッケルベースの合金とニッケル含有ステンレス鋼は、太陽熱発電または集光型太陽光発電 (CSP) と呼ばれる新しいタイプの再生可能エネルギーで重要な役割を果たします。
これらの材料を使用することで、業界は伝熱および蓄熱技術の課題を克服することができ、設計寿命が 40 年以上のプロジェクトでは、材料の劣化や交換コストを削減するのに役立ちます。
国際エネルギー機関 (IEO 2017) によると、2015 年から 2040 年の間に、再生可能エネルギー (CSP を含む) の消費は年率 2.3% で増加します。 現在、世界には40以上の太陽熱発電所があり、20以上の太陽熱発電所が計画または建設段階にあります。 それらは、スペイン、インド、南アフリカ、中国、チリ、オーストラリア、中東および北アフリカ (MENA)、および米国南部など、太陽放射照度が高い地域に位置する傾向があります。
デモンストレーション CSP 発電所は、1980 年代には既に稼働していました。 それ以来、エネルギーの収穫と貯蔵において多くの進歩がありました。 ソーラータワーは、熱伝達流体として溶融塩を使用する、新しく開発された濃縮技術です。 硝酸塩混合物の融解温度は、一般に 130 度 (268 度 F) 以上です。 それらは、288度（550度F）の温度で断熱貯蔵タンクに液体のままです。 次に、液体の塩はパイプを通して太陽熱受信器にポンプで送られ、集中した放射によって 566 度 (1,050 度 F) の温度まで加熱されます。 その後、高温の液体は高温貯蔵タンクに供給されます。 高温貯蔵タンクも断熱されており、熱エネルギーを長期間貯蔵することができます。
熱電気貯蔵 (TES) は、需要と環境条件の変化を補うために使用されます。 溶融塩は、必要に応じて蒸気発生器にポンプで送られ、従来のタービンや発電機を駆動するための蒸気を発生させます。 TES は、他の大規模な再生可能エネルギー源に比べて独自の利点があり、場合によっては予備の発電用燃料さえも必要としません。 2013 年の夏、スペインの溶融塩塔のシステムが、史上初めて、1 日 24 時間、36 日間連続して発電しました。
クレセント デューンズは、稼働中の発電所の 1 つです。 ラスベガス北部の砂漠にあるネバダ州トノパーにあり、正味発電容量は 110 メガワット、TES 時間は 10 時間です。 これは、発電所が需要のピーク時に最大 10 時間、フル容量で発電できることを意味します。 10 個以上の000 ヘリオスタットが太陽光を反射し、200- メートル (640- フィート) の塔の頂上にある受信機にエネルギーを集中させます。 各ヘリオスタットは、総面積が 115.7 平方メートル (1,245 平方フィート) の小さな鏡で構成されています。 総集光面積は 120 万平方メートル (1200 万平方フィート) を超えます。 2015 年の商用開始以来、Crescent Dunes は 173 ギガワット以上の電力を生成しており、推定 75,{17}} 世帯のピーク電力需要を満たすのに十分です。000 ソーラー タワーと溶融塩 CSP は、南アフリカ、オーストラリア、ネバダ州で計画されている新しいプロジェクトの設計基準を形成しています。 南アフリカの 100 MW レッドストーン プロジェクトは、12 時間の TES 時間で、約 200 世帯のピーク電力需要を満たします。000 ネバダ州の大規模な新しいプロジェクトには、2 ギガワット (2,{25}} メガワット) の発電能力を持つ 10 基のソーラー タワーがあります。
の用法ステンレス鋼とニッケル合金は、以前は溶融塩の取り扱いが困難であった高温システムを可能にしました。 設計者やエンジニアは、UNS N06617、N06625、N06230 などのニッケル基合金からレシーバー チューブを作り始めました。これは、耐クリープ性として知られる特性である -- 高温強度を長時間維持する必要があるためです。 これらの合金は、主にニッケル含有量が高く、耐酸化性があるため、動作温度で安定しています。
高温貯蔵タンクには、タイプ 347H ステンレス鋼 (S34709) が使用されます。
2016 年の時点で、世界中の CSP の総設置容量は 4,815 MW に達しました。 2017 年、スペインでは 2,300 MW の設備容量が運用されており、これは世界全体のほぼ半分です。 米国には 1,740 MW の設備容量があり、世界最大の 2 つのプロジェクトがあります。Avenpa 太陽光発電所 (392 MW) と Mojave Solar Project (354 MW) です。
ネバダ州ラスベガスの北にある砂漠にあるクレセント デューンズは、正味発電容量が 110 メガワットで、TES 時間は 10 時間です。 これは、発電所が需要のピーク時に最大 10 時間、フル容量で発電できることを意味します。
ソーラータワー集光技術
1. 太陽光はヘリオスタットの大きなフィールドを通して集中され、195-メートル (640- フィート) の塔の頂上にある受光器に反射されます。 2. 冷塩タンクからの液体塩がレシーバーにポンプで送られ、566 度 (1050 度 F) に加熱されます。 3. レシーバー内の加熱された塩は、熱塩タンクに保管されます。 4. 高温の塩は、蒸気発生器を介して高温の塩タンクに送り込まれ、蒸気を形成し、蒸気タービンを駆動して電気を発生させます。 5. 288 度 (550 度 F) の冷塩が冷塩タンクに戻ります。 6. 蒸気タービンからの凝縮蒸気は、繰り返しリサイクルされます。
