태양광 발전의 새로운 희망

태양열 연료 분야가 증기를 모으기 시작했으며 이는 집중형 태양열 발전을 선호하는 팬들에게 좋은 소식이 될 수 있습니다. 기존 태양광 패널과 비교하여 집중 시스템은 광범위하고 비용이 많이 들고 복잡한 작업입니다. 그러나 그들은 화석 에너지의 개입 없이 연료를 생산하기 위해 높은 열을 전달할 수 있으며 이는 미국과 다른 곳에서 그들의 인지도를 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

태양광 연료 및 집중형 태양광 발전 연결

태양에너지는 태양에너지와 동일한 일반 우산 아래에 있는 합성 연료입니다. 전기 연료 또는 e-연료 때때로 불려지듯이. 공통 분모는 재생 에너지를 사용하여 수소 가스를 생산하고, 이를 포집된 탄소와 결합하여 액체 연료를 제조할 수 있다는 것입니다.

차이점은 e-연료는 풍력, 해양, 지열 에너지는 물론 태양열 에너지를 포함한 모든 재생 가능한 자원에서 전기를 배치할 수 있다는 것입니다. 원자력 발전소 또한 e-연료 공급망에서 수소를 위한 배출 제로 전기 공급원으로 인용되었습니다.

태양 연료는 보다 구체적으로 태양열 전기 분해, “인공 잎”을 의미합니다. 광전기화학 전지및 집중형 태양광 발전 시스템을 포함하여 태양 에너지를 배치하는 기타 시스템이 있습니다.

에너지부 산하 국립재생에너지연구소는 이 문제에 집중하고 있다. 집중 시스템 태양에너지 비용을 줄이기 위한 수단이다. 한 가지 경로에는 향상된 에너지 효율성을 제공할 수 있는 고온 전기분해가 포함됩니다. 열화학적 수소 생산을 위해 고열을 사용할 수도 있습니다.

태양광 발전을 집중시켜 태양광 연료 비용 절감

클린테크니카 2018년에 집광형 태양광 발전 연결에 대한 바람이 불었습니다. 태양에너지 연구 프로젝트 워싱턴 주립대학교에서 미국 에너지부의 아르곤 국립 연구소 및 태평양 북서부 국립 연구소와 협력하여.

태양에너지 연구자들은 그 이후로 바빴습니다. 최근 한 가지 예는 보다 효율적인 접근 방식을 고안한 MIT의 엔지니어 팀에서 나왔습니다. 태양열화학 수소 생산.

열화학 시스템은 철이 물과 만날 때 발생하는 부식 과정의 증기 구동 초고속 버전을 기반으로 합니다. 그 과정에서 수소가 방출됩니다. 진공에서 재가열된 후 금속은 재구성되어 산화 과정을 반복할 준비가 됩니다.

그것이 비효율적으로 들린다면, 그렇습니다. “들어오는 햇빛의 약 7%만이 수소를 만드는 데 사용됩니다.” MIT 뉴스 이달 초 보고됐다. “지금까지의 결과는 낮은 수율과 높은 비용이었습니다.”

글쎄요, 그때였습니다. MIT 팀은 태양으로부터 에너지의 최대 40%를 포착하도록 프로세스를 조정했습니다. 혁신 중에는 집광형 태양광 발전소의 중앙 타워 주위를 원을 그리며 이동하는 상자형 원자로 열차를 보내는 새로운 설계가 있습니다.

채널 및 모공 솔루션

또 다른 접근 방식 열화학 기술 개선 스위스 취리히 공과대학(ETH Zurich)의 엔지니어 팀에서 왔습니다. 그들은 집광형 태양광 발전 시스템에서 원자로 내부로의 열 전달을 최대화하는 과제를 해결했습니다.

그들의 솔루션은 포물선형 여물통 스타일의 집광형 태양광 발전 시스템을 활용하여 태양광 반응기를 섭씨 1,500도까지 가열합니다. 반응기는 금속 세륨의 변형인 산화세륨으로 만들어진 구조를 포함합니다. 산화세륨은 세라믹 및 유리 제조에 사용되는 것으로 알려져 있습니다.

ETH 팀이 설계한 산화세륨 구조는 다공성 세라믹 구조로 설명되며, 집광형 태양광 발전 시스템의 열이 간섭을 최소화하면서 원자로 내부에 도달하도록 설계되었습니다.

팀은 더 많은 햇빛을 포착하기 위해 표면에 더 넓은 채널과 기공이 있는 구조를 제작하기 위해 압출 기반 3D 프린터를 요청했습니다. 또한 프린터는 반응을 촉진하기 위해 고농도의 세리아 입자가 포함된 독특한 잉크를 사용했습니다.

ETH는 “햇빛에 노출된 표면에서 열려 있고 반응기 후면으로 갈수록 좁아지는 채널과 기공을 갖춘 계층적으로 정렬된 설계가 특히 효율적인 것으로 입증되었습니다.”라고 설명합니다.

ETH 원자로는 또한 물 분해와 포집된 이산화탄소를 결합하여 미리 혼합된 수소와 일산화탄소 조합을 생성한 다음 추가 단계를 거쳐 액체 등유 제트 연료를 생성할 수 있습니다.

태양광 발전의 새로운 희망

ETH 팀은 동일한 수준의 열에 노출되었을 때 기존 구조물에 비해 두 배의 연료를 생산할 수 있는 능력을 통해 3D 프린팅 구조물의 에너지 효율성이 크게 향상되었음을 입증했다고 보고합니다.

다음 단계는 ETH 연구에서 분사하여 3D 프린팅 기술 라이선스를 취득한 Synhelion 회사에 달려 있습니다. Synhelion은 이미 시범 규모에 대한 계획을 세웠습니다. 태양광 등유 제트 연료 공장 독일에서는 집광형 태양광 발전소와 통합되었으며 스위스 국제항공이 항공기 연료 테스트를 위해 줄을 섰습니다. 건설은 약 12개월 전에 시작되었으므로 시작 날짜를 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.

그 사이 또 다른 스핀오프인 클라임웍스ETH 기술 라이선스를 취득했습니다. 직접 공기 탄소 포집 시스템 (저희를 확인해 보세요 여기에서 Climeworks 아카이브를 확인하세요.).

미국의 태양광 발전 집중

한편, 집중형 태양광 발전은 말하자면, 오바마 행정부가 선보인 태양광 발전의 순간을 누렸습니다. 5개의 높은 프로필 집중 시스템 미국 태양광 산업을 활성화하려는 노력의 일환으로.

2017년 트럼프 전 대통령 취임 이후 상황은 잠잠해졌지만 에너지부는 계속해서 태양광 발전을 추진했다. 가스 구동 “피커 플랜트”의 대안입니다.

에너지부는 또한 다음과 같은 연구에 계속해서 자금을 지원했습니다. 높은 온도 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있는 잠재력을 포함하여 집중형 태양광 시스템 및 기타 개선 사항 초임계 이산화탄소.

최신 개발에서 지난 2월 에너지부는 뉴멕시코에서 시범 규모의 고열 집광형 태양광 발전소 착공을 시작했습니다. 1시간 동안 1기가와트를 저장할 수 있는 능력.

차세대 시설은 다음과 같은 1억 달러 규모의 연구 프로그램을 마무리합니다. 3세대(Gen3) CSP2017년 트럼프 행정부 시절에 출시된 입니다. 최대 섭씨 565도에 도달하는 기존 시스템과 달리 Gen3는 섭씨 720도를 목표로 합니다.

샌디아 국립연구소(Sandia National Laboratory)는 기존 시스템에서 사용되는 용융염 대신 세라믹 입자를 사용하는 프로젝트를 주도하고 있습니다. 가열된 입자는 에너지 저장 매체로 사용될 수 있으며 초임계 이산화탄소 터빈에 전력을 공급할 수 있습니다.

“성공한다면 이 유형의 태양광 발전소는 저렴한 비용으로 24시간 내내 100메가와트의 전력을 지속적으로 공급할 수 있습니다.”라고 에너지부는 설명합니다.

에너지부는 이 프로젝트가 집광형 태양광 발전소의 전기+저장을 위해 킬로와트시당 5센트 목표를 달성할 것으로 예상하고 있습니다. 공장이 내년에 가동될 것으로 예상되므로 우리는 곧 알게 될 것입니다.

의회는 어디에 있나요?

물론, 태양광 발전 집중에 관한 이야기는 미국 하원에서 진행되고 있는 일에 대한 언급 없이는 완성되지 않을 것입니다. 공화당 다수는 마침내 가장 중요한 의장직을 채우기 위해 루이지애나주의 마이크 존슨을 선택했습니다.

우연이든 아니든 Johnson 의원은 널리 알려진 인물입니다. 중요한 역할 2020년 선거를 뒤집으려는 트럼프 전 대통령의 시도에서 이 노력은 2021년 1월 6일의 폭력 반란에서 중추적인 순간에 도달했습니다(스포일러 경고: ~ 아니다).

공화당 하원의원과 상원 1월 6일 조 바이든 대통령 당선인을 퇴임시키려는 싸움에서 패했지만 권력을 위한 싸움은 계속되고 있습니다. 원숭이 렌치를 던져 정부의 정상적인 기능에 들어간다.

끝날 때까지는 끝난 것이 아니라는 말이 있듯이…

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이미지: Advanced Materials Interfaces를 통한 ETH Zurich 제공, Vol 10,Nr. 2023년 3월 30일. https://doi.org/10.1002/admi.202300452). “이 작품은 계층적으로 채널화된 아키텍처를 갖춘 3D 프린팅 세리아 구조를 보여줍니다. 집중된 태양 복사는 경사 구조에 입사되며 태양 분열을 주도 CO의₂ CO와 O의 별도 흐름으로₂.”