Die USA sind bei den CSP Research Awards 2019 mit 30 Millionen US-Dollar dotiert

Gepostet am 7. November 2019AutorSusan Kraemer

Einer der drei Turmempfänger des 377-MW-CSP-Projekts Ivanpah in Kalifornien, umgeben von seinem Heliostat-Spiegelfeld IMAGE@BrightSource

Am 6. November 2019 kündigte das US-Energieministerium die Finanzierung von 75 Projekten in diesem Programm in Höhe von 128 Millionen US-Dollar an. Dreizehn dieser Projekte werden sich auf CSP-Forschung und -Entwicklung konzentrieren.

Konzentrierende Solarenergieforschung und -entwicklung: 30 Millionen US-Dollar für 13 Forschungsprojekte, die es CSP ermöglichen, zu jeder Zeit und zu jeder Jahreszeit Strom bereitzustellen, und die darauf hinarbeiten, das DOE-Kostenziel 2030 von 0,05 US-Dollar pro Kilowattstunde (kWh) für CSP-erzeugte Energie zu erreichen Strom mit mindestens 12 Stunden thermischer Energiespeicherung. Diese Forschung umfasst neue Materialien und Technologien, die die Herstellungskosten erheblich senken, neue Energiespeichertechnologien ermöglichen und Lösungen entwickeln, die einen autonomen Betrieb eines Solarfelds ohne menschliches Zutun ermöglichen.

Das Förderprogramm des Solar Energy Technologies Office für das Geschäftsjahr 2019 (SETO FY2019) unterstützt Projekte, die die Erschwinglichkeit, Zuverlässigkeit und Leistung von Solartechnologien im nationalen Stromnetz verbessern. Dieses Programm finanziert Projekte, die konzentrierende Solarthermie (CSP), Photovoltaik und Systemintegrationstechnologien im Frühstadium vorantreiben und die mit der Installation von Solarenergiesystemen verbundenen Nicht-Hardware-Kosten senken.

Ansatz

CSP-Forschungs- und Entwicklungsprojekte zielen darauf ab, die Kosten bis 2030 um 50 % zu senken, und konzentrieren sich auf die Weiterentwicklung der thermischen Energiespeicherung, um Solarenergie bei Bedarf verfügbar zu machen, auf die Entwicklung von Materialien und Lösungen, die die Herstellungskosten von CSP-Komponenten senken, und auf die Automatisierung von CSP-Kollektorfeldern, die dies ermöglichen ohne menschliches Zutun funktionieren.

Ziele

Projekte in diesem Förderprogramm werden die Innovation in den gesamten USA fördern und auf die Kostenziele von SETO 2030 hinarbeiten. Technische Projekte werden zu neuen Technologien und Lösungen führen, die die Solarstromkosten für CSP senken können.

Auserwählte

— Zuteilungs- und Kostenbeteiligungsbeträge können sich bis zu den Verhandlungen ändern —

Feste thermische Energiespeicherung

ARIZONA STATE UNIVERSITY (1)

Projektname: Economic Weekly and Seasonal Thermochemical and Chemical Energy Storage for Advanced Power CyclesStandort: Tempe, AZDOE Award Betrag: 3,3 Millionen US-DollarKostenanteil: 800.000 US-DollarProjektzusammenfassung: Bei diesem Projekt wird versucht, mehrere thermochemische Energiespeicherkomponenten in eine konzentrierende solarthermische Energiequelle zu integrieren ( CSP) sind so konzipiert, dass eine Anlage mehrere Speicherdauern haben kann, einschließlich täglicher und langfristiger. Diese Komponenten werden für die Integration in überkritische Kohlendioxid-Kraftwerke konzipiert. Das Team wird technisch-ökonomische Analysen durchführen, um das Design und den Betrieb des CSP-Systems für eine garantierte ganzjährige Energieverteilung zu verbessern.

MICHIGAN STATE UNIVERSITY

Projektname: Festkörper-solarer thermochemischer Brennstoff für LangzeitspeicherungStandort: East Lansing, MIDOE-Preisbetrag: 2 Millionen US-DollarKostenbeteiligung: 500.000 US-DollarProjektzusammenfassung: Die Michigan State University und ihre Partner werden einen kostengünstigen, emissionsfreien Festkörperbrennstoff entwickeln Das ermöglicht die Speicherung von Energie für kurze oder lange Zeiträume. Dieser umweltfreundliche Kraftstoff kann in einem Behälter gelagert werden, bis er zur kostengünstigen Speicherung von Solarenergie genutzt wird. Da er problemlos auf bis zu 100 Megawatt skaliert werden kann, soll dieser neuartige Brennstoff bei langen Laufzeiten und großen Kapazitäten wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein.

NATIONALES LABOR FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN (1)

Projektname: Umweltdesign einer kostengünstigen, sensiblen Wärmeenergiespeicherung bei hohen Temperaturen unter Verwendung industrieller Nebenprodukte. Standort: Golden, CODOE Award-Betrag: 1,7 Millionen US-Dollar. Kostenanteil: 400.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: Dieses Projekt wird eine kostengünstige Struktur für die Wärmeenergiespeicherung entwerfen ( TES-Tanks, die Verbundbeton anstelle von Metallen verwenden, um das TES-Kostenziel von 15 US-Dollar pro Kilowattstunde Wärme zu erreichen. Das Team wird außerdem die mechanische Festigkeit und thermische Stabilität der internen Isoliermaterialien der Tanks verbessern, indem es ein neues Verbundkeramikmaterial mit Cenosphären – kleinen, leichten, hohlen Kugeln aus Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, die mit Gas gefüllt sind – hinzufügt, um das Eindringen von Salz zu verhindern In.

SONNENDAMPF

Projektname: Kostengünstiger Pufferspeicher für Solar-IndustriedampfanwendungenStandort: Livermore, CADOE-Auszeichnungsbetrag: 2,5 Millionen US-DollarKostenanteil: 2,5 Millionen US-DollarProjektzusammenfassung: Dieses Projekt zeigt, wie mithilfe riesiger Tanks, in denen normalerweise Flüssiggas gelagert wird, Solarenergie akkumuliert und gespeichert werden kann -erzeugter Dampf – und nutzen Sie diesen Dampf für Herstellungsprozesse. Aufgrund der geringen Kosten für Druckwasser und der Möglichkeit, bei Temperaturen über 100° Celsius zu arbeiten, dürfte diese Technologie kostengünstig sein. Darüber hinaus wird das Projektteam die Tanks so dimensionieren, dass die Kosten für die solarthermische Energiespeicherung pro Gallone niedrig sind, und der Solardampf wird in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden können.

Materialien und Herstellung

BRAYTON ENERGY

Projektname: Kriech- und Ermüdungscharakterisierung hochfester dünner Abschnitte aus Nickellegierungen in fortschrittlichen CO2-Wärmetauschern. Standort: Hampton, NHDOE-Preisbetrag: 700.000 US-Dollar. Kostenanteil: 200.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: Brayton Energy und Oak Ridge National Laboratory werden das Kriechverhalten untersuchen – die Tendenz dazu sich unter mechanischer Beanspruchung verformen – in dünnen Nickelblechlegierungen 740H und 282, um zu sehen, ob sie die Lebensdauer von Wärmetauschern mit überkritischem Kohlendioxid (CO2) in solarthermischen Hochtemperaturkraftwerken verbessern können. Dies liefert Informationen über die strukturellen Eigenschaften von Metallen, die zum Bau von Wärmetauschern verwendet werden, und bestimmt, wie dick ihre Komponenten sein sollten.

KERAMISCHE ROHRPRODUKTE

Projektname: Hochtemperatur-Siliziumkarbid-Verbund-Empfängerbaugruppe für die Konzentration von Solarenergie im Flüssigkeitspfad bei Betrieb über 700 °C. Standort: Lynchburg, VADOE-Preisbetrag: 1,9 Millionen US-Dollar. Kostenbeteiligung: 500.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: Dieses Projektteam wird Siliziumkarbid-Verbund-Empfängerrohre für geschmolzenes Chlorid entwickeln Salz- und Flüssignatriumbehälter in konzentrierenden solarthermischen Kraftwerken (CSP). Die Rohre weisen thermomechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit auf, die bei hohen Temperaturen denen von Metalllegierungen überlegen sind. Dadurch könnte sich die Lebensdauer dieser Röhren erhöhen und die Leistung des CSP-Systems steigern.

ECHOGEN-ENERGIESYSTEME

Projektname: Fortschrittliche Kompressoren für CO2-basierte Energiezyklen und EnergiespeichersystemeStandort: Akron, OHDOE-Preisbetrag: 4,4 Millionen US-DollarKostenanteil: 1,1 Millionen US-DollarProjektzusammenfassung: Dieses Projekt wird einen großen, kostengünstigen Einwellenkompressor für überkritischen Kohlenstoff entwickeln Kohlendioxid (sCO2)-Kraftwerke und Energiespeichersysteme zur Verbesserung der Leistung konzentrierender solarthermischer Energiesysteme. Herkömmliche Systeme haben mehrere Wellen, aber einen geringeren mechanischen Wirkungsgrad und höhere Kosten. Das Team wird einen Prototyp in der Testanlage der University of Notre Dame bauen und testen.

GENERAL ELECTRIC COMPANY, GE RESEARCH

Projektname: Near-Net-Shape Hot Isostatic Press Manufacturing Modality for sCO2 CSP Capital Cost ReductionStandort: Niskayuna, NYDOE-Auszeichnungsbetrag: 2,5 Millionen US-DollarKostenanteil: 600.000 US-DollarProjektzusammenfassung: GE Research wird fortschrittliche Strukturen für den Energiekreislauf mit superkritischem Kohlendioxid (sCO2) herstellen CSP-Anlagen aus Metallpulvern durch Pressen dieser Pulver bei hohen Temperaturen. Es wird geschätzt, dass dieser Prozess die Herstellungskosten dieser Komponenten um mindestens die Hälfte reduziert und die Ausrüstungskosten senkt. Dies wird eine in den USA ansässige Lieferkette ermöglichen und die Rolle des Landes in der fortschrittlichen Fertigung und hocheffizienten Stromerzeugung stärken.

NATIONALES LABOR FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN (2)

Projektname: Thermomechanisches Verhalten hochentwickelter Fertigungsteile, Unterkomponenten und ihrer Schweißkonstruktionen für Gen3 CSP. Standort: Golden, CODOE-Award. Betrag: 2 Millionen US-Dollar. Kostenanteil: 500.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: In diesem Projekt werden Strategien entwickelt, um Korrosion an Rohrleitungen und anderen Metalloberflächen zu verhindern in Kontakt mit geschmolzenen Chloriden in konzentrierenden Solarstromsystemen der Generation 3 (Gen3 CSP). Das Team wird fortschrittliche Fertigungstechniken für Komponenten wie Wärmetauscher sowie Verkleidungen für Rohrleitungsmaterialien erforschen. Dadurch wird die Lebensdauer von CSP-Komponenten und -Anlagen verlängert.

OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY

Projektname: Vertikal ausgerichtete Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Arrays als neuartige, selbstschmierende, hocheffiziente Bürstendichtung für CSP-Turbomaschinen. Standort: Oak Ridge, TNDOE-Preisbetrag: 1,4 Millionen US-Dollar. Kostenbeteiligung: 400.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: In fortschrittlichen Turbinen zur Konzentration solarthermischer Energie (CSP). )-Anlagen, die überkritisches Kohlendioxid als Arbeitsmedium verwenden, verhindern Metallbürstendichtungen interne Energieverluste, aber dieses Projekt wird eine neue skalierbare Dichtungsbürste auf einer flexiblen Basis entwickeln, die die Effizienz und Haltbarkeit der Dichtung verbessern wird. Die Dichtung wird aus einer vertikal ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhrenanordnung bestehen und ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren ohne Katalysator verwenden. Ziel des Projekts ist es, den Turbinenwirkungsgrad zu verbessern und die Herstellungskosten um mindestens die Hälfte zu senken.

PURDUE UNIVERSITÄT

Projektname: Oxidationsbeständige, thermomechanisch robuste Keramik-VerbundwärmetauscherStandort: West Lafayette, INDOE-Preisbetrag: 3,5 Millionen US-DollarKostenanteil: 900.000 US-DollarProjektzusammenfassung: Dieses Projektteam wird kosteneffiziente primäre Keramik-Verbundwärmetauscher entwickeln, die äußerst korrosionsbeständig sind durch überkritisches Kohlendioxid und geschmolzenes Salz und verformt oder bricht bei Temperaturen bis zu 800° Celsius nicht. Diese Wärmetauscher halten länger als herkömmliche und verbessern die Effizienz und Lebensdauer konzentrierender solarthermischer Kraftwerke.

NATIONALE LABORATORIEN VON SANDIA

Projektname: Gefrier- und auslaufsicheres Hochtemperatur-Salzventil. Standort: Albuquerque, NMDOE-Auszeichnungsbetrag: 2 Millionen US-Dollar. Kostenbeteiligung: 500.000 US-Dollar. Projektzusammenfassung: Dieses Projektteam wird ein robustes Salzschmelzenventil entwickeln, das Leckagen und Gefrieren bei Betriebstemperaturen von bis zu 750 °C mildern kann ° Celsius in konzentrierenden solarthermischen Kraftwerken. Das Design nutzt passive und aktive Wärmemanagementstrategien, die für verschiedene Ventiltypen geeignet sind. Dies stellt einen langfristigen Ventilbetrieb bei hohen Temperaturen sicher, fördert eine Systemlebensdauer von 30 Jahren und reduziert den Betriebs- und Verwaltungsaufwand aufgrund von Einfrieren und Ausfallzeiten.

Autonomes CSP-Kollektorfeld

ARIZONA STATE UNIVERSITY (2)

Projektname: Polarimetrie-verstärkte Bildgebung für autonome Inspektionen von Solarfeldern und Empfängern. Standort: Tempe, AZDOE-Preisbetrag: 2 Millionen US-Dollar. Kostenanteil: 500.000 US-Dollar polarisiert. Die Messung der Polarisation kann wesentlich empfindlicher sein als herkömmliche optische Messungen. Die Bildgebungssysteme werden klein genug sein, um an Drohnen befestigt zu werden und zur Bewertung der Leistung von Kollektorsystemen für konzentrierende solarthermische Energie (CSP) eingesetzt zu werden. Sie können auch an Kraftwerkstürmen von CSP-Kraftwerken angebracht werden. Die autonome Bildgebung deckt Schäden und Verschmutzungen an Kollektorspiegeln auf und reduziert Fehler bei der Spiegelausrichtung, was zu einer verbesserten Effizienz führt.

Erfahren Sie mehr über das SETO FY2019-Förderprogramm und die für die Themen Photovoltaik, Systemintegration, Innovationen in der Fertigung: Hardware-Inkubator und Balance of Systems Soft Cost Reduction ausgewählten Projekte.

Erfahren Sie mehr über die anderen Auszeichnungen des Solarbüros für konzentrierende solarthermische Energie.

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KategorienCSP-Kurznachrichten