米国、2019年のCSP研究賞に3,000万ドルの賞金をリスト

投稿日: 2019 年 11 月 7 日著者: Susan Kraemer

カリフォルニアの 377 MW Ivanpah CSP プロジェクトにある 3 台のタワー受信機のうちの 1 台、ヘリオスタットの鏡面に囲まれている IMAGE@BrightSource

2019 年 11 月 6 日、米国エネルギー省は、このプログラムの 75 プロジェクトに 1 億 2,800 万ドルの資金提供を発表しました。 これらのプロジェクトのうち 13 件は CSP の研究開発に焦点を当てています。

集光型太陽光発電の研究開発：CSPがいつでもどの季節でも電力を供給できるようにする13の研究プロジェクトに3,000万ドル。CSPが発電する電力の1キロワット時（kWh）あたり0.05ドルという2030年のDOEコスト目標の達成に向けて取り組む。少なくとも 12 時間の熱エネルギー貯蔵を備えた電気。 この研究には、製造コストを大幅に削減し、新しいエネルギー貯蔵技術を実現し、人間の介入なしに太陽エネルギー場が自律的に動作できるようにするソリューションを開発する新しい材料と技術が含まれています。

太陽エネルギー技術局 2019 会計年度 (SETO 会計年度 2019) 資金プログラムは、全国送電網における太陽光発電技術の手頃な価格、信頼性、性能を向上させるプロジェクトを支援します。 このプログラムは、初期段階の集光型太陽熱発電 (CSP)、太陽光発電、およびシステム統合技術を進歩させ、太陽エネルギー システムの設置に関連する非ハードウェア コストを削減するプロジェクトに資金を提供します。

アプローチ

CSP の研究開発プロジェクトは、2030 年までに 50% のコスト削減の達成に向けて取り組み、太陽光発電をオンデマンドで利用できるようにするための熱エネルギー貯蔵の進歩、CSP コンポーネントの製造コストを削減する材料とソリューションの開発、および CSP コレクタフィールドの自動化に焦点を当てます。人間の入力なしで動作します。

目的

この資金プログラムのプロジェクトは米国全土でイノベーションを促進し、SETO 2030 コスト目標に向けて取り組みます。 技術プロジェクトは、CSP の太陽光発電コストを削減できる新しい技術とソリューションをもたらします。

選出者

— 賞金と費用の負担額は交渉次第で変更される可能性があります —

しっかり蓄熱

アリゾナ州立大学 (1)

プロジェクト名: 高度なパワーサイクルのための経済週間および季節熱化学および化学エネルギー貯蔵場所: アリゾナ州テンペ賞金額: 330 万ドルコストシェア: 800,000 ドルプロジェクト概要: このプロジェクトは、複数の熱化学エネルギー貯蔵コンポーネントを太陽熱発電に統合することを目指します ( CSP) は、プラントが毎日および長期を含む複数の保管期間を持つことができるように設計します。 これらのコンポーネントは、超臨界二酸化炭素パワーサイクルと統合するように設計されます。 チームは技術経済分析を実施して、CSP システムの設計と運用を改善し、年間を通じてエネルギーの供給を保証する予定です。

ミシガン州立大学

プロジェクト名: 長期貯蔵用固体太陽熱化学燃料場所: MIDOE イースト ランシング賞金額: 200 万ドルコストシェア: 50 万ドルプロジェクト概要: ミシガン州立大学とパートナーは、低コスト、ゼロエミッションの固体燃料を開発します。短期または長期のエネルギー貯蔵を可能にします。 この環境に優しい燃料は、低コストの太陽エネルギー貯蔵に使用されるまで、ゴミ箱に保管できます。 この新しい燃料は 100 メガワットまで容易にスケールアップできるため、長期間の使用と大容量において経済的に競争力を発揮することを目指しています。

国立再生可能エネルギー研究所 (1)

プロジェクト名: 産業副産物を使用したコスト効率の高い高温顕熱エネルギー貯蔵の環境設計場所: Golden、CODOE 賞金額: 170 万ドルコストシェア: 40 万ドルプロジェクト概要: このプロジェクトは、熱エネルギー貯蔵のためのコスト効率の高い構造を設計します ( TES) タンクでは、熱量キロワット時あたり 15 ドルという TES コスト目標の達成を支援するために、金属の代わりに複合コンクリートを使用しています。 研究チームはまた、塩の浸入を防ぐために、セノスフィア（ガスが充填された小型軽量の中空のシリカまたはアルミナの球）を備えた新しい複合セラミック材料を作成することで、タンクの内部断熱材の機械的強度と熱安定性を向上させる予定です。で。

太陽の蒸気

プロジェクト名：太陽光産業用蒸気用途のための低コストバッファストレージ場所：CADOE、リバモア受賞金額：250万ドルコストシェア：250万ドルプロジェクト概要：このプロジェクトは、通常は液化石油ガスを保管する巨大なタンクを使用して、太陽光発電の蓄積と貯蔵にどのように使用できるかを示します。 -生成された蒸気 - そしてその蒸気を製造プロセスに使用します。 この技術は、加圧水のコストが低く、摂氏 100 度を超える温度でも動作できるため、費用対効果が高くなります。 さらに、プロジェクトチームは、1ガロン当たりの太陽熱エネルギー貯蔵の低コストを達成するためにタンクのサイズを調整し、太陽熱蒸気はさまざまな産業用途に使用できるようになります。

材料と製造

ブレイトン・エナジー

プロジェクト名: 先進的な CO2 熱交換器における高強度ニッケル合金薄片のクリープと疲労の特性評価場所: NHDOE ハンプトン賞金額: 700,000 ドルコストシェア: 200,000 ドルプロジェクト概要: ブレイトン エネルギーとオークリッジ国立研究所は、クリープ挙動、つまり熱交換器のクリープ挙動を調査します。薄板ニッケル合金 740H および 282 で機械的応力下で変形する実験を行い、高温集光型太陽熱発電所の超臨界二酸化炭素 (CO2) 熱交換器の寿命を改善できるかどうかを確認します。 これにより、熱交換器の構築に使用される金属の構造特性に関する情報が得られ、そのコンポーネントの厚さを決定することができます。

セラミック管製品

プロジェクト名: 摂氏 700 度以上で動作する液体経路集光太陽光発電用の高温シリコンカーバイド複合レシーバーアセンブリ場所: VADOE のリンチバーグ受賞金額: 190 万ドルコストシェア: 500,000 ドルプロジェクト概要: このプロジェクト チームは、溶融塩化物用の炭化ケイ素複合レシーバー チューブを開発します。集光型太陽熱発電（CSP）プラントにおける塩および液体ナトリウムのレシーバー。 このチューブは、高温において金属合金よりも優れた熱機械特性と耐食性を備えています。 その結果、これらの真空管の寿命が延び、CSP システムのパフォーマンスが向上する可能性があります。

エコージェンパワーシステム

プロジェクト名: CO2 ベースのパワーサイクルおよびエネルギー貯蔵システム用の先進的コンプレッサー場所: OHDOE アクロン賞金額: 440 万ドルコストシェア: 110 万ドルプロジェクト概要: このプロジェクトは、超臨界カーボン用の大規模かつ低コストの単軸コンプレッサーを開発します。二酸化炭素（sCO2）パワーサイクルとエネルギー貯蔵システムを利用して、集光型太陽熱発電システムの性能を向上させます。 従来のシステムには複数のシャフトがありますが、機械効率が低く、コストが高くなります。 チームはノートルダム大学の試験施設でプロトタイプを構築し、テストする予定だ。

総合電機株式会社、GEリサーチ

プロジェクト名: sCO2 CSP のためのニアネットシェイプ熱間静水圧プレス製造モダリティ CSP 資本コスト削減場所: NYDOE ニスカユナ賞金額: 250 万ドルコストシェア: 600,000 ドルプロジェクト概要: GE Research は、先進的な超臨界二酸化炭素 (sCO2) パワーサイクル構造を製造します。 CSP は、金属粉末を高温でプレスすることにより、金属粉末から製造されます。 このプロセスにより、これらのコンポーネントの製造コストが少なくとも半分に削減され、設備コストも削減されると推定されています。 これにより、米国を拠点とするサプライチェーンが可能になり、先進的な製造と高効率発電における米国の役割が強化される。

国立再生可能エネルギー研究所 (2)

プロジェクト名: Gen3 CSP 向けの高度な製造部品、サブコンポーネント、およびその溶接物の熱機械的挙動場所: Golden、CODOE 賞金額: 200 万ドルコストシェア: 500,000 ドルプロジェクト概要: このプロジェクトは、配管やその他の金属表面の腐食を防止する戦略を開発します。第 3 世代集光型太陽光発電 (Gen3 CSP) システム内の溶融塩化物と接触。 チームは、熱交換器などのコンポーネントや配管材料の被覆材の高度な製造技術を研究する予定です。 これにより、CSP コンポーネントとプラントの寿命が延びます。

オークリッジ国立研究所

プロジェクト名: CSP ターボ機械用の新しい自己潤滑性の高効率ブラシ シールとしての垂直配向カーボン ナノチューブ アレイ場所: TNDOE オークリッジ賞金額: 140 万ドルコストシェア: 40 万ドルプロジェクト概要: 太陽熱発電 (CSP) を集光する先進的なタービン）作動流体として超臨界二酸化炭素を使用するプラントでは、金属ブラシシールが内部エネルギーの漏洩を防ぎますが、このプロジェクトでは、シールの効率と耐久性を向上させる、柔軟なベース上の新しい拡張可能なシールブラシを開発します。 シールは垂直に配列されたカーボンナノチューブアレイで作られ、触媒を使用しない化学蒸着プロセスが使用されます。 このプロジェクトはタービン効率を向上させ、製造コストを少なくとも半分に削減することを目指す。

パデュー大学

プロジェクト名: 酸化耐性があり、熱機械的に堅牢なセラミック複合熱交換器場所: INDOE 州ウェストラファイエット受賞金額: 350 万ドルコストシェア: 90 万ドルプロジェクト概要: このプロジェクト チームは、耐腐食性に優れたコスト効率の高いセラミック複合一次熱交換器を開発します。超臨界二酸化炭素と溶融塩による耐久性があり、摂氏 800 度の高温でも変形したり破損したりしません。 これらの熱交換器は従来のものよりも寿命が長く、集光型太陽熱発電所の効率と寿命が向上します。

サンディア国立研究所

プロジェクト名: 高温凍結および漏洩耐性のある高度な塩弁場所: ニューメキシコ州アルバカーキ受賞金額: 200 万ドルコスト分担金: 500,000 ドルプロジェクト概要: このプロジェクト チームは、最大 750 ℃の動作温度で漏洩と凍結を軽減できる堅牢な溶融塩バルブを開発します。集光太陽熱発電所では摂氏 °C。 この設計では、さまざまなバルブ タイプに適したパッシブおよびアクティブな熱管理戦略が使用されます。 これにより、高温でのバルブの長期動作が保証され、システムの寿命が 30 年になり、凍結やダウンタイムによる運用管理の負担が軽減されます。

自律型 CSP コレクター フィールド

アリゾナ州立大学 (2)

プロジェクト名: 自律型ソーラーフィールドおよび受信機検査に向けた偏光計強化イメージング場所: AZDOE テンペ賞金額: 200 万ドルコストシェア: 500,000 ドルプロジェクト概要: このプロジェクトは、光線がどのように整列しているかを測定する偏光計を使用したイメージング システムを開発します。二極化した。 偏光の測定は、従来の光学測定よりもはるかに感度が高い可能性があります。 この画像化システムは、ドローンに取り付けられるほど小型で、集光型太陽熱発電 (CSP) コレクター システムの性能を評価するために導入されます。 CSP プラントの電力塔にも取り付けることができます。 自律イメージングにより、コレクタミラーの損傷や汚れが明らかになり、ミラーの位置合わせのエラーが減少し、効率が向上します。

SETO の 2019 年度資金プログラムと、太陽光発電、システム統合、製造におけるイノベーション (ハードウェア インキュベーター、システム バランス ソフト コスト削減) のトピックに選ばれたプロジェクトの詳細をご覧ください。

ソーラーオフィスの他の集光型太陽熱発電賞について詳しくご覧ください。

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