德國研發太陽能反應器 CONTISOL,夜間也能用太陽熱能製氫

作者 | 發布日期 2018 年 02 月 26 日 7:30 | 分類 太陽能 , 尖端科技 , 能源科技 follow us in feedly

太陽能一直是再生能源中最受歡迎的產業,但不論是太陽能光伏還是(CSP),這些設備在夜間就無法起任何作用,需要加裝儲能系統或是關閉太陽能設施,但強制關閉太陽能聚光系統將會對設備造成損害,加裝儲能系統又意味著更花錢。




而為了解決此問題,德國航太中心(DLR)的科學家研發一個名為 CONTISOL 的太陽能反應器,該設計還包含太陽能儲熱機器,讓系統日夜都可以運行。

有別於太陽光伏利用光電轉換來發電,聚光式太陽能是透過數以萬計的鏡子來聚集太陽光,藉由太陽熱能來進行化學反應,並把熱能轉移至水中產生蒸氣,用於蓄熱、水分解製氫或是用蒸氣來驅動發電機。反應器的溫度會在日間輕鬆達到 800°C 至 900°C,但溫度會在晚上逐漸冷卻,還要在早晨的時候預熱,浪費時間與熱能。

而德國科學家則希望透過 CONTISOL 來解此問題。在設計概念中,日間利用太陽來加熱兩個充氣腔(Chamber),一個用來將熱空氣輸送到反應器中,進行化學反應並產生氫氣;另一個氣腔則會被加熱至超過 1,000°C,用來儲存熱能並在夜間取出,讓反應器在無日照時也能使用。

CONTISOL 論文主要作者 Justin Lapp 表示,聚光太陽能容易受到天氣、雲量的影響,在晚上也不能有所作為,因此 CONTISOL 的設計概念就是將兩個反應器組合在一起,一個是直接將陽光用於化學反應,另一個是儲存熱能,兩者相互替換。

為了測試該系統,德國航太中心利用氙氣燈來模擬太陽熱能,而該機器可以在 850°C 的溫度運行並擁有 5 kW 的功率。雖然產生的電量相當低,但這項測試與研究目標是反應器的可行性,並希望在為來可用於商業用途。

CONTISOL 成功解決了聚光太陽能「夜間無用處」缺點以及熱化學(Thermochemistry)的溫度限制,像是核反應爐就無法溫度如此高的情況下有效運行。而這項反應器也是透過太陽能而非核能來運作,並可在 1,500℃ 的溫度下製氫。而充氣腔中的空氣是由外面抽取,有效的利用外界的空氣,則能讓反應器更加便宜與穩定。Lapp 指出,空氣冷卻後也可以直接排出,化學結構在高溫下也不會改變。

太陽能是備受看好的綠能產業之一,因此確保太陽能的效率與可用性是各個再生能源廠商的關鍵挑戰。德國目標於 2050 年達到 100% 再生能源供電,並在過去兩年內在綠能發展投入 2,000 億美元,目前其太陽光電的裝置容量為歐洲第一,持續開發太陽能產業將對其再生能源發展大有裨益。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:德國航太中心