盤點過去聚光式太陽能缺失,急於求成反而有損品質

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 06 日 14:32 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


聚光式太陽能(CSP)成本下降速度飛速,2010 年至今以下滑 47%,那麼品質有沒有保障呢?最近美國國家再生能源實驗室(NREL)公布長達 257 頁的 CSP 研究報告,指出各地的獎勵計畫確實促進 CSP 發展進度,但同時也因為措施時程緊迫,犧牲不少工程品質。

就某方面來說,這就是「吃緊弄破碗」,趕著完成工程、營運與融資等各種死線,卻疏於培育工作人員如何處理故障問題,同時也有電廠設計、如何調度維運人員等問題,或許可以說團隊經驗不足,於是許多 CSP 以失敗收場。

CSP 案場有分許多種,但大多是由各種曲面鏡來聚焦陽光,用來加熱鹽水或是熔鹽,最後用蒸氣驅動發電機發電,目前世上已經有 100 多座 CSP 案場,而 NREL 收集近 80%營運商或所有者的回饋之後,發現多種問題與挑戰,多是與技術問題無關的營運和維護問題。

問題環繞在鹽水外洩、鏡子沒擦與與糟糕的控制系統,其中針對鹽水外洩,報告建議得快速找到並加以修復承接鹽水的水箱,不然一旦鹽洩漏到地基中,首先要挪開地板、抬高水箱,開始移走並更換地基地,之後再恢復原狀,除之外沒有其他辦法可以去除鹽分,過程耗時又花錢。

NREL 經理 Mark Mehos 表示,營運商和維護人員應儘快參與案場工程、也希望工程設計師有足夠的經驗,向操作員提供專業知識。

依照不同的聚光太陽熱能技術,會遇上不同的挑戰,就像由加州 Luz 發光發熱的拋物線槽式集熱器(SEGS)太陽能發電,就是利用彎曲的鏡面將太陽輻射聚焦到管狀收集器上,再藉由加熱管內的礦物油等工作介質,最後產生蒸氣推動發電機,當時認為這種電廠可以帶來更便宜的電價。

然而事與願違,如今 Luz 已經破產,當時副總裁 Mike Lotker 表示,爭取稅收減免、相關單位批准、獲得資金相當困難,在建造第九座 CSP 電廠時,就遇上成本超支、加班費與林林總總的操作問題,因此沒辦法為第十座電廠籌得資金。

至於另一種塔型太陽熱能是目前較為流行的 CSP 案場模式,在一大片圓形擺設的反射鏡海中央轟立一座高塔,將陽光聚集到塔頂的集熱器,而這項技術也會搭配熔融鹽系統,熔鹽吸收底下鏡面反射的日照後,溫度會攀升至攝氏 500 度以上,流入儲存槽並儲存熱能後,就可做為蒸氣渦輪發電機組的熱源。

現在世界上大約有 10 座塔型電廠,其實也有各式各樣的問題,像是蒸氣產生困難等等。根據 NREL 的報告,過去電廠完工後轉交至營運商與維運商的過程非常匆忙,沒有足夠持間熟悉案場,Mehos 補充,理想情況下,要先打造一座較小型的電廠,經過一段時間的測試與運作、累積經驗後再建設更大型的案場,不然就是與有經驗者合作,這些皆並非一蹴可幾。

但也有可能是因為早期的 CSP 案場將訓練結果與失敗經驗保密到家,因此 Mehos 指出,希望下一代的開發人員可以從過去的成功、失敗經驗中學習。畢竟 CSP 案場儲光又可儲熱,能與矽晶太陽能相互合作,且這項技術也算「現在進行式」,正不斷累積學習曲線,中國、中東等 12 國皆有投入,新型電廠運作狀況也有改善,未來仍可期。

(首圖為示意圖,來源:Amble [CC BY-SA])