近幾年來太陽能光伏產業發展迅速，過去 3 年已新增超過 300GW 發電量，用途已從公用事業拓展到住宅太陽能系統，發電電價也可與燃煤發電相競爭。相較之下，同為太陽能家族的聚光太陽能熱發電（CSP）發展步調就很緩慢，3 年內僅增加 1.5GW，美國甚至在 2015 年 9 月之後都沒有加裝任何 CSP 系統。
CSP 優勢為能在夜間時段將儲存起來的熱能轉化成電，再將電力販賣給中央電網，以每 KWh 20 美元來計算，其成本可與 KWh 150 美元的鋰離子電池競爭。但 CSP 系統需要廣泛的裝設土地，建置費用也動輒 10 億美元以上，可供給中央電網的電力也稍嫌不足，導致營利效果低於太陽光伏許多，而龐大的建置費用也意味著 CSP 只能用於公用事業，不像太陽光伏可迅速擴張，進而刺激產業進展。
為提升 CSP 太陽能發展優勢，美國國家再生能源實驗室（NREL）與科羅拉多礦業學院（CSM）提出截然不同的新設計。他們將傳統的的 CSP 電廠規模縮小 1,000 倍，可說是從平均 545 MW降至 0.76 MW。為降低成本，團隊還採用更廉價的材料和被動熱傳（heat transfer）機制，並另外設計一個太陽能發電塔，包括新型熱儲存與動力區塊（power block）。
系統名為 STEALS，透過回收鋁來儲存熱能，每 KWh 成本可減少至 12 美元，並採用新型的熱流控制方法，利用自帶閥門的熱虹吸管（valved thermosyphon）來控制熱量傳遞與傳熱液（heat transfer fluid）。
（Source：Applied Energy）
STEALS 使用史特林發動機（Stirling engine，又稱熱空氣引擎）將熱量轉換為電力，且由於其規模比傳統 CSP 小，定日鏡（heliostat）光轉換效率可從 66% 提升到 84%。根據團隊預測，該系統年效率更可達 24%，不過史特林發動機比朗肯循環（Rankine cycles）小，熱能轉換效率僅 30%。
定日鏡首先將陽光反射到 STEALS 底部的相變材料（PCM），而與 PCM 連接的鈉熱管會將熱量輸送到各個系統中，熱管頂部也會與熱虹吸管的蒸發器連接。其中液態鈉蒸發後會輸送到史特林發動機中，並在發動機上方凝結，之後液態鈉會再回流至蒸發器。為調節電力輸出，調整閥門開關可控制鈉流量與從儲熱器到動力區塊的熱量。
研究成本分析指出，STEALS 可依照功率需求設計產品規模，未來除了可望與太陽能、鋰離子電池和燃煤發電廠競爭，也能與風能和太陽光伏互補，加速電網達到 100% 綠能。該研究已發表在《Applied Energy》。
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖為在西班牙把太陽光從定日鏡場集中到中央的太陽能發電塔，來源：By afloresm (SOLUCAR PS10) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons）
