桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)與Flowserve Corp.和Kairos Power LLC合作，獲得為期三年的250萬(wàn)美元的能源部高級(jí)閥門項(xiàng)目資助，以降低成本并提高美國(guó)太陽(yáng)能集光效率。

控制閥是管理下一代集中式太陽(yáng)能發(fā)電廠捕獲的太陽(yáng)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。他們必須安全可靠地收集，儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移極熱和腐蝕性的氯化物鹽，以用于發(fā)電，以供公眾使用。

為了實(shí)現(xiàn)DOE SunShot目標(biāo)，這將大大降低發(fā)電成本，同時(shí)提高產(chǎn)量，因此，可靠性更高，溫度更高的熔融鹽閥門至關(guān)重要。SunShot目的是降低太陽(yáng)能電池的總成本的能量，使得它沒(méi)有通過(guò)十年的終端補(bǔ)貼成本在大規(guī)模與其他形式能源的競(jìng)爭(zhēng)力。

桑迪亞項(xiàng)目的主要研究人員肯·阿米茹說(shuō)：“我們期望將大大降低將按照能源部2030年基本負(fù)荷目標(biāo)將太陽(yáng)能集中發(fā)電的能源成本降低至每千瓦時(shí)5美分的可能性。”

該項(xiàng)目將研究新設(shè)計(jì)的熔鹽閥門，作為完整太陽(yáng)能管理系統(tǒng)的一部分。如果成功，這些經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的閥門還可用于其他領(lǐng)域的能量傳輸，包括核能和石化行業(yè)。

鹽閥失靈挑戰(zhàn)了系統(tǒng)的可持續(xù)性

聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)必須處理的熔融氯化物鹽溫度可能會(huì)超過(guò)750攝氏度或接近1,400華氏度。

集中太陽(yáng)能和其他能源會(huì)使液體過(guò)熱，然后將液體泵送通過(guò)管網(wǎng)并輸送到發(fā)電站發(fā)電。熔融鹽是傳遞和存儲(chǔ)熔巖熱液體能量的首選液體，因?yàn)榕c水相反，熔融鹽保持其粘度，而水在如此極端的溫度下會(huì)轉(zhuǎn)化為蒸汽。熔融鹽還可以在能量收集和輸送過(guò)程中為整個(gè)發(fā)電廠提供更一致的溫度。

比例流量控制閥用作管道系統(tǒng)的守門員，用于將這些收集的能量輸送到發(fā)電廠的生產(chǎn)側(cè)。這些閥門持續(xù)面臨極端溫度，壓力和流量，并且經(jīng)常面臨極低的室外溫度。Armijo說(shuō)，由于天氣的變化，閥門的凍結(jié)和融化會(huì)產(chǎn)生膨脹和收縮的材料，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的缺陷。

他說(shuō)：“盡管溫度變化劇烈，熔融鹽流量閥仍必須保持恒定的傳熱和流體流量。”

隨著聚光太陽(yáng)能發(fā)電廠變得越來(lái)越大和生產(chǎn)率越來(lái)越高，流量控制閥之類的系統(tǒng)組件必須承受更加極端的條件才能可靠地運(yùn)行。

Armijo說(shuō)：“隨著這些系統(tǒng)中溫度的升高，我們需要付出一定的代價(jià)來(lái)進(jìn)行熱膨脹。” “在極端的高溫和高壓下，材料和組件會(huì)膨脹，彎曲和翹曲。”

據(jù)Armijo稱，當(dāng)前的熔融鹽閥門需要昂貴且頻繁的維護(hù)。但是，更大的挑戰(zhàn)可能是熔融鹽閥門故障可能會(huì)在整個(gè)系統(tǒng)中頻繁發(fā)生，導(dǎo)致維修或更換閥門以及重新包裝和更換密封件的停機(jī)時(shí)間很長(zhǎng)。