以陶瓷颗粒为介质的塔式光热发电为意大利面食厂供能

时间:2020-10-15 19:02来源:国家光热联盟
  生产美味的意大利面食需要小麦,水和能源。德国航空航天中心(DLR)的研究人员正在研究解决为工业生产和干燥过程提供可持续动力的方法,其目标包括减少面食生产过程中的碳足迹。DLR目前正在与国际伙伴合作,其中包括全球最大的面食生产商Barilla共同研发欧盟项目——用于柔性能源系统的高存储密度光热发电项目(HiFlex)。
图:欧盟HiFlex项目的中试项目
  在接下来的两年中,DLR将在意大利南部福贾的Barilla意大利面工厂附近建立一个独特的能源供应系统。HiFlex项目合作伙伴将使用该设施来验证明他们可以全天候地利用可再生资源发电和供热,并在生产过程中提供可靠、灵活的电力和热能。
  “该项目的目的,不但要证明其技术的可性行,同时还要证明该技术的商业可行性。”意大利合作伙伴公司Kinetics Technology的整体项目经理Gabriele  Bertoni在描述该项目的宏伟目标时这样表示。
  塔式太阳能光热发电项目将使用陶瓷颗粒作为传储热介质
  据了解,塔式太阳能光热发电项目是先导系统的核心。大约有500面可移动的定日镜将太阳光集中聚焦到吸热塔顶部的吸热器上,加热吸热介质;该吸热器使用的介质是直径仅为1毫米的陶瓷颗粒,将陶瓷颗粒加热到1000℃的温度后,再将高温颗粒储存在一个隔热的储罐中。当需要时用电或用热,就将用颗粒陶瓷储存的热量产生蒸汽,用于发电或工业过程加热。这种存储方式意味着光热电站可以在夜间提供能量。一旦陶瓷颗粒释放出热能并冷却下来后,它们就被转移到第二个储罐里,输送到吸热器进行重新加热。
  此外,HiFlex项目团队还设计了针对日照强度较低时段的解决方案。DLR太阳能研究所的Miriam Ebert表示:“我们还可以使用风电和太阳能发电等可再生能源,或沼气来加热陶瓷颗粒。”
  “HiFlex项目使我们有机会尝试以创新方法为意面厂提供可再生能源,我们已经开始使用太阳能生产意大利面了。”Barilla的健康、安全、环境和能源副总裁Luca Ruini说。
  灵活、可调度、可持续的HiFlex概念
  Miriam Ebert表示,“HiFlex系统具有多项优势,首先,具有高度的灵活性,能够在完全可持续的基础上为工业过程提供不同温度下的电和热。此外,以陶瓷颗粒形式存储多余的能量还可以改善电网的稳定性并补偿电源波动;与电池存储电相比,陶瓷颗粒存储热量的成本和效率都要高得多。”
  带有储能的光热发电可增加电力和热量的灵活性,对于未来的能源供应至关重要,能解决风电或光伏发电等再生能源生产的热量和电力出现的波动性和间歇性。
  DLR吸热器作为塔式光热发电试点项目的核心组件
  对于该塔式太阳能光热发电试点项目的建设和运营,DLR将运用其在太阳能热发电系统、蒸汽发生器和材料领域的广泛专业知识;此外,工程热力学研究所(蒸汽发生器概念)和材料研究所(颗粒发展)也参与了该项目。私营部门合作伙伴HelioHeat正在提供CentRec太阳能吸热器,作为HiFlex系统的关键组件,该吸热器在DLR开发并获得了专利。
  商业化运行的塔式太阳能光热电站一般使用熔融盐作为传热介质。“我们的方法是基于陶瓷颗粒,是因为其可以承受更高的温度、成本低廉。另一个因素是与液态盐相比,它们更易于存储和运输,液态盐会在温度下降时固化。”  Ebert总结了使用陶瓷颗粒为介质的太阳能光热发电的优点。
  据悉,这个特殊太阳能吸热器已经在其Jülich项目的DLR吸热塔上完成了成功的测试。一旦吸热器于2021年交付意大利,该太阳能光热发电项目将开始运行。
  来自7个国家的11个合作伙伴正在就HiFlex项目进行合作。它们是(按字母顺序排列):意大利Barilla(最终用户)、德国Duermeier(负责颗粒运输系统的设计和交付)、德国DLR(负责设计离心式颗粒接收器,电加热器和备用加热器系统、致力于设计由粒子CFD模拟支持的蒸汽发生器,该蒸汽发生器着眼于诸如粒子表征和粒子组成优化等材料问题)、德国HelioHeat(制造并交付离心式颗粒接收器,电加热器和备用颗粒加热器)、波兰Indygotech Minerals(负责陶瓷颗粒的生产和交付)、比利时John Cockerill(负责粒子蒸汽发生器的基础和详细设计)、意大利Motionic Technology/Next Chem(负责项目协调和监督)、瑞士Quantis(负责HiFlex项目的环境和综合可持续发展绩效评估)、西班牙Sugimat(负责制造蒸汽发生器和冷凝器)和土耳其Tekfen(主要负责定日镜和定日镜领域的优化,详细的工程设计和制造)。
  欧盟将为“地平线2020研究与创新框架计划”的一部分,并提供了1350万欧元的支持。DLR技术营销正在投入更多资金。

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