A nikkel alapú ötvözetek és a nikkeltartalmú rozsdamentes acélok kulcsszerepet játszanak a megújuló energia új típusában, az úgynevezett szoláris hőenergia vagy koncentrált napenergia (CSP).
Ezeknek az anyagoknak a használata lehetővé tette az ipar számára, hogy leküzdje a hőátadási és tárolási technológia kihívásait, és a 40 éves vagy annál hosszabb tervezési élettartamú projektek esetében hozzájárulhat az anyagromlás vagy a csereköltségek csökkentéséhez.
A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEO 2017) szerint 2015 és 2040 között a megújuló energia (beleértve a CSP-t is) fogyasztása éves szinten 2,3 százalékkal nő. Jelenleg több mint 40 napelemes hőerőmű működik világszerte, és több mint 20 ilyen erőmű van tervezési vagy kivitelezési szakaszban. Általában olyan területeken helyezkednek el, ahol magas a napsugárzás, mint például Spanyolországban, Indiában, Dél-Afrikában, Kínában, Chilében, Ausztráliában, a Közel-Keleten és Észak-Afrikában (MENA), valamint az Egyesült Államok déli részén.
A demonstrációs CSP erőművek már az 1980-as években működtek. Azóta nagy előrelépés történt az energiagyűjtés és -tárolás terén. A napelemes torony egy újonnan kifejlesztett koncentrálási technológia, amelyben olvadt sót használnak hőátadó folyadékként. A nitrátkeverék olvadáspontja általában 130 fok (268 fok F) vagy magasabb. Folyékony formában maradnak szigetelt tárolótartályokban 288 fokos (550 fok F) hőmérsékleten. A folyékony sót ezután egy csövön keresztül egy napkollektorba szivattyúzzák, és koncentrált sugárzással 566 fokos (1050 F F) hőmérsékletre melegítik. A magas hőmérsékletű folyadékot ezután egy magas hőmérsékletű tárolótartályba táplálják. A magas hőmérsékletű tárolótartály is szigetelt és hosszú ideig képes hőenergiát tárolni.
A Thermal Electricity Storage (TES) a kereslet és a környezeti feltételek változásainak kompenzálására szolgál. Az olvadt sót gőzfejlesztőbe szivattyúzzák, ha szükséges gőz előállításához a hagyományos turbinák és generátorok meghajtásához. A TES egyedülálló előnyökkel rendelkezik a többi nagyszabású megújuló energiaforráshoz képest, és bizonyos esetekben nem is igényel tartalék energiatermelési üzemanyagot. 2013 nyarán Spanyolországban egy olvadt sótornyok rendszere a nap 24 órájában, 36 napon keresztül folyamatos áramot termelt – először.
A Crescent Dunes egy ilyen működő erőmű. A nevadai Tonopahban található, a Las Vegastól északra fekvő sivatagban, nettó termelési kapacitása 110 megawatt, a TES ideje pedig 10 óra. Ez azt jelenti, hogy az erőmű teljes kapacitással akár 10 órán keresztül is képes villamos energiát termelni csúcsigényes időszakokban. Több mint 10,000 heliosztát veri vissza a napfényt, és az energiát egy 200-méteres (640-láb) torony tetején lévő vevőre koncentrálja. Minden heliosztát kis tükrökből áll, amelyek összterülete 115,7 négyzetméter (1245 négyzetláb). A teljes fénygyűjtő terület meghaladja az 1,2 millió négyzetmétert (12 millió négyzetláb). 2015-ös kereskedelmi bevezetése óta a Crescent Dunes több mint 173 gigawatt villamos energiát termelt, ami elegendő a becslések szerint 75,{17}} otthon legmagasabb villamosenergia-igényének kielégítésére. A napelem tornyok és az olvadt só CSP-k képezik az új tervezett projektek tervezési alapját Dél-Afrikában, Ausztráliában és Nevadában. A 100 MW-os dél-afrikai Redstone projekt körülbelül 200,{20}} háztartás csúcsteljesítményű villamosenergia-igényét fogja kielégíteni 12 órás TES-idővel. Egy hatalmas új projekt Nevadában 10 napelemtornyot tartalmaz 2 gigawatt (2, 000 megawatt) termelő kapacitással.
A ... hasznarozsdamentes acélésnikkelötvözeteklehetővé tette a magas hőmérsékletű rendszereket, ahol az olvadt sók kezelése korábban kihívást jelentett. A tervezők és mérnökök nikkel alapú ötvözetekből, például UNS N06617, N06625 és N06230 vevőcsövekből kezdtek el vevőcsöveket gyártani, mivel ezeknek hosszú ideig fenn kellett tartaniuk a magas hőmérsékleten fennálló szilárdságot -- ezt a tulajdonságot kúszásállóságnak nevezik. Ezek az ötvözetek üzemi hőmérsékleten stabilak, főként magas nikkeltartalmuk és oxidációval szembeni ellenállásuk miatt.
A 347H típusú rozsdamentes acél (S34709) magas hőmérsékletű tárolótartályokhoz használatos.
2016-ban a CSP-k teljes beépített kapacitása világszerte elérte a 4815 MW-ot. 2017-ben Spanyolországban 2300 MW beépített kapacitás működött, ami a világ teljes kapacitásának csaknem fele. Az Egyesült Államok beépített kapacitása 1740 MW, és a világ két legnagyobb projektje van: az Avenpa naperőmű (392 MW) és a Mojave Solar Project (354 MW).
A nevadai Las Vegastól északra fekvő sivatagban található Crescent Dunes nettó energiatermelési kapacitása 110 megawatt, a TES ideje pedig 10 óra. Ez azt jelenti, hogy az erőmű teljes kapacitással akár 10 órán keresztül is képes villamos energiát termelni csúcsigényes időszakokban.
Napelemes tornyos koncentráló technológia
1. A napfény egy nagy heliosztátmezőn keresztül koncentrálódik, és egy 195-méteres (640-láb) torony tetején lévő vevőre verődik vissza; 2. A hideg sótartályból a folyékony sót a tartályba pumpálják, és 566 fokra (1050 F fokra) melegítik; 3. A vevőben lévő felmelegített sót forró sótartályban tárolják; 4. A forró sót a gőzfejlesztőn keresztül a forró sótartályba pumpálják, hogy gőzt képezzenek, amely meghajtja a gőzturbinát, hogy villamos energiát termeljen; 5. A 288 fokos (550 F) hideg só visszafolyik a hideg sótartályba; 6. A gőzturbinából származó kondenzált gőzt ismételten újrahasznosítják.
