反射膜技術 槽式玻璃反射鏡替代者？
發布者：本網記者Robin Jason | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 2評論 | 8446查看 | 2013-05-30 15:53:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：傳統的太陽能反射鏡從低鐵玻璃到最終被加工為符合技術指標的成品，其中要經過一道重要的工序即鍍膜，通常采用化學法在4mm厚的玻璃基層表面鍍一層銀和一層銅來達到反射指標要求。另外，還需涂三層防護漆以防止膜層脫落，增強耐候性。整體的加工流程較為復雜。
圖：ReflecTech反射膜
從價格上來看，目前槽式鏡的市場價格在200元~300元人民幣/平方米左右。這類傳統的太陽能玻璃反射鏡當前的市場價格雖然已經有顯著下跌，但由于這種反射鏡的重量較大，其帶來的衍生投資仍較多。如對支架系統的要求更為嚴格，整個光場系統的造價因需要耗費較多支架、地樁建設等方面的投資而高居不下。
反射膜技術的擁躉者
反射膜技術的擁躉者認為，輕質的新型反射膜技術的應用可以為光熱發電光場系統的成本下跌找到出路，雖然目前還缺乏實際的大型商業化項目的驗證，但其仍不失為一個有較大發展潛力的有研究價值的解決方案。
當前在太陽能反射膜技術上研發較多的有兩家公司，分別是3M和Skyfuel旗下的ReflecTech。3M以反射膜及其附屬產品如膜邊緣用的密封膠、清潔劑等的研發和銷售為主，但并不提供整體反射鏡系統方案，而Skyfuel則提供整體的SkyTrough反射膜反射鏡系統方案。
據CSPPLAZA記者從公開資料上了解到的信息，ReflecTech的反射膜是一種鍍銀高分子聚合物薄膜，由SkyFuel的全資子公司ReflecTech公司和美國國家可再生能源實驗室（NREL）聯合開發，其產品已經在NERL通過了能效測試，并在一個1MW的槽式光熱發電實驗回路中經過了18個月的運行測試后證明了其產品的可靠性。同時通過了11m/s風速的抗風測試，在超加速風化系統內對其進行測試，得出了其光學耐久性可達30多年的結論。
另外，NREL對ReflecTech槽式反射鏡和傳統的歐洲槽反射鏡系統進行了內涵能源（又稱“隱含能源”，是指產品上游加工、制造、運輸等全過程所消耗的總能源）的分析對比，結果顯示，ReflecTech槽式反射鏡的內涵能源消耗為332MJ/m2,而歐洲槽反射鏡系統的內涵能源消耗為535MJ/m2，比前者要高出61%。這主要是因為ReflecTech反射鏡不需要采用4mm厚的玻璃作為基層，其只需要在1.3mm厚的鋁板上附上一層ReflecTech反射膜即可，總的厚的僅僅1.36mm，比玻璃反射鏡的4mm薄很多，整體重量僅為玻璃反射鏡的1/3。加工制造的能耗較低，運輸成本也大大削減。
Skyfuel利用反射膜技術生產SkyTrough高性能拋物槽式太陽能集熱器，其搭配80mm高溫真空集熱管，開口6米，比傳統的歐洲槽略大，反射鏡采用鋁質基板，上面覆ReflecTech反射膜。SkyTrough反射鏡系統已經于2010年2月份開始在加州SEGS‖電站中進行示范運行。同時，Skyfuel在海外多個市場進行拓展，在中國的活動也極為頻繁，其早先與國內相關單位計劃合作在葫蘆島建設一個50MW的槽式電站，但最終不了了之。目前其正與相關單位計劃合作在山西忻州、河北張家口各開發一座大規模槽式電站，項目最終能否落地尚有待觀察。
據3M公司提供的資料顯示，其開發的太陽能反射鏡薄膜1100產品是一種鍍銀的抗寒耐熱的丙烯酸薄膜，在大氣質量為AM1.5（AM1.5，是太陽光經過大氣層的路程是垂直距離的1.5倍）時，其半球向反射率為94.2%。整體重量要比玻璃反射鏡輕50%以上。
重量較輕為這種反射鏡向大槽方向發展提供了更高的可行性。3M與Gossamer Space Frames公司此前就開展了相關合作，將其太陽能鏡面反射膜1100的耐久性、設計靈活性和高反射性、輕質性和Gossamer Space Frames司在機械設計方面的創新性進行結合，研發了一種大型的槽式反射鏡系統LAT73，其擁有7.3米的開口尺寸，比傳統的5.7米的歐洲槽的開口要大很多。其宣稱采用這種反射鏡系統可以降低25%的光場系統成本。這種大開口槽式反射膜反射鏡系統早在2011年9月份就開始在加州SEGS 1&2槽式電站上進行示范運行。
3M中國公司有關人士還對CSPPLAZA記者表示，反射膜產品的輕質化使其對地質的要求大大降低，沙地也可實現安裝，對支架等支撐結構的要求更低。
反射膜技術的應用障礙
上述3M中國公司人士對本網記者坦承，反射膜技術目前最大的障礙是價格較高，硬度比玻璃鏡要差。
據CSPPLAZA記者了解，3M公司的太陽能反射鏡薄膜1100產品的市場價格高達400元/平方米，再加上鋁質或不銹鋼基板的價格，其價格競爭力應遠遠不如玻璃反射鏡。另據Skyfuel中國區代表朱偉對本網記者透露，ReflecTech反射膜并不單獨出售，其只搭配SkyTrough反射鏡系統整體出售，因此反射膜的具體價格尚無法得知，但他也未向記者透露整體反射鏡系統的大概價格，只表示會根據具體項目進行單獨價格談判。另外，硬度較低可能使其耐候性無法與玻璃反射鏡抗衡，特別是在中國西部自然環境較為惡劣的地區，其產品是否能經得起25年的運營周期考驗，尚不得知。但反過來說，雖然其價格較高，但由于其產品的上述優點，采用這種產品帶來的衍生投資較小，如支架、地形平整、安裝工作等各方面的投資都會有所降低，因此，采用這種技術建設的光場與采用玻璃反射鏡建設的光場的整體成本到底哪個更低，還有待做進一步對比和實踐驗證。
大明玻璃CSP事業部總經理王朝陽在接受本網記者采訪時表示，從技術和經濟層面來看，都尚不能確定反射膜技術的商業可行性。技術方面，一是其反射率到底如何尚沒有一個權威機構提供的檢測認證；二是其使用壽命，反射膜在運行幾年后是否會發霉、變質等，反射率是否會有較大的衰減等，這些都不能完全確定；三是其聚光精度較難控制，反射膜需要搭配金屬基板，其聚光精度由金屬基板如鋁板決定，如何保障鋁板的弧面精度是一個問題，即便鋁板的精度可以保證，把反射膜貼上去這一過程也很可能會影響弧面的精度。再一個從經濟性上來看，目前也沒有實際的商業化項目數據支撐其成本比玻璃反射鏡較低的論斷。
國際某光熱發電反射鏡領先廠商相關人士也認為，反射膜產品的反射率和耐候性是個問題，其反射率要比玻璃反射鏡低些，根據DLR對多種反射鏡的反射率的測試結果分析，在ASTM G173標準太陽光譜環境下，高分子反射膜的反射率要比一般玻璃反射鏡的反射率略低（產品種類不詳），分別為92.2%和93.9%。雖然僅僅是百分之一點幾的差距，但仍會對反射鏡的集熱效率產生較大影響。另外由于其反射膜是直接貼在基板上表層的，比傳統的鍍膜層后置（反射鏡背面鍍膜）所遭受的環境影響更大，到底能不能運行20年以上還不好說。
某不愿具名的太陽能反射鏡研發工程師對CSPPLAZA記者補充稱，除了上述缺陷，反射膜產品的清洗問題也是個難點，由于其是在有機材料上鍍膜，鍍膜后表面沒有玻璃光滑，空氣中的塵埃等污染物比較容易粘附上去，清洗也較為困難。另外，玻璃反射鏡要鍍上三層防護漆，第一層保護漆就是丙烯酸樹脂層，第二層是醇酸樹脂層，第三層是聚氨酯樹脂層，也就是人們說的抗UV層，其目的就是為了增強產品的耐候性，從這一點上看，反射膜的耐候性理論上也難以與玻璃反射鏡相抗衡。再者，反射膜對基板材質的要求也較高，需具有較強抗氧化性。以常用的鋁板為例，一般的鋁材并不適用，需要采用3A21號鋁材，該型號鋁以其出色的抗老化性和可塑性被稱為“航空鋁”，目前主要用于航空航天和高級易拉罐的生產，這導致其基板的生產成本也較高。
總的來看，反射膜技術的推廣應用尚面臨著不少障礙，目前在絕大多數項目開發商看來，其相對成熟的玻璃反射鏡產品
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