前言

人類經濟社會的發展無可避免需要石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的支撐，帶來經濟效益的同時伴隨著空氣污染、地質災害、水質破壞等一系列副作用。如何減少不可再生能源的開發并開發新型無污染能源已成為當今社會生產過程中迫在眉睫的問題。

太陽能作為取之不盡用之不竭的優質能源，合理利用實現能量轉換投放生產是一大利事。本文就先進陶瓷這一新型材料迄今為止在太陽能熱發電系統中的應用實例做部分介紹：

1.可將光熱電站中定日鏡固定成本下降20%的陶瓷片成功研制

成都捷揚電力器件有限公司憑借多年電力器件產品的生產和研發，成功研制出槽式、塔式、蝶式等多種光熱技術路線均適用的反射鏡陶瓷片。

這種反射鏡陶瓷片的主要成分為滑石瓷，其在塔式、蝶式定日鏡與槽式集熱器中起到的主要作用在于安裝固定（以往大都采用金屬背板來作為反射鏡與定日鏡/集熱器支架之間的固定層）。

圖：使用金屬背板進行固定

由于光熱電站整個生產安裝過程不僅需要配備模具及專業的沖壓設備，還要對背板額外進行酸洗、鍍鋅等多個加工步驟。

再加上背板與反射鏡之間的連接還需要對背板進行涂膠，用膠量也很大，因此生產出來的背板還極易遭受周圍惡劣環境的影響而加快氧化和腐蝕。

如在西北酸堿較重的地區長期使用，鐵板、鋁板都會造成氧化，時間久了更是對銀層、油漆、硅膠也有影響。

圖：使用陶瓷片進行固定

但是陶瓷片的使用有效規避了上述問題：使用陶瓷片組裝時只需要幾個點就可以固定，不需要像金屬背板占據那么大的面積，依靠機械手粘接非常方便，在提高了安裝效率的同時，成本也大大降低。

產品品質上除了具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕的特點之外，根據測算，使用陶瓷片替代金屬背板進行定日鏡/集熱器的安裝工作，更是能在固定這一環節達到至少20%的成本節省空間。

據悉，該產品目前已與國內外大量反射鏡廠家及能源公司達成了合作關系，并且在部分項目上已經得到了商業化使用。

2.以陶瓷顆粒為傳儲熱介質的塔式光熱技術將首獲實踐應用

德國航空航天中心（DLR）的研究人員正與國際伙伴合作共同研發歐盟項目——用于柔性能源系統的高存儲密度光熱發電項目（HiFlex），該項目采用陶瓷顆粒作為傳儲熱介質塔式太陽能光熱發電技術，使用DLR吸熱器作為塔式光熱發電試點項目的核心組件，為全球最大的面食生產商Barilla提供不間斷可調度能源。

據悉，DLR吸熱器于2021年交付意大利后，該太陽能光熱發電項目將開始運行。

據了解，塔式太陽能光熱發電項目是先導系統的核心。大約有500面可移動的定日鏡將太陽光集中聚焦到吸熱塔頂部的吸熱器上，加熱吸熱介質；

該吸熱器使用的介質是直徑僅為1毫米的陶瓷顆粒，將陶瓷顆粒加熱到1000℃的溫度后，再將高溫顆粒儲存在一個隔熱的儲罐中。

當需要時用電或用熱，就將用顆粒陶瓷儲存的熱量產生蒸汽，用于發電或工業過程加熱。

這種存儲方式意味著光熱電站可以在夜間提供能量。一旦陶瓷顆粒釋放出熱能并冷卻下來后，它們就被轉移到第二個儲罐里，輸送到吸熱器進行重新加熱。

并且以陶瓷顆粒形式存儲多余的能量還可以改善電網的穩定性并補償電源波動；與電池存儲電相比，陶瓷顆粒存儲熱量的成本和效率都要高得多。

3.科學家利用陶瓷金屬復合材料板材降低太陽能發電成本

為了縮小太陽能發電與化石燃料發電的成本競爭，美國普渡大學開發了一種新的材料和制造工藝，可以將太陽能儲存為熱能，更有效地發電。這種材料叫陶瓷-金屬復合材料板材，由陶瓷碳化鋯和金屬鎢制成。

研發這種材料的價值在于：正常集中式太陽能發電廠通過使用鏡子或透鏡將太陽能轉化為電能，將大量光線集中到一個小區域，從而產生熱量傳遞給熔鹽。

然后將來自熔融鹽的熱量轉移到“工作”流體，超臨界二氧化碳，其膨脹并用于旋轉渦輪機以產生電力。為了使太陽能電力更便宜，渦輪發動機就需要更多的熱量產生電力。

而將熱量從熱熔融鹽傳遞到工作流體的熱交換器，目前由不銹鋼或鎳基合金制成，這些合金在所需的較高溫度和超臨界二氧化碳的高壓下變得太軟。

據悉，陶瓷-金屬復合材料板材可以定制成能夠成功承受生成所需的高溫，高壓超臨界二氧化碳電力比今天的換熱器更有效率，且成本更低。

隨著技術完善，最終，這項技術將允許可再生太陽能大規模滲透到電網中，大量減少化學電力生產中的二氧化碳。