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轻便充气式薄膜集热器将引领槽式集热器未来?

2017-11-2 10:46| 发布者: cassie| 查看: 438| 评论: 0|原作者: 本网记者Zoe

      CSPPLAZA光热发电网报道:槽式太阳能热发电系统作为技术成熟度和商业化验证程度最高的发电方式,在全球光热电站中已得到广泛应用。自20世纪80年代美国加州建成第一批商业化槽式光热电站以来,光热行业为了降低成本,提高利用效率,对关键组件槽式集热器进行了持续的技术革新。但截止目前,传统槽式集热器依旧以“钢结构支架+玻璃反射镜”模式为主,受制于原材料价格,成本下降空间较为有限。

  来自奥地利的HELIOVIS AG公司似乎为槽式技术的进一步革新带来了新的希望,其研制的便携式充气薄膜槽式集热器HELIOtube或有望重新定义槽式集热器。近日,CSPPLAZA记者就此采访了HELIOVIS公司CEO Felix Tiefenbacher和中国区经理范能。

  HELIOVIS公司建立的契机

  Tiefenbacher是一位来自瑞士的实验及量子物理学家,在和朋友的交流中,他发现两人都希望能在太阳能的工业化用途上大展拳脚,并发挥自己的专业优势,于是逐渐产生了成立HELIOVIS公司的想法。

  经过一年多的准备,公司于2009年正式成立,主要致力于提供低成本高效率的创新型太阳能光热解决方案,其成功研制出上述便携式充气薄膜槽式集热器——HELIOtube。

  HELIOtube集热器工作原理

  事实上,HELIOtube与传统槽式集热器运用的原理是一样的,只不过彻底改变了原有的“钢结构+玻璃反射镜”结构,转而使用可回收的塑料薄膜作为原材料。充气安装好的HELIOtube呈圆柱状,中心的镜面薄膜将柱体分为一上一下两个密闭空间,利用上下之间细微的气压差使镜面薄膜以适宜弧度向下拱起,从而将射向镜面的太阳光线反射至柱体顶部的带反射镜的集热管装置。那么,作为HELIOtube集热器最关键部分的薄膜都使用了什么材质呢?

  “HELIOtube集热器主要包括三层薄膜,分别是透光膜,镜面膜和基膜。每种膜的材料都经过了反复挑选和严格检验,经过8年的研究试验,直到近三五年内才逐渐确定最终材料,因此薄膜的质量我们可以保证。其中,透光膜使用的是ETFE材质,基膜使用PVC材料。”Tiefenbacher解释道。

图:传统槽式集热器与HELIOtube的工作原理示意图

  据CSPPLAZA记者了解,ETFE(ethylene-tetra-fluoro-ethylene),中文全称为乙烯-四氟乙烯共聚物,俗称F-40,是最强韧的一种氟塑料,它在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时,在耐辐射和机械性能方面有很大程度的改善。这种ETFE膜的耐热度为-300~300°C,使用寿命至少为25-35年,而且几乎不需日常保养,一年检查一次即可。ETFE膜为完全可再循环利用材料,可再次利用生产新的膜材料,或者分离杂质后生产其它ETFE产品。北京水立方的外墙即是用ETFE膜制成的。

  HELIOtube集热器的三大优势

  Tiefenbacher和范能向记者详细介绍了上述设计的三大优势,具体如下:

  低成本:HELIOtube集热器摆脱了传统“钢结构+玻璃反射镜”的集热器结构,采用可回收的塑料薄膜作为原材料,这一彻底改变是大幅度降低集热成本的关键所在(可降低约55%)。也就是说,后期的物流、安装、运营、回收等环节的成本也随之下降。范能强调,“HELIOVIS公司的核心宗旨是用更低的成本,取得更多的能量。公司自成立起就一直在考虑如何找到简单低成本的方法来发展光热技术,于是就有了我们现在对集热器材料和结构的彻底改造。我们倾向于先把成本降下来,然后再考虑提高精度,如果一味追求精度而导致成本不断提高的做法是不现实的。”

  运输方便:特殊的塑料薄膜原材料让HELIOtube可采用卷装方式替代传统的复杂装配线,物流便利,可远距离运输。与此同时,拆卸方便,塑料薄膜可回收再利用于其它工业项目。

  抗风性能佳:众所周知,国内大多数光热电站都建在气候环境恶劣的西部地区,风沙、强风和寒冷的天气都难以避免。那么HELIOtube能否在这种环境下维持25年的使用周期?Tiefenbacher对此很有自信,他表示,“HELIOtube选用的塑料薄膜经过了多年反复试验,已经充分考虑到了各种不利气候条件,即使是在寒冷的气候条件下也不会变形冻住;而集热管安装在薄膜充气囊内部,和外界没有直接接触,这种密封条件让气囊里外温度相差10度左右,而且风不会把热量带走,热损相对小,利于保温;清洁时则可以把气囊转过来去除风沙灰尘,非常方便。圆柱形的气囊具有良好的空气动力学特性,组成的光场内部不宜产生强气流,再加上外部有钢结构支撑,还有挡风墙,抗风性能很强。”

  西班牙1MWth项目的成功示范

  为推广该项创新技术,HELIOVIS去年为一家西班牙农产品企业建设了一套9米宽220米长的光热集热回路,占地面积约6000平方米,装机规模约1MWth,该项目已于今年6月投入运行。Tiefenbacher表示对该项目目前的运行状况非常满意,称其运行仅三个月就已经达到88%的功率输出。

  据了解,该项目只用于工业供热,总投资120万欧元,储热介质是水,储热时长在8小时左右,太阳直接辐射值DNI为2030kWh/㎡。项目所使用的集热管长4060mm,外径70mm,最高耐温上限为400℃。

  该项目对HELIOVIS意义重大,因为它不仅是公司的首次商业化尝试,也直接影响着行业对充气薄膜集热器的认可度。Tiefenbacher表示,“我们对西班牙1MWth项目目前的运行状况非常满意,相信它的成功运行会让更多中国厂家对我们产品和技术产生兴趣,利于公司打开中国市场。”

图:西班牙1MWth示范项目

  在谈及中国首批示范项目进展不理想的问题时,Felix Tiefenbacher也发表了自己的看法,他表示,“光热发电产业在中国目前还处于起步阶段,业主厂商普遍经验不足,很容易遇到各种问题,这很正常。但相信中国的开发人员在不断总结经验之后会越做越好,等到第二批示范项目进行时就会顺利很多。”

  针对HELIOVIS在中国市场未来的发展方向,Felix Tiefenbacher表示,“目前已经有不少中国厂商表达了对HELIOtube充气薄膜槽式集热器的兴趣,等到第二批示范项目开展时,HELIOtube会争取从中扮演重要角色,这也是公司目前的主要目标。同时,我们也正在寻找技术和资本上的中国合作伙伴和我们一起推广这项创新技术,大家一起为光热市场贡献自己的力量。”

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