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用阳光来炼钢?比尔·盖茨看中的这家初创遭质疑,热量难输送 ... ...

2019-11-29 03:28| 发布者: | 查看: 28| 评论: 0

摘要:   太阳能热电厂使用大量的镜子聚集阳光,并利用产生的热量发电,但是,目前太阳能电池板的价格仍然较高,无法生产出廉价的电力。于是科学家们有了一种清奇的思路直接跳过电力部分,利用阳光产生的热能直接用于工业 ...

  太阳能热电厂使用大量的镜子聚集阳光,并利用产生的热量发电,但是,目前太阳能电池板的价格仍然较高,无法生产出廉价的电力。于是科学家们有了一种清奇的思路——直接跳过电力部分,利用阳光产生的热能直接用于工业过程,以替代化石燃料。

  这一过程通过顶尖的计算机视觉技术和高分辨率相机对每一面镜子的角度进行调整,将每一道太阳光束聚焦在一个微小的点。该过程会产生超过 1,000 摄氏度的巨大热量,可在生产水泥、钢铁和石化产品等材料时替代传统的煤炭、天然气和石油燃料。

  总部位于洛杉矶的一家名为 Heliogen 的公司上周宣布,其位于加利福尼亚州兰开斯特的商业设备实现了这一想法。他们建造了一座这样的小型太阳热能厂,最高温可达 1000 度以上。该公司的 CEO 比尔·格罗斯 (Bill Gross) 表示,这是商业设施第一次达到这样高的温度,并在新闻发布会上宣布这是“非凡的科学成就”。

  比尔·格罗斯毕业于加州理工学院,他创立了初创企业孵化器 Idealab,Heliogen 便是孵化于此,目前的团队约 25 人,包括来自加州理工、麻省理工学院和其他顶级研究机构的科学家和工程师。

  在接受媒体采访时,比尔·格罗斯表示,Heliogen 的灵感来自于比尔·盖茨在 2010 年的 TED 演讲,之后他与比尔·盖茨交流了太阳热能厂的想法并得到了认可。比尔·盖茨致力于寻找新型的可再生能源,为此专门创建了突破能源基金。据称,他向该公司投资了一笔未公开的款项。另外,AOL 的创始人史蒂夫·凯斯(Steve Case)以及两家风投公司也进行了投资。


Heliogen 的 CEO:Bill Gross(来源:Heliogen)

  哥伦比亚大学全球能源政策中心 (Center for Global Energy Policy) 10 月份发布的一份报告显示,通过燃烧化石燃料为工业生产过程提供热量,产生的二氧化碳排放量约占全球的 10%,超过全球所有汽车的排放量。

  科学家和研究人员一直在寻找更环保的工业方案,例如,由可以在较低温度下加工的材料制成的“绿色混凝土”,或者可以在不排放温室气体的情况下生产的新型钢合金。

  集中式太阳能热电厂已经存在了数十年,为从加利福尼亚到西班牙的一些地区提供电能。这样的设备通常只能达到不超过 600 摄氏度的温度。600 度可以恒温加热像熔盐这样的介质,也可以被用来将水转化为蒸汽,从而启动涡轮发电。但是这个温度对于繁重的工业过程而言还是太低了。全球能源政策中心指出,炼钢炉需要 1100 摄氏度,水泥厂需要 1400 摄氏度。

  如果 Heliogen 可以扩大其集中式太阳能技术的规模,则可以为工业材料的无排放加工提供捷径。

  比尔·格罗斯认为自己的技术有望达到1500 摄氏度的温度,这个温度足以将二氧化碳和水分解成氢气,以及用于生产水泥、钢铁和氢,替代化石燃料。如果他能如愿以偿,这将成为解决脱碳难题的关键一环。


炼钢炉需要 1100 摄氏度,生产水泥需要 1400 摄氏度(来源:Pixabay)

  比尔·格罗斯在接受媒体采访时还提到,在一些阳光很强的地方,比如加利福尼亚的中央山谷、亚利桑那州的沙漠、或者撒哈拉沙漠等,这些地方土地很便宜,可以建造很多热电厂,收集到的能量和镜子的数量是成正比的。

  但一些该领域的专家提出,目前来看,在什么地方建厂以及如何使用这种能量还需要更进一步的研究。

  集中式太阳热能厂一般只能在阳光充足的地区运行,而且热量不同于电能,无法远距离输送。因此,相关的工业公司必须在这些太阳能热设备附近建造新的工厂,“沙漠中部通常不是工业中心,”全球能源政策中心高级研究学者胡里奥·弗里德曼 (Julio Friedmann) 表示。


位于加利福尼亚州兰开斯特的 Heliogen 太阳热能厂(来源:MIT TR)

  另外,专家们也提到,Heliogen 并不是第一个达到 1000 摄氏度以上温度的机构,其他商业和研究小组也在一些实验中达到了类似的温度。但不管怎么样,如何搭建一个能承受、储存和传递热量的传输系统仍然是一个还未解决的棘手问题。

  对此,Heliogen 的构想是,可以使用各种介质,例如陶瓷颗粒,将热量输送到进行工业生产的地方。

  但在弗里德曼看来,由于地理上的限制,热能太阳能不太可能很快取代现有的工业生产方式。但他表示,这可以看作是一个低排放的替代方案,尤其是在一些气候政策很强的地区。

  关于此项技术的发展方向,比尔·格罗斯表示,Heliogen 的发展模式更像是英特尔、微软这样,提供一个集中太阳能操作系统。公司只注重不断改进系统本身,不断降低成本,至于具体的工程问题则希望能与合作伙伴一起。“这方面的需求会达到 1 万亿美元,这是一个巨大的市场蛋糕,我们一家根本吃不完。所以我们甚至需要有一些模仿我们的人。”


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