미국 에너지부는 집광 태양광 시스템을 위한 열화학 저장기술들에 초점을 맞추게 될 6개의 연구 프로젝트와 개발 프로젝트를 분리하는 연구에 1천만 불을 수주하였다고 발표하였다. 이는 2014년을 태양에너지의 중요시점으로 만들기 위한 최근 오바마 대통령의 노력에 이어 발표된 것이다. 에너지부의 연구비를 받게 된 기관들은 the Colorado School of Mines, UCLA, 플로리다 대학, 남부 연구소(the Southern Research Institute), 퍼시픽 노스웨스트 실험실 및 샌디아 국립실험실이다. “새로운 열화학 에너지 저장 시스템”을 개발하기 위한 이 모든 작업들은 보다 높은 온도에서 보다 많은 태양에너지를 저장하는데 있어 에너지 효율을 보다 높이기 위한 것을 목표로 하고 있다. 지원을 받은 6개의 프로젝트들은 3개의 다른 열화학시스템을 개발하는 것이다. 이들은 탄산염, 하이드라이트(hydrite) 및 페브로스카이트 재료들을 포함한다“고 에너지부의 SunShot Initiative 집광 태양광 프로그램 관리자이며 책임과학자인 Ranga Pitchumani 박사는 말한다. 

집광 태양광 기술은 열 전달 용액을 포함하는 리시버 위에 반사된 태양광을 집광할 수 있는 유리를 가진다. 여기에서 액체들은 물을 가열하는데 사용되고 차례로 증기를 발생시켜 전기 터빈을 돌리게 된다. 자금 지원을 받은 프로젝트에서는 보다 장기간 에너지를 저장할 수 있는 열 전달 액체들의 능력을 증가시키는 것뿐만 아니라 시설 규모의 집광 태양광 시스템의 비용을 줄이는 결과를 얻게 될 것이다. “열화학 에너지는 매우 콤팩트한 저장을 필요로 하며 재료를 덜 사용하게 되어 비용을 줄일 수 있다. 열에너지 저장이 장착된 집광 태양광 시설은 미국의 미래 에너지 전력 믹스에서 주요 핵심 기술”이라고 Pitchumani는 말한다. 

비록 산업체가 몇몇 어려움에 직면하고 있지만 집광 태양광 발전을 일반적인 태양광 기술을 포함한 다른 재생에너지 발전 방법들과 차별화시키는 요인들은 열에너지 저장 기술이 결합되어 있을 때 24시간 내내 전기를 발생할 수 있다는 것이다. 이외에도 집광태양광은 기존의 화석 연료를 사용하는 발전시설과 하이브리드로 사용하여 환경오염 물질을 크게 줄일 수 있다. Pitchumani는 이를 윈-윈 시나리오라고 부른다. “집광 태양광 시스템을 화석 연료로 가동되는 발전소에 하이브리드시키면 굉장한 잠재성을 가지게 된다. 열에너지 저장이 장착된 집광 태양광은 우리의 기존 시스템에 보다 깊게 파고들어 보다 체계적으로 가동될 수 있다”고 그는 말한다. 

천만 불의 연구비를 받은 에너지부는 “2014: 짐광 태양광의 해”라는 보고서를 발간하였는데, 올해 완전히 가동될 것으로 예측되고 있는, 미국에 기반을 둔 집광 태양광 발전소를 소개하고 있다. 여기에는 the Crescent Dunes, Ivanpah, Genesis, Mojave 및 Solana CSP 발전소가 포함된다. Ivanpah, Crescent Dunes 및 Genesis는 올해 초에 가동을 시작하며 Solana은 2013년 후반에 그리드에 전력을 보내기 시작하였다. 일단 모든 발전소들이 가동되면 전체 발전용량은 1.26GW가 될 것이며 이 수치는 기존의 미국 집광 태양광 발전용량을 효율적으로 4배 향상시키는 것이다. “이는 매우 중요하고 놀라운 단계이며 SunShot Initiative의 2020 목표를 대처할 수 있는 기술로 여겨진다”고 Pitchumani는 말한다. 

The Department of Energy announced Wednesday it has awarded $10 million to be split between six research and development projects that will focus on thermochemical storage technologies for concentrating solar power (CSP) systems.

This announcement comes hot on the heels of President Obama’s recent pledge to make 2014 a watershed year for solar energy.

The recipients of the Energy Department’s funding are the Colorado School of Mines, UCLA, the University of Florida, the Southern Research Institute, Pacific Northwest Laboratory, and Sandia National Laboratory. All will work on the development of “novel thermochemical energy storage systems” with the goal of achieving greater levels of efficiency in the storage of higher temperature, higher density solar energy. 

“The six projects that are funded are looking at three different classes of thermochemical systems,” said Dr. Ranga Pitchumani, chief scientist and concentrating solar power program manager for the Department of Energy’s SunShot Initiative. “These include carbonates, hydrites and perovskite materials.”

CSP technology employs mirrors that concentrate reflected sunlight onto receivers containing heat transfer fluids. From there, the fluids are used to heat water, which in turn generates the steam that is used to power turbines. Pitchumani said the funded explorations will not only increase the capacity of heat transfer fluids to sustain energy for longer periods of time, but will also result in driving down the cost of utility-scale CSP.

“Thermochemical energy requires very compact storage and uses less materials, which cuts cost,” Pitchumani said, adding that CSP with thermal energy storage is “a key enabling technology” in the nation’s future energy generation mix. 

Though the industry faces some challenges, one of the differentiating factors that sets CSP apart from other methods of renewable energy power generation — including standard PV technology — is that when combined with thermal energy storage technology, it is able to produce electricity around the clock. Additionally, CSP can be adapted to work with traditional fossil-fuel power plants in hybrid scenarios that have been shown to dramatically decrease associated emissions. 

Pitchumani calls this a win-win scenario for all. “There is a tremendous potential for CSP to go through hybridization with fossil fuel plants,” he said. “CSP with thermal energy storage enables greater penetration and also works synergistically with our existing traditional assets.” 

In addition to the announcement of its $10 million award, the Department of Energy also released a report titled “2014: The Year of Concentrating Solar Power” which identifies five U.S.-based CSP plants that are expected to be fully operational within the year. These include the Crescent Dunes, Ivanpah, Genesis, Mojave and Solana CSP plants. Ivanpah, Crescent Dunes and Genesis began operations earlier this year and Solana started sending power to the grid in late 2013. Once all are in operation, their combined total electricity generation will be 1.26 GW — a figure that will effectively quadruple preexisting U.S. concentrating solar power capacity.

“This is a very critical and exciting juncture,” Pitchumani said. “It’s a tremendous time to build on this momentum, and to take the technology forward to meeting the SunShot Initiative’s 2020 goal.”