Khám phá khoa học mở về muối chloride lớn nhất của Mỹ sẽ thúc đẩy các công nghệ năng lượng sạch

Khám phá khoa học mở về muối chloride lớn nhất của Mỹ sẽ thúc đẩy các công nghệ năng lượng sạch

    Khám phá khoa học mở về muối chloride lớn nhất của Mỹ sẽ thúc đẩy các công nghệ năng lượng sạch

    Hệ thống Cơ sở Giảm thiểu Rủi ro Công nghệ Muối, hay FASTR, sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu thế hệ năng lượng mặt trời tập trung tiếp theo. Ảnh: Kevin Robb/ORNL

    America's largest open-science chloride salt loop will accelerate clean energy technologies
    Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã bắt đầu vận hành một hệ thống độc đáo được thiết kế để cho phép thực hiện nhiều thử nghiệm nhằm mô tả hiệu suất của chất lỏng truyền nhiệt tiên tiến dành cho năng lượng tái tạo.

    Được gọi là Cơ sở Giảm thiểu Rủi ro Công nghệ Muối, hay FASTR, hoạt động đầu tiên của hệ thống đã đánh giá khả năng sử dụng hỗn hợp công nghệ muối nóng chảy dựa trên magie, kali và natri clorua cho năng lượng mặt trời.

    FASTR là vòng lặp đầu tiên thuộc loại này đang hoạt động, được thiết kế để nghiên cứu các muối clorua có khả năng ăn mòn trong môi trường chảy. Bằng chứng về hoạt động ổn định và hiệu suất tổng thể có thể làm tăng hiệu quả và khả năng cạnh tranh kinh tế của thế hệ tiếp theo của năng lượng mặt trời tập trung, hay Gen3 CSP. Muối clorua cũng là một chất lỏng truyền nhiệt rẻ tiền độc đáo có thể được sử dụng trực tiếp để lưu trữ năng lượng nhiệt.

    Các nhà máy CSP của tháp điện thu thập và lưu trữ năng lượng bằng cách sử dụng các trường gương tập trung ánh sáng mặt trời vào bộ thu trên đỉnh tháp, cung cấp năng lượng cho chất lỏng truyền nhiệt. Những tháp điện này có truyền thống sử dụng hơi nước hoặc muối nitrat để truyền năng lượng và điều khiển các chu kỳ năng lượng để phát điện.

    Các nhà khoa học của ORNL đang sử dụng FASTR—chính thức bắt đầu hoạt động theo dòng chảy vào tháng 12 năm 2022—để nghiên cứu tính khả thi của một phương pháp mới sử dụng muối clorua nóng chảy làm chất lỏng truyền nhiệt và lưu trữ năng lượng ở nhiệt độ cao. Cơ sở này sử dụng hỗn hợp natri clorua, kali clorua và magie clorua, một hỗn hợp tiết kiệm chi phí với điểm nóng chảy thấp và các đặc tính vật lý nhiệt thuận lợi.

    "Vòng thử nghiệm muối sẽ cho phép nghiên cứu cần thiết để biến công nghệ này thành hiện thực", Kevin Robb, trưởng nhóm Phát triển Hệ thống Năng lượng thuộc Bộ phận Chu trình Nhiên liệu và Năng lượng Hạt nhân của ORNL cho biết. Robb nói: “Lễ khánh thành của FASTR đánh dấu nỗ lực kéo dài gần 5 năm bao gồm thiết kế, xây dựng và vận hành cơ sở nghiên cứu khoa học mở bơm muối clorua nóng chảy lớn nhất ở Hoa Kỳ và có thể là trên toàn thế giới.

    Một con đường phía trước
    Ngay từ đầu trong sáng kiến CSP Gen3, DOE đã xác định muối clorua nóng chảy là cơ hội hàng đầu để kích hoạt nhiệt độ nhà máy điện lớn hơn 1300°F. Các nhà nghiên cứu đã xem xét kỹ lưỡng khoa học ăn mòn của muối clorua cũng như thiết kế thành phần. Một lỗ hổng quan trọng tồn tại trong việc chứng minh các nghiên cứu khoa học cơ bản có thể được mở rộng thành một hệ thống thử nghiệm muối nóng chảy.

    Để đáp ứng nhu cầu này, Văn phòng Công nghệ Năng lượng Mặt trời thuộc Văn phòng Hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo của DOE đã tài trợ cho sự phát triển của FASTR để phục vụ như một cơ sở thử nghiệm nhiệt độ cao, khoa học mở. Kiến thức thu được từ các hoạt động của cơ sở này cuối cùng có thể đưa vào tích hợp đường dẫn chất lỏng Gen3 CSP lớn hơn.

    Để xây dựng FASTR, các nhà khoa học đã dựa trên kinh nghiệm của họ khi phát triển tiền thân của nó, vòng lặp muối florua của ORNL, hay LSTL, dẫn đến một số tiến bộ công nghệ. FASTR có kích thước gấp đôi LSTL, cao gần 23 feet với đường ống 2 inch. Nó cũng tăng gấp đôi LSTL về công suất và tốc độ dòng chảy. Hệ thống tinh chế mở rộng quy mô của FASTR có thể xử lý các lô muối nặng 200 kg mỗi lần. Thử nghiệm được thực hiện trong FASTR có thể đạt đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối đa của LSTL là 1.328°.

    Các nhà nghiên cứu đã xác định một số chiến dịch thử nghiệm có tác động lớn, bao gồm giám sát và kiểm soát ăn mòn, trình diễn cảm biến tạp chất oxy và thử nghiệm hiệu suất của các thành phần chính. Ngoài ra còn có kế hoạch thử nghiệm các cảm biến mới trong môi trường muối chảy, phối hợp với ngành công nghiệp.

    Robb nói: “Với một công ty khởi nghiệp thành công, chắc chắn sẽ có những hiểu biết và bài học mới được rút ra ở phía trước.

    Nhìn chung, cơ sở nghiên cứu của FASTR đã đóng góp đáng kể vào mục tiêu của DOE EERE trong việc giảm thiểu rủi ro và thúc đẩy công nghệ năng lượng mặt trời tập trung, cũng như thúc đẩy sự phát triển của chất lỏng nóng chảy dựa trên clorua làm chất lỏng truyền nhiệt thế hệ tiếp theo.

    Zalo
    Hotline