โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักและสแตนเลสที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบสำคัญในพลังงานหมุนเวียนรูปแบบใหม่ที่เรียกว่าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์หรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้น (CSP)
การใช้วัสดุเหล่านี้ช่วยให้อุตสาหกรรมสามารถเอาชนะความท้าทายในด้านเทคโนโลยีการถ่ายเทความร้อนและการจัดเก็บ และสำหรับโครงการที่มีอายุการออกแบบ 40 ปีขึ้นไป สามารถช่วยลดการเสื่อมสภาพของวัสดุหรือต้นทุนในการเปลี่ยนทดแทนได้
จากข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEO 2017) ระหว่างปี 2015 ถึง 2040 การใช้พลังงานหมุนเวียน (รวมถึง CSP) จะเพิ่มขึ้นในอัตราร้อยละ 2.3 ต่อปี ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์มากกว่า 40 แห่งทั่วโลก และโรงงานดังกล่าวมากกว่า 20 แห่งอยู่ในขั้นตอนการวางแผนหรือการก่อสร้าง พวกเขามักจะตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีการฉายรังสีดวงอาทิตย์สูง เช่น สเปน อินเดีย แอฟริกาใต้ จีน ชิลี ออสเตรเลีย ตะวันออกกลาง และแอฟริกาเหนือ (MENA) และทางตอนใต้ของสหรัฐอเมริกา
โรงไฟฟ้าสาธิต CSP เปิดดำเนินการตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1980 ตั้งแต่นั้นมา มีความก้าวหน้าอย่างมากในการเก็บเกี่ยวและจัดเก็บพลังงาน หอสุริยะเป็นเทคโนโลยีการมุ่งเน้นที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งใช้เกลือหลอมเหลวเป็นของเหลวถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิหลอมเหลวของส่วนผสมไนเตรตโดยทั่วไปคือ 130 องศา (268 องศาฟาเรนไฮต์) หรือสูงกว่า พวกเขายังคงอยู่ในรูปของเหลวในถังเก็บฉนวนที่อุณหภูมิ 288 องศา (550 องศาฟาเรนไฮต์) จากนั้นเกลือเหลวจะถูกสูบผ่านท่อไปยังเครื่องรับแสงอาทิตย์และให้ความร้อนโดยการแผ่รังสีเข้มข้นจนถึงอุณหภูมิที่สูงถึง 566 องศา (1,050 องศาฟาเรนไฮต์) ของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงจะถูกป้อนเข้าไปในถังเก็บที่มีอุณหภูมิสูง ถังเก็บอุณหภูมิสูงยังเป็นฉนวนและสามารถเก็บพลังงานความร้อนได้เป็นเวลานาน
Thermal Electricity Storage (TES) ใช้เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุปสงค์และสภาพแวดล้อม เกลือหลอมเหลวจะถูกสูบเข้าไปในเครื่องกำเนิดไอน้ำตามความจำเป็นเพื่อสร้างไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไป TES มีข้อได้เปรียบเหนือแหล่งพลังงานหมุนเวียนขนาดใหญ่อื่นๆ และในบางกรณีก็ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงในการผลิตพลังงานสำรองด้วยซ้ำ ในฤดูร้อนปี 2013 ระบบหอเกลือหลอมเหลวในสเปนผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงต่อวันเป็นเวลา 36 วัน ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เคยมีมา
Crescent Dunes เป็นหนึ่งในโรงไฟฟ้าดังกล่าว ตั้งอยู่ใน Tonopah รัฐเนวาดา ในทะเลทรายทางตอนเหนือของลาสเวกัส มีกำลังการผลิตสุทธิ 110 เมกะวัตต์และเวลา TES 10 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าโรงไฟฟ้าสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างเต็มประสิทธิภาพนานถึง 10 ชั่วโมงในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด ฮีลิโอสแตทมากกว่า 10,000 สะท้อนแสงอาทิตย์และรวมพลังงานไว้ที่เครื่องรับบนยอดหอคอย 200-เมตร (640-ฟุต) เฮลิโอสแตทแต่ละอันประกอบด้วยกระจกบานเล็กที่มีพื้นที่รวม 115.7 ตารางเมตร (1,245 ตารางฟุต) พื้นที่เก็บแสงรวมเกิน 1.2 ล้านตารางเมตร (12 ล้านตารางฟุต) นับตั้งแต่เปิดตัวเชิงพาณิชย์ในปี 2558 Crescent Dunes ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าไปแล้วมากกว่า 173 กิกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอต่อความต้องการไฟฟ้าสูงสุดของบ้านเรือนประมาณ 75,000 หลัง หอคอยพลังงานแสงอาทิตย์และ CSP ที่หลอมละลายเป็นพื้นฐานการออกแบบสำหรับโครงการใหม่ที่วางแผนไว้ในแอฟริกาใต้ ออสเตรเลีย และเนวาดา โครงการ Redstone ขนาด 100 เมกะวัตต์ในแอฟริกาใต้จะตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 200,000 ครัวเรือนโดยใช้เวลา TES 12 ชั่วโมง โครงการใหม่ขนาดใหญ่ในเนวาดามีหอพลังงานแสงอาทิตย์ 10 แห่งที่มีกำลังการผลิต 2 กิกะวัตต์ (2,000 เมกะวัตต์)
การใช้สแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลได้ทำให้ระบบที่มีอุณหภูมิสูงเป็นไปได้ ซึ่งการจัดการเกลือที่หลอมเหลวเป็นสิ่งที่ท้าทายก่อนหน้านี้ นักออกแบบและวิศวกรเริ่มสร้างหลอดรับสัญญาณจากโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก เช่น UNS N06617, N06625 และ N06230 เนื่องจากต้องรักษาความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเป็นระยะเวลานาน -- ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าการต้านทานการคืบ โลหะผสมเหล่านี้มีความเสถียรที่อุณหภูมิการทำงานส่วนใหญ่เนื่องจากมีนิกเกิลสูงและทนต่อการเกิดออกซิเดชัน
เหล็กกล้าไร้สนิม Type 347H (S34709) ใช้สำหรับถังเก็บอุณหภูมิสูง
ณ ปี 2559 กำลังการผลิตติดตั้งรวมของ CSP ทั่วโลกอยู่ที่ 4,815 เมกะวัตต์ ในปี 2560 สเปนมีกำลังการผลิตติดตั้ง 2,300 เมกะวัตต์ ซึ่งคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของโลก สหรัฐอเมริกามีกำลังการผลิตติดตั้ง 1,740 เมกะวัตต์และมีโครงการที่ใหญ่ที่สุดในโลกสองโครงการ: สถานีพลังงานแสงอาทิตย์ Avenpa (392 MW) และโครงการ Mojave Solar (354 MW)
Crescent Dunes ตั้งอยู่ในทะเลทรายทางเหนือของลาสเวกัส รัฐเนวาดา มีกำลังการผลิตไฟฟ้าสุทธิ 110 เมกะวัตต์ และเวลา TES 10 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าโรงไฟฟ้าสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างเต็มประสิทธิภาพนานถึง 10 ชั่วโมงในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด
เทคโนโลยีการรวมศูนย์พลังงานแสงอาทิตย์
1. แสงแดดกระจุกตัวผ่านทุ่งเฮลิโอสแตตขนาดใหญ่ และสะท้อนไปยังเครื่องรับที่ยอดหอคอย 195-เมตร (640-ฟุต) 2. เกลือเหลวจากถังเกลือเย็นถูกสูบเข้าไปในเครื่องรับและทำให้ร้อนถึง 566 องศา (1050 องศาฟาเรนไฮต์) 3. เกลืออุ่นในเครื่องรับถูกเก็บไว้ในถังเกลือร้อน 4. เกลือร้อนถูกสูบเข้าไปในถังเกลือร้อนผ่านเครื่องกำเนิดไอน้ำเพื่อสร้างไอน้ำ ซึ่งขับเคลื่อนกังหันไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า 5. เกลือเย็นที่อุณหภูมิ 288 องศา (550 องศาฟาเรนไฮต์) ไหลกลับเข้าถังเกลือเย็น 6. ไอน้ำควบแน่นจากกังหันไอน้ำถูกรีไซเคิลซ้ำแล้วซ้ำอีก
