Uz niķeļa bāzes izgatavotiem sakausējumiem un niķeli saturošiem nerūsējošajiem tēraudiem ir galvenā loma jaunā atjaunojamās enerģijas veidā, ko sauc par saules siltumenerģiju vai koncentrētu saules enerģiju (CSP).
Šo materiālu izmantošana ir ļāvusi nozarei pārvarēt problēmas siltuma pārneses un uzglabāšanas tehnoloģijā, un projektiem, kuru projektētais kalpošanas laiks ir 40 gadi vai ilgāk, var palīdzēt samazināt materiālu degradācijas vai nomaiņas izmaksas.
Saskaņā ar Starptautiskās Enerģētikas aģentūras (IEO 2017) datiem, no 2015. līdz 2040. gadam atjaunojamās enerģijas patēriņš (tostarp CSP) pieaugs par 2,3 procentiem gadā. Šobrīd pasaulē ir vairāk nekā 40 saules termoelektrostaciju, un vairāk nekā 20 šādas stacijas ir plānošanas vai būvniecības stadijā. Tie parasti atrodas apgabalos ar augstu saules starojumu, piemēram, Spānijā, Indijā, Dienvidāfrikā, Ķīnā, Čīlē, Austrālijā, Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā (MENA) un ASV dienvidos.
Demonstrācijas CSP spēkstacijas darbojās jau 1980. gados. Kopš tā laika ir panākts liels progress enerģijas ieguvē un uzglabāšanā. Saules tornis ir jaunizstrādāta koncentrēšanas tehnoloģija, kurā kā siltuma pārneses šķidrumu izmanto izkausētu sāli. Nitrātu maisījuma kušanas temperatūra parasti ir 130 grādi (268 grādi F) vai augstāka. Tie paliek šķidrā veidā izolētās uzglabāšanas tvertnēs 288 grādu (550 grādu F) temperatūrā. Pēc tam šķidrais sāls tiek iesūknēts caur cauruli saules uztvērējā un ar koncentrētu starojumu uzkarsēts līdz pat 566 grādiem (1050 grādi F). Augstas temperatūras šķidrums tiek ievadīts augstas temperatūras uzglabāšanas tvertnē. Augstas temperatūras uzglabāšanas tvertne ir arī izolēta un var ilgstoši uzglabāt siltumenerģiju.
Termiskās elektroenerģijas uzglabāšana (TES) tiek izmantota, lai kompensētu pieprasījuma un vides apstākļu izmaiņas. Izkausēto sāli pēc vajadzības iesūknē tvaika ģeneratorā, lai radītu tvaiku, lai darbinātu parastās turbīnas un ģeneratorus. TES ir unikālas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem liela mēroga atjaunojamiem enerģijas avotiem, un dažos gadījumos pat nav nepieciešama rezerves enerģijas ražošanas degviela. 2013. gada vasarā izkausētu sāls torņu sistēma Spānijā ražoja nepārtrauktu elektroenerģiju 24 stundas diennaktī 36 dienas — pirmo reizi.
Crescent Dunes ir viena no šādām spēkstacijām, kas darbojas. Atrodas Tonopah, Nevada, tuksnesī uz ziemeļiem no Lasvegasas, tā neto ražošanas jauda ir 110 megavati un TES laiks ir 10 stundas. Tas nozīmē, ka spēkstacija var saražot elektroenerģiju ar pilnu jaudu līdz pat 10 stundām maksimālā pieprasījuma periodos. Vairāk nekā 10,000 heliostati atstaro saules gaismu un koncentrē enerģiju uztvērējā, kas atrodas 200-metra (640-pēdas) torņa augšpusē. Katrs heliostats sastāv no maziem spoguļiem ar kopējo platību 115,7 kvadrātmetri (1245 kvadrātpēdas). Kopējā gaismas savākšanas platība pārsniedz 1,2 miljonus kvadrātmetru (12 miljonus kvadrātpēdu). Kopš komerciālās palaišanas 2015. gadā uzņēmums Crescent Dunes ir saražojis vairāk nekā 173 gigavatus elektroenerģijas, kas ir pietiekami, lai apmierinātu maksimālo elektroenerģijas pieprasījumu aptuveni 75 000 mājām. Saules torņi un izkausētā sāls CSP veido dizaina pamatu jauniem plānotajiem projektiem Dienvidāfrikā, Austrālijā un Nevadā. 100 MW Redstone projekts Dienvidāfrikā nodrošinās maksimālo elektroenerģijas pieprasījumu aptuveni 200,{20}} mājsaimniecībām ar 12 stundu TES laiku. Milzīgs jauns projekts Nevadā ir 10 saules torņi ar 2 gigavatu (2,000 megavatu) ģenerēšanas jaudu.
Pielietojumsnerūsējošais tēraudsunniķeļa sakausējumiir padarījis iespējamas augstas temperatūras sistēmas, kurās iepriekš bija izaicinājums rīkoties ar izkausētiem sāļiem. Dizaineri un inženieri sāka izgatavot uztvērēja caurules no niķeļa sakausējumiem, piemēram, UNS N06617, N06625 un N06230, jo tiem bija nepieciešams ilgstoši uzturēt augstas temperatūras izturību -- īpašību, kas pazīstama kā šļūdes pretestība. Šie sakausējumi ir stabili darba temperatūrā galvenokārt lielā niķeļa satura un to izturības pret oksidāciju dēļ.
Augstas temperatūras uzglabāšanas tvertnēm tiek izmantots 347H tipa nerūsējošais tērauds (S34709).
2016. gadā CSP kopējā uzstādītā jauda visā pasaulē sasniedza 4815 MW. 2017. gadā Spānijā darbojās 2300 MW uzstādītās jaudas, kas ir gandrīz puse no pasaules kopējās jaudas. ASV uzstādītā jauda ir 1740 MW, un tajā ir divi no lielākajiem projektiem pasaulē: Avenpa saules spēkstacija (392 MW) un Mojave saules projekts (354 MW).
Crescent Dunes, kas atrodas tuksnesī uz ziemeļiem no Lasvegasas, Nevadas štatā, tīrā elektroenerģijas ražošanas jauda ir 110 megavati un TES laiks ir 10 stundas. Tas nozīmē, ka spēkstacija var saražot elektroenerģiju ar pilnu jaudu līdz pat 10 stundām maksimālā pieprasījuma periodos.
Saules torņu koncentrēšanas tehnoloģija
1. Saules gaisma tiek koncentrēta caur lielu heliostatu lauku un atspoguļojas uztvērējā, kas atrodas 195-metra (640-pēdas) torņa augšpusē; 2. Šķidrais sāls no aukstās sāls tvertnes tiek iesūknēts uztvērējā un uzkarsēts līdz 566 grādiem (1050 grādi F); 3. Uztvērējā uzkarsētā sāls tiek uzglabāta karstā sāls tvertnē; 4. Karstais sāls tiek iesūknēts karstā sāls tvertnē caur tvaika ģeneratoru, veidojot tvaiku, kas virza tvaika turbīnu, lai radītu elektroenerģiju; 5. Aukstā sāls 288 grādos (550 °F) plūst atpakaļ uz aukstā sāls tvertni; 6. Kondensētais tvaiks no tvaika turbīnas tiek atkārtoti pārstrādāts.
