Zliatiny na báze niklu a nehrdzavejúce ocele obsahujúce nikel hrajú kľúčovú úlohu v novom type obnoviteľnej energie nazývanej solárna tepelná energia alebo koncentrovaná solárna energia (CSP).
Použitie týchto materiálov umožnilo priemyslu prekonať výzvy v technológii prenosu tepla a skladovania a pri projektoch s projektovou životnosťou 40 rokov alebo viac môže pomôcť znížiť degradáciu materiálu alebo náklady na výmenu.
Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry (IEO 2017) medzi rokmi 2015 a 2040 porastie spotreba obnoviteľnej energie (vrátane CSP) ročne o 2,3 percenta. V súčasnosti je na svete viac ako 40 solárnych tepelných elektrární a viac ako 20 takýchto elektrární je v štádiu plánovania alebo výstavby. Zvyknú sa nachádzať v oblastiach s vysokým slnečným žiarením, ako je Španielsko, India, Južná Afrika, Čína, Čile, Austrália, Stredný východ a severná Afrika (MENA) a juh Spojených štátov.
Ukážkové elektrárne CSP boli v prevádzke už v 80. rokoch. Odvtedy sa dosiahol veľký pokrok v získavaní a skladovaní energie. Solárna veža je novo vyvinutá koncentračná technológia, v ktorej sa ako teplonosná kvapalina používa roztavená soľ. Teplota topenia dusičnanovej zmesi je všeobecne 130 stupňov (268 stupňov F) alebo vyššia. Zostávajú v kvapalnej forme v izolovaných skladovacích nádržiach pri teplotách 288 stupňov (550 stupňov F). Tekutá soľ sa potom čerpá potrubím do solárneho prijímača a zahrieva sa koncentrovaným žiarením na teploty až 566 stupňov (1 050 stupňov F). Kvapalina s vysokou teplotou sa potom privádza do zásobníka s vysokou teplotou. Vysokoteplotný zásobník je tiež izolovaný a dokáže dlhodobo uchovávať tepelnú energiu.
Thermal Electricity Storage (TES) sa používa na kompenzáciu zmien dopytu a podmienok prostredia. Roztavená soľ sa podľa potreby čerpá do parného generátora na výrobu pary na pohon konvenčných turbín a generátorov. TES má jedinečné výhody oproti iným rozsiahlym obnoviteľným zdrojom energie a v niektorých prípadoch dokonca nevyžaduje záložné palivo na výrobu energie. V lete 2013 systém veží s roztavenou soľou v Španielsku vyrábal nepretržitú elektrickú energiu 24 hodín denne počas 36 dní – vôbec prvýkrát.
Jednou z takýchto elektrární v prevádzke je Crescent Dunes. Nachádza sa v Tonopah, Nevada, v púšti severne od Las Vegas, má čistú výrobnú kapacitu 110 megawattov a TES čas 10 hodín. To znamená, že elektráreň môže vyrábať elektrickú energiu na plný výkon až 10 hodín počas špičiek. Viac ako 10000 heliostatov odráža slnečné svetlo a koncentruje energiu do prijímača na vrchole 200-metrovej (640-stopy) veže. Každý heliostat pozostáva z malých zrkadiel s celkovou plochou 115,7 metrov štvorcových (1 245 štvorcových stôp). Celková plocha zberu svetla presahuje 1,2 milióna štvorcových metrov (12 miliónov štvorcových stôp). Od svojho komerčného spustenia v roku 2015 vyrobila spoločnosť Crescent Dunes viac ako 173 gigawattov elektriny, čo je dostatočné množstvo na uspokojenie maximálneho dopytu po elektrine odhadovaných 75{17}} domácností. Solárne veže a CSP s roztavenou soľou tvoria konštrukčný základ pre nové plánované projekty v Južnej Afrike, Austrálii a Nevade. Projekt Redstone s výkonom 100 MW v Južnej Afrike pokryje špičkový dopyt po elektrine približne 200{20}} domácností s TES časom 12 hodín. Veľký nový projekt v Nevade má 10 solárnych veží s výrobnou kapacitou 2 gigawatty (2,000 megawatty).
Použitienehrdzavejúca oceľazliatiny nikluumožnil vysokoteplotné systémy, kde bola manipulácia s roztavenými soľami predtým výzvou. Dizajnéri a inžinieri začali vyrábať elektrónky prijímača zo zliatin na báze niklu, ako sú UNS N06617, N06625 a N06230, pretože potrebovali udržať pevnosť pri vysokej teplote po dlhšiu dobu --, čo je vlastnosť známa ako odolnosť proti tečeniu. Tieto zliatiny sú stabilné pri prevádzkových teplotách hlavne kvôli vysokému obsahu niklu a odolnosti voči oxidácii.
Nerezová oceľ typu 347H (S34709) sa používa pre vysokoteplotné skladovacie nádrže.
K roku 2016 dosiahol celkový inštalovaný výkon CSP celosvetovo 4 815 MW. V roku 2017 malo Španielsko v prevádzke 2 300 MW inštalovaného výkonu, čo je takmer polovica celosvetového počtu. Spojené štáty americké majú inštalovaný výkon 1 740 MW a majú dva najväčšie projekty na svete: solárnu elektráreň Avenpa (392 MW) a solárny projekt Mojave (354 MW).
Crescent Dunes, ktorý sa nachádza v púšti severne od Las Vegas, Nevada, má čistú kapacitu výroby energie 110 megawattov a TES čas 10 hodín. To znamená, že elektráreň môže vyrábať elektrickú energiu na plný výkon až 10 hodín počas špičiek.
Technológia koncentrácie solárnych veží
1. Slnečné svetlo sa sústreďuje cez veľké pole heliostatov a odráža sa do prijímača na vrchole 195-metrovej (640-}stopy) veže; 2. Tekutá soľ zo studenej soľnej nádrže sa čerpá do prijímača a zahrieva sa na 566 stupňov (1050 stupňov F); 3. Zohriata soľ v prijímači je uložená v zásobníku horúcej soli; 4. Horúca soľ sa čerpá do zásobníka horúcej soli cez parný generátor, aby sa vytvorila para, ktorá poháňa parnú turbínu na výrobu elektriny; 5. Studená soľ s teplotou 288 stupňov (550 stupňov F) prúdi späť do nádrže na studenú soľ; 6. Skondenzovaná para z parnej turbíny sa opakovane recykluje.
