德國研發太陽能反應器 CONTISOL，夜間也能用太陽熱能製氫
2018-02-26
太陽能一直是再生能源中最受歡迎的產業，但不論是太陽能光伏還是（CSP），這些設備在夜間就無法起任何作用，需要加裝儲能系統或是關閉太陽能設施，但強制關閉太陽能聚光系統將會對設備造成損害，加裝儲能系統又意味著更花錢。
而為了解決此問題，德國航太中心（DLR）的科學家研發一個名為 CONTISOL 的太陽能反應器，該設計還包含太陽能儲熱機器，讓系統日夜都可以運行。
有別於太陽光伏利用光電轉換來發電，聚光式太陽能是透過數以萬計的鏡子來聚集太陽光，藉由太陽熱能來進行化學反應，並把熱能轉移至水中產生蒸氣，用於蓄熱、水分解製氫或是用蒸氣來驅動發電機。反應器的溫度會在日間輕鬆達到 800°C 至 900°C，但溫度會在晚上逐漸冷卻，還要在早晨的時候預熱，浪費時間與熱能。
而德國科學家則希望透過 CONTISOL 來解此問題。在設計概念中，日間利用太陽來加熱兩個充氣腔（Chamber），一個用來將熱空氣輸送到反應器中，進行化學反應並產生氫氣；另一個氣腔則會被加熱至超過 1,000°C，用來儲存熱能並在夜間取出，讓反應器在無日照時也能使用。
CONTISOL 論文主要作者 Justin Lapp 表示，聚光太陽能容易受到天氣、雲量的影響，在晚上也不能有所作為，因此 CONTISOL 的設計概念就是將兩個反應器組合在一起，一個是直接將陽光用於化學反應，另一個是儲存熱能，兩者相互替換。
為了測試該系統，德國航太中心利用氙氣燈來模擬太陽熱能，而該機器可以在 850°C 的溫度運行並擁有 5 kW 的功率。雖然產生的電量相當低，但這項測試與研究目標是反應器的可行性，並希望在為來可用於商業用途。
CONTISOL 成功解決了聚光太陽能「夜間無用處」缺點以及熱化學（Thermochemistry）的溫度限制，像是核反應爐就無法溫度如此高的情況下有效運行。而這項反應器也是透過太陽能而非核能來運作，並可在 1,500℃ 的溫度下製氫。而充氣腔中的空氣是由外面抽取，有效的利用外界的空氣，則能讓反應器更加便宜與穩定。Lapp 指出，空氣冷卻後也可以直接排出，化學結構在高溫下也不會改變。
太陽能是備受看好的綠能產業之一，因此確保太陽能的效率與可用性是各個再生能源廠商的關鍵挑戰。德國目標於 2050 年達到 100% 再生能源供電，並在過去兩年內在綠能發展投入 2,000 億美元，目前其太陽光電的裝置容量為歐洲第一，持續開發太陽能產業將對其再生能源發展大有裨益。
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：德國航太中心）
◎資料來源：科技新報
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