Nikkelipohjaisilla seoksilla ja nikkeliä sisältävillä ruostumattomilla teräksillä on keskeinen rooli uudentyyppisessä uusiutuvassa energiassa, jota kutsutaan aurinkolämpövoimaksi tai keskitetyksi aurinkovoimaksi (CSP).
Näiden materiaalien käyttö on antanut teollisuudelle mahdollisuuden voittaa lämmönsiirto- ja varastointitekniikan haasteet, ja projekteissa, joiden suunniteltu käyttöikä on vähintään 40 vuotta, se voi auttaa vähentämään materiaalien huononemista tai vaihtokustannuksia.
Kansainvälisen energiajärjestön (IEO 2017) mukaan uusiutuvan energian kulutus (mukaan lukien CSP) kasvaa vuosien 2015 ja 2040 välillä 2,3 prosentin vuosivauhtia. Maailmassa on tällä hetkellä yli 40 aurinkolämpövoimalaitosta, joista yli 20 on suunnittelu- tai rakennusvaiheessa. Ne sijaitsevat yleensä alueilla, joilla on korkea auringonsäteily, kuten Espanjassa, Intiassa, Etelä-Afrikassa, Kiinassa, Chilessä, Australiassa, Lähi-idässä ja Pohjois-Afrikassa (MENA) ja Yhdysvaltojen eteläosissa.
CSP-esittelyvoimalaitokset olivat toiminnassa jo 1980-luvulla. Sen jälkeen energian keräämisessä ja varastoinnissa on edistytty paljon. Aurinkotorni on hiljattain kehitetty rikastustekniikka, jossa lämmönsiirtonesteenä käytetään sulaa suolaa. Nitraattiseoksen sulamislämpötila on yleensä 130 astetta (268 astetta F) tai korkeampi. Ne pysyvät nestemäisessä muodossa eristettyissä varastosäiliöissä 288 asteen (550 asteen F) lämpötiloissa. Nestemäinen suola pumpataan sitten putken kautta aurinkoenergian vastaanottimeen ja kuumennetaan väkevällä säteilyllä jopa 566 asteen (1 050 asteen F) lämpötiloihin. Korkean lämpötilan neste syötetään sitten korkean lämpötilan varastosäiliöön. Korkean lämpötilan varastosäiliö on myös eristetty ja voi varastoida lämpöenergiaa pitkään.
Thermal Electricity Storage (TES) -varastoa käytetään kompensoimaan kysynnän ja ympäristöolosuhteiden muutoksia. Sula suola pumpataan höyrygeneraattoriin tarpeen mukaan höyryn tuottamiseksi tavanomaisten turbiinien ja generaattoreiden käyttämiseksi. TES:llä on ainutlaatuisia etuja muihin suuriin uusiutuviin energialähteisiin verrattuna, eikä se joissain tapauksissa edes vaadi varavoimantuotantopolttoainetta. Kesällä 2013 Espanjassa sulatettu suolatornijärjestelmä tuotti jatkuvaa sähköä 24 tuntia vuorokaudessa 36 päivän ajan – ensimmäistä kertaa koskaan.
Crescent Dunes on yksi tällainen toiminnassa oleva voimalaitos. Se sijaitsee Tonopahissa, Nevadassa, Las Vegasin pohjoispuolella, autiomaassa, ja sen nettotuotantokapasiteetti on 110 megawattia ja TES-aika 10 tuntia. Tämä tarkoittaa, että voimalaitos voi tuottaa sähköä täydellä teholla jopa 10 tuntia kysyntähuippujen aikana. Yli 10,000 heliostaattia heijastavat auringonvaloa ja keskittävät energian vastaanottimeen, joka sijaitsee 200-metrin (640-jalka) tornin päällä. Jokainen heliostaatti koostuu pienistä peileistä, joiden kokonaispinta-ala on 115,7 neliömetriä (1 245 neliöjalkaa). Valonkeräysala on yhteensä yli 1,2 miljoonaa neliömetriä (12 miljoonaa neliöjalkaa). Kaupallisen lanseerauksensa jälkeen vuonna 2015 Crescent Dunes on tuottanut yli 173 gigawattia sähköä, mikä riittää kattamaan arviolta 75,{17}} kodin sähkönhuipun. Aurinkotornit ja sulan suolan CSP:t muodostavat suunnittelun perustan uusille suunnitelluille projekteille Etelä-Afrikassa, Australiassa ja Nevadassa. 100 MW:n Redstone-projekti Etelä-Afrikassa vastaa noin 200000 kotitalouden sähkönhuipputarpeeseen 12 tunnin TES-ajalla. Massiivinen uusi projekti Nevadassa sisältää 10 aurinkotornia, joiden tuotantokapasiteetti on 2 gigawattia (2, 000 megawattia).
Käyttöruostumaton teräsjanikkeliseokseton mahdollistanut korkean lämpötilan järjestelmät, joissa sulan suolan käsittely oli aiemmin haaste. Suunnittelijat ja insinöörit aloittivat vastaanotinputkien valmistamisen nikkelipohjaisista seoksista, kuten UNS N06617, N06625 ja N06230, koska niiden piti säilyttää lujuus korkeissa lämpötiloissa pitkiä aikoja --, mikä tunnetaan virumisenkestävyytenä. Nämä seokset ovat stabiileja käyttölämpötiloissa pääasiassa korkean nikkelipitoisuutensa ja hapettumiskestävyytensä vuoksi.
Tyypin 347H ruostumatonta terästä (S34709) käytetään korkean lämpötilan varastosäiliöissä.
Vuodesta 2016 lähtien CSP-laitteiden asennettu kokonaiskapasiteetti maailmanlaajuisesti oli 4 815 MW. Vuonna 2017 Espanjassa oli käytössä 2 300 MW asennettua kapasiteettia, lähes puolet maailman kokonaiskapasiteetista. Yhdysvaltojen asennettu kapasiteetti on 1 740 MW, ja sillä on kaksi maailman suurinta projektia: Avenpa Solar Power Station (392 MW) ja Mojave Solar Project (354 MW).
Crescent Dunes sijaitsee autiomaassa Las Vegasin pohjoispuolella Nevadassa, ja sen nettovoimantuotantokapasiteetti on 110 megawattia ja TES-aika 10 tuntia. Tämä tarkoittaa, että voimalaitos voi tuottaa sähköä täydellä teholla jopa 10 tuntia kysyntähuippujen aikana.
Aurinkotornien keskitystekniikka
1. Auringonvalo keskittyy suuren heliostaattikentän läpi ja heijastuu 195-metrin (640-jalka) tornin huipulla olevaan vastaanottimeen; 2. Nestemäinen suola kylmästä suolasäiliöstä pumpataan vastaanottimeen ja kuumennetaan 566 asteeseen (1050 astetta F); 3. Vastaanottimessa oleva lämmitetty suola säilytetään kuumassa suolasäiliössä; 4. Kuuma suola pumpataan kuumasuolasäiliöön höyrynkehittimen kautta höyryn muodostamiseksi, joka käyttää höyryturbiinia tuottamaan sähköä; 5. Kylmä suola 288 asteessa (550 astetta F) virtaa takaisin kylmäsuolasäiliöön; 6. Höyryturbiinista kondensoitunutta höyryä kierrätetään toistuvasti.
