ENGIE电力研究中心:轨道镜直接反射太阳光可提高太阳能发电场的产量

通过直接太阳反射 (DSR),全球大型太阳能发电厂的发电量可以大幅提高,这涉及使用巨型轨道镜将阳光重新导向地面现有的太阳能发电场。这是欧洲航天局 SOLARIS 计划预可行性研究的主要结论。作为该联盟的重要合作伙伴,ENGIE 研究与创新公司一直在咨询能源行业的关键利益相关者,以评估该解决方案的可行性并提高其潜力。

欧空局的 SOLARIS 计划旨在从技术、经济和生态角度提高太空太阳能发电 (SBSP) 的可行性。SBSP 涉及通过在太空中捕获大量太阳能供地面使用,太空中的太阳辐射最强烈,而且总是在照耀。欧空局希望在未来几年内降低该技术的风险并开发可行的 SBSP 概念,以便欧洲能够尽快决定是否从 2030 年代起开发和部署它们进行商业运营。

从黄昏到黎明的阳光透过太空中的镜子

一个由Arthur D. Little牵头的财团与 ENGIE Research & Innovation(代表为 Laborelec)、液化空气集团、法国泰雷兹公司和达索航空公司合作,提出了一个有希望的解决方案。它将使用一组发射到低地球轨道 (LEO) 的直射阳光反射 (DSR) 镜子来反射穿过轨道的阳光,并准确地将其重新导向地球,更准确地瞄准现有的大型太阳能发电场。随着地球的旋转,这组镜子将反射的阳光导向一个太阳能发电场,然后再导向下一个太阳能发电场,这意味着这些发电场在黄昏和黎明时分可以像在中午一样接收到阳光。

2023 年的预可行性研究证实,DSR 解决方案在技术上是可行的。该联盟得出的结论是,通过 4000 面轨道镜阵列(每面镜宽 1 公里),全球约 30 个大型太阳能发电场每年可接收高达 60% 的太阳能,而无需对发电厂本身进行基础设施投资。这将在系统 30 年的使用寿命内避免约 8500 兆吨的二氧化碳排放。

通过利益相关者的意见优化解决方案

在预可行性研究过程中,Laborelec 咨询了主要利益相关者,包括太阳能发电场运营商、输电系统运营商和工业最终能源用户,以评估该解决方案的潜力及其获得认可的程度。这使得该联盟能够以多种方式优化解决方案,例如确保太阳能发电场在当地能源消耗高峰时段(通常是每天 06:00-08:00 和 18:00-20:00)获得额外的辐射。

除了向电网注入电力的电厂外,优化解决方案还可以针对生产绿色氢气的太阳能电厂。

到 2024 年中期,ESA 将决定下一步如何研究 SBSP 解决方案。正如 Laborelec 项目经理 Aurélie Durand Morin 所说,拟议的 DSR 解决方案基于成熟的技术:“每个组件都建立在成熟的技术之上。将镜子安全地带入低地球轨道并从那里控制和维护它们并不是什么新鲜事。而且我们对大型太阳能和绿色氢工厂的工作原理和性能了如指掌。”

“当然,还有很多挑战需要解决,尤其是如何部署如此大的镜子结构以及如何将解决方案的总财务和环境成本控制在合理范围内。但我们很高兴能够研究如何以可行的方式将其扩大规模。