Paduan berbasis nikel dan baja tahan karat yang mengandung nikel memainkan peran kunci dalam jenis energi terbarukan baru yang disebut tenaga panas matahari atau tenaga surya terkonsentrasi (CSP).
Penggunaan material ini telah memungkinkan industri untuk mengatasi tantangan dalam transfer panas dan teknologi penyimpanan dan, untuk proyek dengan umur desain 40 tahun atau lebih, dapat membantu mengurangi degradasi material atau biaya penggantian.
Menurut Badan Energi Internasional (IEO 2017), antara tahun 2015 dan 2040, konsumsi energi terbarukan (termasuk CSP) akan tumbuh pada tingkat tahunan sebesar 2,3 persen . Saat ini terdapat lebih dari 40 pembangkit listrik tenaga panas matahari di seluruh dunia, dan lebih dari 20 pembangkit tersebut sedang dalam tahap perencanaan atau konstruksi. Mereka cenderung berada di daerah dengan radiasi matahari tinggi, seperti Spanyol, India, Afrika Selatan, Cina, Chili, Australia, Timur Tengah dan Afrika Utara (MENA) dan Amerika Serikat bagian selatan.
Demonstrasi pembangkit listrik CSP telah beroperasi pada awal tahun 1980-an. Sejak itu, banyak kemajuan telah dicapai dalam pemanenan dan penyimpanan energi. Menara surya adalah teknologi pemekatan yang baru dikembangkan di mana garam cair digunakan sebagai fluida perpindahan panas. Suhu leleh campuran nitrat umumnya 130 derajat (268 derajat F) atau lebih. Mereka tetap dalam bentuk cair dalam tangki penyimpanan terisolasi pada suhu 288 derajat (550 derajat F). Garam cair kemudian dipompa melalui pipa ke penerima surya dan dipanaskan dengan radiasi terkonsentrasi hingga suhu setinggi 566 derajat (1.050 derajat F). Cairan suhu tinggi kemudian dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan suhu tinggi. Tangki penyimpanan suhu tinggi juga terisolasi dan dapat menyimpan energi panas untuk waktu yang lama.
Penyimpanan Listrik Termal (TES) digunakan untuk mengkompensasi perubahan permintaan dan kondisi lingkungan. Garam cair dipompa ke generator uap sesuai kebutuhan untuk menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin dan generator konvensional. TES memiliki keunggulan unik dibandingkan sumber energi terbarukan skala besar lainnya, dan dalam beberapa kasus bahkan tidak memerlukan bahan bakar pembangkit listrik cadangan. Pada musim panas 2013, sistem menara garam cair di Spanyol menghasilkan listrik terus menerus 24 jam sehari selama 36 hari - pertama kalinya.
Crescent Dunes adalah salah satu pembangkit listrik yang beroperasi. Terletak di Tonopah, Nevada, di gurun utara Las Vegas, ia memiliki kapasitas pembangkitan bersih 110 megawatt dan waktu TES 10 jam. Ini berarti bahwa pembangkit listrik dapat menghasilkan listrik dengan kapasitas penuh hingga 10 jam selama periode permintaan puncak. Lebih dari 10,000 heliostat memantulkan sinar matahari dan memusatkan energi pada penerima di atas menara setinggi 200-meter (640-kaki). Setiap heliostat terdiri dari cermin kecil dengan luas total 115,7 meter persegi (1.245 kaki persegi). Total area pengumpulan cahaya melebihi 1,2 juta meter persegi (12 juta kaki persegi). Sejak diluncurkan secara komersial pada tahun 2015, Crescent Dunes telah menghasilkan lebih dari 173 gigawatt listrik, cukup untuk memenuhi permintaan listrik puncak dari sekitar 75,000 rumah. Menara surya dan CSP garam cair membentuk dasar desain untuk proyek baru yang direncanakan di Afrika Selatan, Australia, dan Nevada. Proyek Redstone 100 MW di Afrika Selatan akan memenuhi permintaan listrik puncak sekitar 200,000 rumah tangga dengan waktu TES 12 jam. Sebuah proyek besar baru di Nevada memiliki 10 menara surya dengan kapasitas pembangkit 2 gigawatt (2,000 megawatt).
penggunaanbesi tahan karatdanpaduan nikeltelah memungkinkan sistem suhu tinggi, di mana penanganan garam cair sebelumnya merupakan tantangan. Desainer dan insinyur mulai membuat tabung penerima dari paduan berbasis nikel seperti UNS N06617, N06625 dan N06230 karena mereka perlu mempertahankan kekuatan suhu tinggi untuk waktu yang lama -- sifat yang dikenal sebagai ketahanan mulur. Paduan ini stabil pada suhu operasi terutama karena kandungan nikelnya yang tinggi dan ketahanannya terhadap oksidasi.
Baja tahan karat tipe 347H (S34709) digunakan untuk tangki penyimpanan suhu tinggi.
Pada 2016, total kapasitas terpasang CSP di seluruh dunia mencapai 4.815 MW. Pada tahun 2017, Spanyol memiliki 2.300 MW kapasitas terpasang yang beroperasi, hampir setengah dari total dunia. Amerika Serikat memiliki kapasitas terpasang 1.740 MW dan memiliki dua proyek terbesar di dunia: Pembangkit Listrik Tenaga Surya Avenpa (392 MW) dan Proyek Tenaga Surya Mojave (354 MW).
Crescent Dunes, terletak di gurun utara Las Vegas, Nevada, memiliki kapasitas pembangkit listrik bersih 110 megawatt dan waktu TES 10 jam. Ini berarti bahwa pembangkit listrik dapat menghasilkan listrik dengan kapasitas penuh hingga 10 jam selama periode permintaan puncak.
Teknologi pemusatan menara surya
1. Sinar matahari terkonsentrasi melalui bidang besar heliostat dan dipantulkan ke penerima di puncak menara setinggi 195-meter (640-kaki); 2. Garam cair dari tangki garam dingin dipompa ke penerima dan dipanaskan hingga 566 derajat (1050 derajat F); 3. Garam yang dipanaskan di penerima disimpan dalam tangki garam panas; 4. Garam panas dipompa ke tangki garam panas melalui generator uap untuk membentuk uap, yang menggerakkan turbin uap untuk menghasilkan listrik; 5. Garam dingin pada 288 derajat (550 derajat F) mengalir kembali ke tangki garam dingin; 6. Uap yang terkondensasi dari turbin uap didaur ulang berulang kali.
