Сплавите на основата на никел и неръждаемите стомани, съдържащи никел, играят ключова роля в нов тип възобновяема енергия, наречена слънчева топлинна енергия или концентрирана слънчева енергия (CSP).
Използването на тези материали позволи на индустрията да преодолее предизвикателствата в технологиите за пренос и съхранение на топлина и, за проекти с проектен живот от 40 години или повече, може да помогне за намаляване на разграждането на материала или разходите за подмяна.
Според Международната агенция по енергетика (IEO 2017) между 2015 г. и 2040 г. потреблението на възобновяема енергия (включително CSP) ще нараства с годишен темп от 2,3 процента. В момента има повече от 40 слънчеви топлоелектрически централи по света, а повече от 20 такива централи са в етап на планиране или изграждане. Те обикновено се намират в райони с висока слънчева радиация, като Испания, Индия, Южна Африка, Китай, Чили, Австралия, Близкия изток и Северна Африка (MENA) и южната част на Съединените щати.
Демонстрационните електроцентрали CSP са били в експлоатация още през 80-те години. Оттогава е постигнат голям напредък в събирането и съхранението на енергия. Слънчевата кула е новоразработена технология за концентриране, при която разтопената сол се използва като топлопреносна течност. Температурата на топене на нитратната смес обикновено е 130 градуса (268 градуса F) или по-висока. Те остават в течна форма в изолирани резервоари за съхранение при температури от 288 градуса (550 градуса F). След това течната сол се изпомпва през тръба в слънчев приемник и се нагрява чрез концентрирана радиация до температури до 566 градуса (1050 градуса F). След това течността с висока температура се подава в резервоар за съхранение с висока температура. Резервоарът за съхранение при висока температура също е изолиран и може да съхранява топлинна енергия за дълго време.
Термалното съхранение на електроенергия (TES) се използва за компенсиране на промените в търсенето и условията на околната среда. Разтопената сол се изпомпва в парогенератор, колкото е необходимо, за да се генерира пара за задвижване на конвенционални турбини и генератори. ТЕС има уникални предимства пред други широкомащабни възобновяеми енергийни източници и в някои случаи дори не изисква резервно гориво за производство на електроенергия. През лятото на 2013 г. система от кули с разтопена сол в Испания произвежда непрекъснато електричество 24 часа в денонощието в продължение на 36 дни – за първи път в историята.
Crescent Dunes е една такава работеща електроцентрала. Разположен в Тонопа, Невада, в пустинята на север от Лас Вегас, той има нетен производствен капацитет от 110 мегавата и TES време от 10 часа. Това означава, че електроцентралата може да генерира електричество при пълен капацитет до 10 часа по време на периоди на пиково търсене. Повече от 10000 хелиостата отразяват слънчевата светлина и концентрират енергията в приемник на върха на 200-метрова (640-футова) кула. Всеки хелиостат се състои от малки огледала с обща площ от 115,7 квадратни метра (1245 квадратни фута). Общата площ за събиране на светлина надхвърля 1,2 милиона квадратни метра (12 милиона квадратни фута). От пускането си в търговската мрежа през 2015 г., Crescent Dunes е генерирал повече от 173 гигавата електроенергия, достатъчно, за да посрещне пиковото търсене на електроенергия от около 75000 домове. Слънчевите кули и CSP с разтопена сол формират проектната основа за нови планирани проекти в Южна Африка, Австралия и Невада. Проектът Redstone с мощност 100 MW в Южна Африка ще отговори на пиковото търсене на електроенергия от около 200 000 домакинства с TES време от 12 часа. Масов нов проект в Невада има 10 слънчеви кули с генериращ капацитет от 2 гигавата (2, 000 мегавата).
Използването нанеръждаема стоманаиникелови сплавинаправи възможни високотемпературни системи, където работата с разтопени соли преди беше предизвикателство. Дизайнерите и инженерите започнаха да правят приемни тръби от сплави на основата на никел като UNS N06617, N06625 и N06230, защото трябваше да поддържат устойчивост при висока температура за продължителни периоди от време -- свойство, известно като устойчивост на пълзене. Тези сплави са стабилни при работни температури главно поради високото си съдържание на никел и устойчивостта им на окисление.
Неръждаема стомана тип 347H (S34709) се използва за високотемпературни резервоари за съхранение.
Към 2016 г. общата инсталирана мощност на CSP в световен мащаб достигна 4815 MW. През 2017 г. Испания имаше 2300 MW инсталирана мощност в експлоатация, почти половината от общата в света. Съединените щати имат инсталиран капацитет от 1740 MW и имат два от най-големите проекти в света: слънчевата електроцентрала Avenpa (392 MW) и слънчевият проект Mojave (354 MW).
Crescent Dunes, разположен в пустинята на север от Лас Вегас, Невада, има нетен капацитет за генериране на електроенергия от 110 мегавата и TES време от 10 часа. Това означава, че електроцентралата може да генерира електричество при пълен капацитет до 10 часа по време на периоди на пиково търсене.
Технология за концентриране на слънчеви кули
1. Слънчевата светлина се концентрира през голямо поле от хелиостати и се отразява към приемник на върха на кула от 195- метра (640- фута); 2. Течната сол от резервоара за студена сол се изпомпва в приемника и се нагрява до 566 градуса (1050 градуса F); 3. Нагрятата сол в приемника се съхранява в резервоар за гореща сол; 4. Горещата сол се изпомпва в резервоара за гореща сол през парогенератора, за да се образува пара, която задвижва парната турбина за генериране на електричество; 5. Студената сол при 288 градуса (550 градуса F) се връща обратно към резервоара за студена сол; 6. Кондензираната пара от парната турбина се рециклира многократно.
