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CSPPLAZA光熱發電網訊：Heliogen——這家獲得比爾蓋茨投資支持的初創(chuang)光熱技術(shu)企業(ye)正在快(kuai)速發展，近日(ri)該公(gong)司創(chuang)始人Bill Gross向媒體介紹了市場(chang)拓展計劃，預計今(jin)年將(jiang)把(ba)該技術(shu)應用(yong)于工(gong)業(ye)蒸汽市場(chang)，明年完(wan)成(cheng)與水泥和(he)鋼鐵生產技術(shu)集成(cheng)，2022年前(qian)實現利用(yong)太陽能聚光集熱技術(shu)制氫。

Heliogen自去年11月(yue)份橫空出世，并向外界公布公司聚(ju)光集熱技(ji)術實現(xian)了突破性進(jin)展——商(shang)業(ye)規模(mo)聚(ju)光集熱系統工作溫度超(chao)過1000℃。截(jie)至目(mu)前，已有(you)多(duo)個行(xing)業(ye)的潛在(zai)客(ke)戶主動(dong)與Heliogen密切接觸，部分(fen)合作意向即將達成。

圖：位于美國加州Lancaster的(de)Heliogen定日(ri)鏡(jing)系統(tong)（由(you)400面(mian)單(dan)個面(mian)積(ji)1.5㎡的(de)定日(ri)鏡(jing)組成，地(di)面(mian)覆蓋率33%，總(zong)占地(di)面(mian)積(ji)1800㎡）

據Bill Gross介紹，Heliogen的“商業(ye)化(hua)”意味(wei)著其(qi)較高的工作溫度可與工業(ye)級要求的系統功(gong)率（250至400千瓦）有效結合，而該公司的目(mu)標(biao)是盡(jin)快將可應(ying)用的工業(ye)級系統功(gong)率提高到(dao)1MW到(dao)10MW標(biao)準(zhun)。

“三步走”市場開拓思路

按照Bill Gross計(ji)劃，未來Heliogen技術將逐步先(xian)后應用在工業蒸汽、水泥等加工生(sheng)產、水分離制氫等市(shi)場。

工(gong)業(ye)蒸汽方(fang)面，Bill Gross表示，自去年11月份公開該(gai)技(ji)術(shu)細節(jie)以來，已有(you)(you)超過1000名潛(qian)在(zai)客戶與Heliogen接洽，其中有(you)(you)一些客戶只是想讓太陽能蒸汽用(yong)于一個工(gong)業(ye)過程(cheng)，我們可(ke)以馬上賣(mai)給(gei)他(ta)們。同時還有(you)(you)很(hen)多潛(qian)在(zai)客戶希(xi)望(wang)將Heliogen技(ji)術(shu)與他(ta)們的生產流程(cheng)進(jin)行(xing)整合(he)，Heliogen今年將選擇(ze)擁有(you)(you)較(jiao)優光資源(yuan)條件且工(gong)藝方(fang)面最匹配(pei)的潛(qian)在(zai)客戶簽約并一起(qi)合(he)作研發(fa)，盡快將該(gai)技(ji)術(shu)與各行(xing)業(ye)伙(huo)伴生產流程(cheng)有(you)(you)效結(jie)合(he)。

Bill Gross補充說，大多數客戶希望(wang)每(mei)天24小時進行生產，這可以通過熱存儲實(shi)現，比(bi)如(ru)可以在耐火磚(zhuan)上通入太(tai)陽能集(ji)熱器加熱的(de)空氣或蒸汽來實(shi)現熱量儲存。

水(shui)泥(ni)生產方面，目前Heliogen技術所實(shi)現的(de)高溫可(ke)以使包括鋼鐵、玻(bo)璃、水(shui)泥(ni)在內的(de)很多工業(ye)生產都可(ke)以采用太(tai)陽光能，從而大(da)大(da)減少(shao)溫室氣(qi)體的(de)排放(fang)。鋼鐵的(de)熔點在攝氏溫度1500度左右(you)，玻(bo)璃的(de)融程不超過1000度，水(shui)泥(ni)的(de)生產溫度在1000多度。

據悉，目(mu)前水泥生產多在(zai)回轉窯中(zhong)進行(xing)，其碳(tan)排(pai)放(fang)占全球二氧化(hua)(hua)碳(tan)年排(pai)放(fang)量7%以上。Bill Gross表示，聚光(guang)熱能(neng)可用在(zai)水泥生產的(de)第一步——煅(duan)(duan)燒過程(cheng)中(zhong)，在(zai)煅(duan)(duan)燒過程(cheng)中(zhong)，石(shi)灰石(shi)（碳(tan)酸鈣）被(bei)加熱到900-1000°C以除(chu)去(qu)二氧化(hua)(hua)碳(tan)并留下(xia)氧化(hua)(hua)鈣。

可有效替(ti)代化石(shi)燃料(liao)也是比(bi)爾蓋茨之(zhi)所以(yi)愿意投資Heliogen的(de)(de)主要(yao)(yao)原因(yin)，比(bi)爾蓋茨此前曾(ceng)表示：“用于制(zhi)造水泥，鋼(gang)鐵和其他材料(liao)的(de)(de)工(gong)業過程所產生(sheng)的(de)(de)排(pai)放(fang)量占總排(pai)放(fang)量的(de)(de)五分之(zhi)一(yi)以(yi)上。這些材料(liao)在我們生(sheng)活中無處不在。如果要(yao)(yao)總體上實現零碳排(pai)放(fang)，我們還(huan)有很多(duo)工(gong)作要(yao)(yao)做。在尋(xun)找化石(shi)燃料(liao)替(ti)代物的(de)(de)過程中，Heliogen的(de)(de)技術產生(sheng)的(de)(de)高溫是一(yi)項很有希望的(de)(de)發展。”

按照Heliogen方面設想，這個過程可以通(tong)過將石灰(hui)石通(tong)過輸(shu)送帶分批運送到(dao)(dao)塔頂，并以烘箱的形式加(jia)熱來實現。另一種思路則是將蒸汽加(jia)熱到(dao)(dao)1000°C，并通(tong)過絕緣管(guan)道(dao)（只有10-20°C的溫降）輸(shu)送到(dao)(dao)地面直接用于(yu)加(jia)熱材料或者用于(yu)對流(liu)加(jia)熱器加(jia)熱烤箱。

Bill Gross透露，下一階段將嘗試與相關客戶一起將Heliogen技術與水泥加工實際流程進(jin)行集成。

至于制氫市場，Bill Gross表示(shi)這是一(yi)個(ge)額外的(de)挑戰(zhan)，因(yin)為(wei)它(ta)需要系統能夠承受(shou)1500°C的(de)溫度(du)，而且所制得(de)氫氣(qi)必(bi)須被壓縮和運輸。當該目標實現時，該技術能將氫分子從水中分離出(chu)來，用(yong)于大規模生產氫氣(qi)，轉化為(wei)飛機、卡車等交通(tong)工具的(de)燃料。

目前(qian)，利用太(tai)陽(yang)能(neng)光伏(fu)發(fa)電（PV）對水(shui)進行電解制(zhi)氫相(xiang)比甲烷重整制(zhi)氫并無競爭力。但是，Bill Gross相(xiang)信光熱(re)發(fa)電（CSP）將比PV更有效率，因為(wei)它直接利用太(tai)陽(yang)的熱(re)量，而不(bu)是先將其轉化為(wei)電能(neng)，而且這個過程可(ke)24小時連續進行。Bill Gross表示公司的長遠(yuan)目標就是成為(wei)一(yi)家綠色氫能(neng)源公司。

而在對于很(hen)多初創企業(ye)來說(shuo)是最大難(nan)題的(de)資(zi)(zi)金方(fang)面，Heliogen則毫無壓力，因為目前(qian)已有比爾蓋茨等一(yi)(yi)批知名企業(ye)家和投(tou)資(zi)(zi)機構入(ru)股(gu)。Bill Gross表示：“我們的(de)資(zi)(zi)金真(zhen)的(de)很(hen)充裕，可以輕松地把該技術一(yi)(yi)路推向市(shi)場。”

技術核心：基于“閉環”算法的自動定日鏡校準系統

Heliogen聚光技(ji)術(shu)的主要突(tu)破得益于其開發的一種創新型、基(ji)于“閉環(huan)”算(suan)法(fa)的自動定日鏡(jing)校準(zhun)系(xi)統，該(gai)技(ji)術(shu)原理被(bei)稱為HelioMax，其利用人工(gong)智能技(ji)術(shu)、閉環(huan)控制系(xi)統與計算(suan)機視覺軟件等(deng)來提高定日鏡(jing)系(xi)統的精度，并高度聚攏反射光線，從而實現(xian)高溫(wen)。

系統(tong)運行(xing)時(shi)，吸(xi)熱(re)塔臺上的(de)(de)(de)攝像(xiang)機(ji)指向整個(ge)鏡像(xiang)陣(zhen)列，以(yi)每秒(miao)30幀的(de)(de)(de)速度拍(pai)攝視頻，計算(suan)機(ji)視覺用于分析鏡子(zi)邊緣的(de)(de)(de)位置和每個(ge)鏡子(zi)的(de)(de)(de)反射角，并對每個(ge)鏡子(zi)的(de)(de)(de)位置進(jin)行(xing)每秒(miao)30次的(de)(de)(de)微小調整。每個(ge)鏡子(zi)通(tong)過以(yi)太(tai)網連(lian)接接收命令(ling)，并配有(you)兩個(ge)無(wu)刷電機(ji)（可(ke)實現最低限度的(de)(de)(de)維護），以(yi)進(jin)行(xing)連(lian)續的(de)(de)(de)小調整。

圖：配置智(zhi)能跟蹤控制系統的定日鏡

Heliogen公(gong)司業務開發和產品副總裁Fatimah Bello表示：“因(yin)為(wei)閉環控(kong)制器可(ke)以(yi)校(xiao)正(zheng)開環控(kong)制器難以(yi)或不可(ke)能校(xiao)正(zheng)的(de)非(fei)線性(xing)和其他制造缺陷，我們可(ke)以(yi)通過一個相(xiang)對(dui)低成本的(de)驅動系統實現(xian)高(gao)跟蹤精度。”

Bill Gross表示：“我們所做(zuo)的(de)是找到(dao)一種更精確地移動鏡子的(de)方法(fa)，同(tong)時(shi)也消除了最初安裝時(shi)精確定位定日鏡的(de)必要性(xing)，光線可以(yi)聚焦在(zai)直徑為18英(ying)寸（460毫米）的(de)籃(lan)球圈大小的(de)區域。”

可(ke)(ke)高效(xiao)精(jing)準聚光的能(neng)力還可(ke)(ke)以使(shi)系統成本(ben)大幅降低，因(yin)為即使(shi)配套低成本(ben)的定(ding)日鏡系統，安裝時不精(jing)確定(ding)位（安裝費用可(ke)(ke)大大降低），系統整體性能(neng)也可(ke)(ke)以達到最優，并(bing)實現(xian)超過1000℃的工(gong)作溫度。

Heliogen使(shi)用(yong)的反射(she)鏡(jing)是由普(pu)通玻璃制成的，背面鍍銀，并用(yong)一層銅和一層室外用(yong)涂料(liao)來保(bao)護鏡(jing)子不受外界影響(xiang)。原料(liao)玻璃只有3.2毫米厚——盡可能薄以獲得最(zui)大反射(she)率，但厚度足以抵御(yu)冰雹。

吸熱(re)器內(nei)部使用了耐火陶(tao)瓷(ci)，因而(er)可以承受極高的工作(zuo)溫度。光束聚焦在陶(tao)瓷(ci)上，而(er)加熱(re)過程中使用的任(ren)何介質(zhi)或材料（如蒸汽或水泥(ni)）則位(wei)于陶(tao)瓷(ci)內(nei)部。

圖(tu)：運行中的Heliogen吸熱(re)器

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