太阳能具有间歇性和不稳定性，带储能的太阳能光热发电系统能够提供灵活、稳定的能源供应。近期及未来的两年中，德国宇航中心DLR将在意大利南部Barilla意大利面工厂附近建设一个独特的采用储能型塔式光热发电技术的能源供应系统，以验证其可以全天候地利用可再生资源发电和供热，并在生产过程中提供可靠、灵活的电力和热能，从而减少面食生产过程中的碳足迹，为工业生产和干燥过程提供可持续动力。
此项名为HiFlex（用于柔性能源系统的高存储密度光热发电）的项目获得了欧盟“地平线2020研究与创新框架计划”1350万欧元的支持。该系统将由能源收集（颗粒塔式光热系统）、能源储存（颗粒储热系统）、能源调度和能源使用四大部分组成。
其中，能源收集采用塔式光热技术，大约有500面定日镜通过跟踪将太阳光反射聚焦到吸热塔顶部的吸热器上，加热吸热介质。吸收的热量可直接用于发电，工业用热或储存起来。
该项目中的吸热介质为小陶瓷颗粒。固体颗粒系统被认为是一种有前途的用于下一代太阳能光热发电的技术。由于直接吸收以及颗粒的属性优势，运行温度可能高达1000℃。与最先进的熔融盐不同，颗粒系统不存在流体冻结的危险，因此不需要任何电伴热。颗粒成本低，对高温金属合金的需求显著下降，直接带来了吸热（接收）器和储存成本的下降。
在HiFlex项目中，太阳辐射集中在塔顶峰值热功率为2.5MW的离心颗粒接收器（CentRec）中，小陶瓷颗粒作为吸热介质通过吸热器，并因此加热到1000℃。吸热器基础的概念是带有倾斜旋转轴的旋转圆柱体。通过离心力，颗粒被送入接收器并被强制靠在内壁上，形成一个薄而光学致密的颗粒膜。慢慢地沿着墙壁朝接收器出口移动，从而被反射来的太阳辐射逐渐加热。
图：德国HelioHeat设计和开发CentRec太阳能吸热器，已经成功完成了冷测试，即将运送到德国宇航中心DLR位于Jülich的Synlight测试平台，将在世界上最大的人造太阳光下进行测试。
图：DLR位于Jülich的试验平台
加热后的颗粒可以直接储存在保温罐中供以后使用，从而可以产生可调度电源。颗粒冷态和热态之间由于是300℃至700℃的大温度跨度，该储能系统的体积存储密度大约是当前方案的2.5倍。再加上颗粒成本较低，从而降低了特定的存储成本（约当前方案的50%）。通过蒸汽发生器后，冷却的颗粒被储存在第二个罐体中，两个罐体的大小都足以平滑可变能量输入。颗粒运输方面，使用升降机在绝缘容器中分批将颗粒从冷罐运送到吸热器入口，结合了小的散热面。从吸热器出口到热罐的短距离，使用了带重力驱动的绝缘管道进行热颗粒的运输。
此外，该系统也带有电动颗粒加热器和备用加热器。当阳光不足或存在光伏风电的弃风弃光时，电动颗粒加热器（100kWel）启动。然而，在多云和无风的日子里，将采用使用可再生燃料（例如沼气、纤维素乙醇或可预见的可再生氢）的简单的燃烧器（800千瓦时）加热颗粒。由于此功能的使用受限，预计可再生燃料的总量将很小（<5％）。
“HiFlex系统具有多项优势，首先，具有高度的灵活性，能够在完全可持续的基础上为工业过程提供不同温度下的电和热。此外，以陶瓷颗粒形式存储多余的能量还可以改善电网的稳定性并补偿电源波动；与储电池等相比，陶瓷颗粒存储热量的成本有效性更高。带有储能的光热发电可增加电力和热量的灵活性，对于未来的能源供应至关重要，能解决风电或光伏发电等再生能源生产的热量和电力出现的波动性和间歇性。”DLR太阳能研究所的Miriam Ebert表示。由于加热后的颗粒可以很容易地存储在保温罐中，因此可保证24/7的可再生电力供应或工业过程热量供应，例如钢铁生产或低温过程加热的意大利面制作。
图：欧盟HiFlex项目的中试项目
“HiFlex项目使我们有机会尝试以创新方法为意面厂提供可再生能源，使用太阳能生产意大利面。”Barilla的健康、安全、环境和能源副总裁Luca Ruini说。（董清风 编译）
