イノベーションの力

発行済み 10 1月 2022

EUが資金提供するNextowerプロジェクトへの参加を通じて、KanthalとAlleimaは、革新的な新材料とコンポーネントを生み出すことに成功し、これは次世代の集光型太陽光発電（CSP）タワーシステムの開発に使用されています。

今日、太陽エネルギーを利用する最も一般的な方法は、太陽電池を使って太陽光を直接電力に変換する太陽光発電（PV）です。一方、CSPタワーは、鏡やレンズを使って太陽光をソーラーレシーバーに集め、そのレシーバーで熱媒体を用いて高温の熱を発生および貯蔵するのに使用されます。この熱は、蒸気発生器やハイブリッドガスタービンによる発電や、産業界へのプロセス熱供給としてすぐに利用することができます。驚くべきことに、この熱を貯蔵しておき、必要に応じて使用することもできます。

Caption Antonio Rinaldi, ENEA and Coordinator of Nextower.ENEAでNextowerのコーディネーターを務めるAntonio Rinaldi氏は、「CSPシステムは、パネルだけでなく実際のプラントが不可欠なので、より複雑です」と説明します。「太陽光発電の問題点は、それが間欠的なものであること、そして太陽が必要であるということです。太陽光発電が電池を使うのと同じように、CSPも高温の熱を蓄えるモジュールが必要です。 CSPを使用すると、日中にエネルギーをロードし、夜間にアンロードすることができます。」

Nextowerプロジェクトの目的は、CSPシステムの性能を向上させ、蓄熱温度を現在の550℃から750°まで上げることができる、商業的に実現可能な新しい材料や部品を開発することです。 KanthalとAlleimaを含むヨーロッパ全土からの19人の参加者とともに、プロジェクトでは2つの実証プラントを建設しました。 1つはセラミックレシーバー用で、現在スペインでテスト中です。1つはエネルギー貯蔵用（SOLEADと呼ばれます）で、現在イタリアでテスト中です。 KanthalとAlleimaは後者に関与しています。

Caption The main vessel installed for testing at the ENEA facility in Brasimone, ItalyKanthalの主な貢献は、溶融鉛を蓄熱流体として使用できる新しい合金材料を開発したことでした。通常、この目的には溶融塩が使われますが、550℃を超える温度には対応できません。Nextowerのデモンストレーションプラントでは、ガスタービンや産業用プロセス熱などの用途に使用するため、800℃以上の熱媒体が必要です。

Nextowerプロジェクト以前の過去10年間、Kanthalは、現在の合金の1つを、耐食性はそのままに、低温でも脆くならないような組成に設計し直そうとしていました。これは、Kanthal独自の鉄・クロム・アルミニウム（FeCrAl）抵抗加熱合金（会社が最初に設立された当時の90年前の合金）に基づくものです。その目的は、腐食性の高い環境が問題となるエネルギー用途向けの新しい合金を作成することでした。

「Kanthalでは、常に新しいことを試し、私たちの素材がどのように使われ、新たな可能性につながるかを積極的に確認しています」と、プロジェクトの別の参加者であるストックホルムのKTH王立工科大学との関係を通じて、Nextowerに最初に気付いたKanthalのシニア研究開発エンジニアであるJesper Ejenstamは述べています。 Caption Jesper Ejenstam, Senior R&D Engineer at Kanthal

Nextowerは、この新合金を太陽電池に応用するためのユニークな機会をKanthalに提供しました。「当時、私たちはこの材料がラボでうまく機能することを実証しただけでした」と、Ejenstamは付け加えます。「次のステップは、それを工業規模で生産することでした。これは、それを生産し、それを使ってコンポーネントを作り、そしてそれらを展示する機会を与えてくれました。また、私たちが持続可能性革命の一部であることに真剣に取り組んでいることを示すもう1つのチャンスでもありました。」

次のステップは、新しい合金を使用して、プラントの熱交換器用に2つの異なる合金で構成されるチューブを開発し、溶融鉛の腐食環境とシステム内の内圧の両方に対処できるようにすることでした。そこで、Alleima社内のチューブ部門に相談して、支援を求めました。

Caption Andreas Hedlund, Process Engineer at Sandvik, Tube division.Alleimaチューブ部門のプロセスエンジニアであるAndreas Hedlundは、「これは今まで生産したことのないものでした」と、語っています。「それが完全に新しいグレードの合金であっただけでなく、1つのチューブに2つの異なるグレードの新しい組み合わせが含まれ、通常の生産よりもはるかに小さいサイズであったためです。しかし、私たちはそれを成し遂げ、最終的な結果は私が期待した以上に良いものとなりました。"

Nextowerプロジェクトの最終的な結果を知るにはまだ時期尚早ですが、多くの点ですでに成功した事業であると言えます。「必要な材料の製造が可能であり、それが重要なステップであることを示しました」とEjenstamは言います。「また、社内での幅広い知識も示しています。私たちは技術の限界をテストし、仕事を成し遂げるための解決策を見つけるためにさらに一歩進んでいきます。社内だけでなく、パートナーやお客様といった社外との関係も大切にしています。」

Nextower プロジェクトは2017年 and receiveに開始され、助成金契約番号721045のもと、欧州連合の研究イノベーションプログラム、Horizon 2020から資金提供を受けています。