在内华达州沙漠深处，拉斯维加斯和里诺之间的中途，一座孤独的白色塔楼高195米，像灯塔一样闪耀。它周围环绕着10000多面广告牌大小的镜子，将阳光聚焦在其顶端。新月沙丘“聚光太阳能发电厂”看起来像是某种先进的外星人通信设备。但该设施的创新之处在于它可以储存电力并随时按需提供——无论是白天还是晚上。
新月沙丘是位于圣塔莫尼卡的SolarReserve公司的旗舰项目，它实现了工程师和可再生能源倡导者几十年来一直努力实现的目标：即使在风平浪静或阳光不足的情况下，也能提供廉价、商业规模的非化石燃料电力。该设施被誉为第一个可以存储超过10小时电力的太阳能发电厂，相当于1100兆瓦时，足以供75000户家庭使用。“我们可以根据需求增加公用事业的发电量。我们可以按他们的要求开启，也可以按他们的要求关闭，”SolarReserve首席执行官凯文·史密斯说。
诀窍是让所有这些镜子加热一个装满硝酸钠和硝酸钾的大罐子，这些硝酸钠和硝酸钾被泵送到塔顶。在那里，熔盐的温度可以高达565摄氏度。当需要电力时，热盐被用来煮沸水并产生高温高压蒸汽，从而转动涡轮机产生电力。其余时间，熔盐可以储存在地面上的另一个绝缘罐中。
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大型跟踪镜，称为定日镜，全天跟踪太阳，将阳光反射并聚焦到新月沙丘中心塔的顶部。图片来源：SolarReserve
熔盐的物理和热性能使其成为能量存储的特别好的选择。桑迪亚国家实验室的工程师克利夫·霍说，它可以像水一样泵送，像水一样储存在罐中。他研究用于聚光太阳能等技术的热传递和流体动力学，但没有参与新月沙丘项目。霍解释说，尽管世界各地的一些其他聚光太阳能发电厂使用太阳光将水直接加热成蒸汽，但它比熔盐更不稳定，不容易储存。这就是为什么加利福尼亚州伊万帕太阳能发电系统（世界上最大、发电量为377兆瓦的聚光太阳能热电厂）无法储存其产生的所有能量的原因。
尽管其他一些发电厂，如亚利桑那州的索拉纳发电站，已经使用熔盐作为存储介质，但它们是间接加热熔盐的，即使用太阳能首先加热其他流体，如油。然而，使用熔盐作为产生蒸汽的能量收集器和能量存储机制的好处在于，它消除了在不同流体之间使用昂贵的热交换器的需要。史密斯说，使用熔盐，新月沙丘可以比使用其他传热流体的发电厂在更高的温度下运行，这使得发电效率更高。此外，与石油相比，熔盐介质更便宜、更环保、无毒且不易燃。
但熔盐技术本身并不新鲜。“新月沙丘的贡献在于它证明了我们可以将这项技术与聚光太阳能结合使用，以产生非间歇性电力，”南佛罗里达大学教授、太阳能专家约吉·戈斯瓦米说。他补充说，这样做的好处是，10小时的存储消除了在阴天和晚上高峰使用时段需要化石燃料发电厂来支持电力生产的需求。这也缓解了公用事业公司对太阳能发电厂白天电力生产过剩的担忧，有时这会迫使他们减少电力生产或向客户付费以接收多余的电力。
然而，最终，聚光太阳能发电厂必须在价格上与使用太阳能电池将阳光直接转化为电力的光伏发电厂竞争。近年来，光伏面板的价格大幅下跌，使得发电厂比聚光太阳能发电厂更便宜。但是，光伏发电不能保证连续供电，当然在晚上不能，除非它们与自己的存储介质配对，而这通常是一大组电池。但霍说，当考虑到即使是最好的电池技术的成本时，光伏发电也比聚光太阳能发电更昂贵，现在聚光太阳能发电的成本已降至每千瓦时10到12美分。
这仍然几乎是美国能源部设定的目标的两倍，该目标是在2020年前将太阳能发电的成本降低到每千瓦时6美分。怀疑论者怀疑，即使使用熔盐，聚光太阳能发电也无法与燃煤和天然气发电相提并论。“聚光太阳能发电厂是大型项目，需要大量的钢铁和玻璃，这些材料的效率或成本不太可能发生重大变化，”俄勒冈州能源部的高级政策分析师亚当·舒尔茨说。他认为光伏面板和电池更有可能降低成本，因为“我们继续在该领域看到更新的技术”。
然而，SolarReserve的史密斯有信心新月沙丘只是众多大型熔盐塔中的第一个。他说，聚光太阳能发电可以扩大规模，以提供更多电力，并满足更多的电网需求。新月沙丘的规模已经比Torresol Energy 2011年在西班牙完成的20兆瓦示范规模发电厂大了近六倍。SolarReserve计划今年晚些时候在南非破土动工建设第二个规模与新月沙丘大致相同的发电厂。其他太阳能热能开发商也在摩洛哥和智利建造使用熔盐的大型塔楼。随着第一座公用事业规模的发电厂的建成，成本最终可能会下降。“我们还有一段路要走，”史密斯说。“但是，熔盐动力技术在太阳能发电和存储方面最有希望。”