在美国西南部，通常是晴朗无云的地区，太阳每平方米的能量倾泻而下，超过八千瓦时*。在加利福尼亚州莫哈韦沙漠中心，巨大的抛物面镜将这些太阳能集中起来，将特殊的油加热到大约 750 华氏度（400 摄氏度）。这种热油将热量传递给水，使其汽化，然后蒸汽推动涡轮机发电。总而言之，九个这样的镜场，被称为聚光太阳能发电厂，每年供应 350 兆瓦的电力。
面对日益增长的对气候变化的担忧，煤炭和天然气燃烧的替代品，如这些，似乎从未如此具有吸引力。随着太阳的恩赐等待着在快速增长的主要电力消费中心（拉斯维加斯、洛杉矶和凤凰城等）附近被捕获，人们对这种太阳能热技术的兴趣正在上升。几十年来的第一个此类电厂，今年夏天开始为拉斯维加斯的霓虹灯提供 64 兆瓦的电力。
但是，物理学家、位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的太阳能热公司 Ausra 的首席科学官兼创始人戴维·米尔斯有更大的想法：集中太阳能以满足美国所有的电力需求，包括转向靠电网供电的电动汽车。米尔斯声称：“在 18 个月内，通过存储，我们不仅会降低[太阳能热]发电的成本，而且会满足现代社会的需求。” “每天 24 小时供应[电力]，有效地取代煤炭或天然气的功能。”
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该公司坚称，它可以用每千瓦时仅 10 美分的价格做到这一点，这类似于如果对二氧化碳（主要的温室气体）的排放征收费用，加利福尼亚州燃烧天然气发电的价格（正如该州的公共事业委员会正在考虑的那样）。
Ausra 将依靠一种不同类型的聚光太阳能发电厂来实现这一承诺。法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔在 19 世纪表明，大型透镜（如现有太阳能热电厂的抛物槽）可以分解成提供相同焦点的小部分。应用这一点，米尔斯的设计——一种紧凑的线性菲涅尔反射器——与精密成型的抛物面镜相比，具有更大的地面覆盖率、更轻的重量和更高的耐用性。“你可以向它扔石头，它们会弹开，”米尔斯说。“我们可以在佛罗里达州的飓风带建造这些。”
这种菲涅尔太阳能热电厂还消除了油，直接将水加热到较低的温度，大约为 535 华氏度（280 摄氏度），但压力更高，约为 50 巴，即大气压的 50 倍。然后，它使用由此产生的蒸汽来驱动与核反应堆中使用的相同的低温涡轮机。
产生的电量仅仅是太阳能的富裕程度和镜子数量的函数。“我们正在从 80 到 100 兆瓦的设计转向 700 兆瓦及以上，”Ausra 的执行副总裁约翰·奥唐纳说。
关键将是证明性能。到目前为止，该公司只有一个太阳能阵列，连接到澳大利亚的燃煤电厂，以提供额外的蒸汽，提高其燃烧脏岩的效率。目前，Ausra 镜子仅产生额外的 12 兆瓦额外热量，但计划将其提高到高达 38 兆瓦的热量。
“线性菲涅尔概念的问题是大型系统的性能证明，而不仅仅是现场的原型系统，”位于科罗拉多州戈尔登的国家可再生能源实验室 (NREL) 的聚光太阳能项目经理马克·梅霍斯说。Ausra 和其他采用相同技术的公司，例如位于纽约市的 SkyFuel 和位于德国慕尼黑的 太阳能电力集团，“正在提出很大的主张，”他说，“没有在现场进行测试。”
然而，如果这些主张成立，太阳能热电厂可能会提供西南部（可能还有全国）的大部分电力。“你可以进入电网的最大限额是太阳能的约 25%，”包括光伏发电，米尔斯说。但是，“一旦你有了存储，它就会从这个小众的东西变成可以成为电网上的大猩猩，相当于煤炭。”
Ausra 声称已经解决了存储问题，而没有使用熔盐或其他昂贵的储热手段。事实上，该公司估计，如果它可以存储 16 个小时的热量，其电力的价格将降至每千瓦时约 8 美分。“热存储通常被认为比电存储便宜得多，”NREL 的高级分析师内特·布莱尔说。“没有多少发电与存储系统相结合可以利用这一点。[聚光太阳能]在电网或液流电池甚至超级电容器的存储方面具有优势。”
该系统将采用压力和蒸汽蓄能器来实现这一技巧。“你允许一些蒸汽重新凝结，”奥唐纳解释说。“当你通过打开通向涡轮机的阀门来降低压力时，它会闪回到蒸汽。”
然而，这种长期蒸汽存储尚未得到证实。“蒸汽存储目前在小规模水平上是可行的，例如，一小时左右，”NREL 的梅霍斯指出。“由于蒸汽存储涉及大量体积和高压，将蒸汽存储扩展到基本负荷应用风险非常高。”
假设他们的存储系统有效，米尔斯和他的同事在今天在北京举行的太阳能学会世界大会上发表的一篇论文中计算得出，这种太阳能热电厂可以满足加利福尼亚州和得克萨斯州的电力需求。并且，通过结合一个可以满足加利福尼亚州和得克萨斯州需求的系统，太阳能热电厂可以满足全国 96% 的电力需求。“2006 年的全部能源使用量，包括存储在内的现有技术将使用一块 92 英里乘 92 英里的土地，”奥唐纳说。“内华达州[土地管理局]土地的十分之一就足够了。”
即使增加向电动汽车的过渡，也没有改变阳光明媚的前景。“你必须产生更多的电力，”米尔斯说。但是，“它不会破坏”太阳能输出和空调等电力需求之间的相关性。
如果存储系统有效，这种以太阳能为主的电网也可以容忍间歇性资源，如风能。“许多[冬季]供暖负荷与风[资源]相关，”米尔斯补充说，并且风力发电的不稳定供应可以通过水电和太阳能来平滑，他认为。
这种解决国家能源需求的太阳能解决方案需要其他一系列投资，包括高能量、远距离、直流输电线路，从西南部或东南部等云层较少的地区到西北部和东北部等云层过多的地区。“在东部这样做会增加成本，因为太阳能资源不太好，”NREL 的布莱尔说。“或者你可以建立某种大型输电系统，试图将电力输送到东部。”
但是该技术已经存在。“输电方面没有新技术，现在世界各地都有兆伏级输电线路，”奥唐纳说。“与核废料处置的成本和责任或长期碳封存的成本和责任相比，这是建设电力传输的成本。”
Ausra 希望在今年秋天宣布几项合作关系，并且已经获得了在南加州一个未公开的地点建造一个此类太阳能热电厂的土地。如果其存储系统有效且具有成本效益，Ausra 可能只会帮助开启一场太阳能革命。“我们有能力在不改变电价的情况下过渡到零碳电力未来，”奥唐纳说。“这并不是任何人的传统观念的一部分。”
*更正：最初，此处写的是“千瓦”，而不是正确的计量单位“千瓦时”，它反映了一天中太阳能的平均值。