Zlitine na osnovi niklja in nerjavna jekla, ki vsebujejo nikelj, imajo ključno vlogo pri novi vrsti obnovljive energije, imenovani sončna toplotna energija ali koncentrirana sončna energija (CSP).
Uporaba teh materialov je industriji omogočila premagovanje izzivov v tehnologiji prenosa in shranjevanja toplote ter lahko pri projektih z življenjsko dobo 40 let ali več pomaga zmanjšati degradacijo materiala ali stroške zamenjave.
Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEO 2017) bo med letoma 2015 in 2040 poraba obnovljive energije (vključno s CSP) rasla po letni stopnji 2,3 odstotka. Trenutno je po svetu več kot 40 sončnih termoelektrarn, več kot 20 tovrstnih elektrarn pa je v fazi načrtovanja ali izgradnje. Ponavadi se nahajajo na območjih z visokim sončnim obsevanjem, kot so Španija, Indija, Južna Afrika, Kitajska, Čile, Avstralija, Bližnji vzhod in Severna Afrika (MENA) ter južne Združene države.
Demonstracijske elektrarne CSP so delovale že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Od takrat je bil dosežen velik napredek pri pridobivanju in shranjevanju energije. Sončni stolp je na novo razvita tehnologija koncentriranja, pri kateri se kot tekočina za prenos toplote uporablja staljena sol. Temperatura taljenja mešanice nitratov je običajno 130 stopinj (268 stopinj F) ali več. Ostajajo v tekoči obliki v izoliranih skladiščnih rezervoarjih pri temperaturah 288 stopinj (550 stopinj F). Tekočo sol nato črpajo skozi cev v sončni sprejemnik in segrejejo s koncentriranim sevanjem do temperatur do 566 stopinj (1050 stopinj F). Visokotemperaturna tekočina se nato dovaja v visokotemperaturni skladiščni rezervoar. Visokotemperaturni hranilnik je tudi izoliran in lahko dolgo časa hrani toplotno energijo.
Toplotni hranilnik električne energije (TES) se uporablja za kompenzacijo sprememb povpraševanja in okoljskih pogojev. Staljena sol se po potrebi črpa v generator pare za ustvarjanje pare za pogon običajnih turbin in generatorjev. TES ima edinstvene prednosti pred drugimi velikimi obnovljivimi viri energije in v nekaterih primerih ne potrebuje niti rezervnega goriva za proizvodnjo električne energije. Poleti 2013 je sistem stolpov staljene soli v Španiji neprekinjeno proizvajal elektriko 24 ur na dan 36 dni – prvič doslej.
Crescent Dunes je ena takšnih delujočih elektrarn. Nahaja se v Tonopahu v Nevadi, v puščavi severno od Las Vegasa, ima neto proizvodno zmogljivost 110 megavatov in čas TES 10 ur. To pomeni, da lahko elektrarna proizvaja elektriko s polno zmogljivostjo do 10 ur v obdobjih največje porabe. Več kot 10000 heliostatov odbija sončno svetlobo in koncentrira energijo v sprejemniku na vrhu 200-metrskega (640-čeveljskega) stolpa. Vsak heliostat je sestavljen iz majhnih ogledal s skupno površino 115,7 kvadratnih metrov (1245 kvadratnih čevljev). Skupna površina zbiranja svetlobe presega 1,2 milijona kvadratnih metrov (12 milijonov kvadratnih čevljev). Od komercialne uvedbe leta 2015 je Crescent Dunes proizvedel več kot 173 gigavatov električne energije, kar je dovolj za zadovoljitev največjega povpraševanja po električni energiji približno 75000 domov. Solarni stolpi in CSP s staljeno soljo tvorijo osnovo za nove načrtovane projekte v Južni Afriki, Avstraliji in Nevadi. Projekt Redstone s 100 MW v Južni Afriki bo zadostil največjemu povpraševanju po električni energiji približno 200000 gospodinjstev s časom TES 12 ur. Ogromen nov projekt v Nevadi ima 10 solarnih stolpov z zmogljivostjo 2 gigavatov (2000 megavatov).
Uporabanerjaveče jekloinnikljeve zlitineje omogočil visokotemperaturne sisteme, kjer je bilo ravnanje s staljenimi solmi prej izziv. Oblikovalci in inženirji so začeli izdelovati sprejemne cevi iz zlitin na osnovi niklja, kot so UNS N06617, N06625 in N06230, ker so morale vzdrževati visokotemperaturno trdnost daljša časovna obdobja -- lastnost, znana kot odpornost proti lezenju. Te zlitine so stabilne pri delovnih temperaturah predvsem zaradi visoke vsebnosti niklja in odpornosti proti oksidaciji.
Nerjaveče jeklo tipa 347H (S34709) se uporablja za rezervoarje za visoko temperaturo.
Od leta 2016 je skupna nameščena zmogljivost CSP-jev po vsem svetu dosegla 4.815 MW. Leta 2017 je imela Španija v obratovanju 2300 MW inštalirane zmogljivosti, kar je skoraj polovica vseh svetovnih. Združene države imajo nameščeno zmogljivost 1740 MW in dva največja projekta na svetu: sončno elektrarno Avenpa (392 MW) in sončni projekt Mojave (354 MW).
Crescent Dunes, ki se nahaja v puščavi severno od Las Vegasa v Nevadi, ima neto zmogljivost proizvodnje električne energije 110 megavatov in čas TES 10 ur. To pomeni, da lahko elektrarna proizvaja elektriko s polno zmogljivostjo do 10 ur v obdobjih največje porabe.
Tehnologija koncentriranja sončnih stolpov
1. Sončna svetloba se koncentrira skozi veliko polje heliostatov in se odbije v sprejemnik na vrhu 195-metrskega (640-čevljev) stolpa; 2. Tekoča sol iz rezervoarja za hladno sol se prečrpa v sprejemnik in segreje na 566 stopinj (1050 stopinj F); 3. Segreta sol v sprejemniku je shranjena v rezervoarju za vročo sol; 4. Vroča sol se črpa v rezervoar za vročo sol skozi generator pare, da nastane para, ki poganja parno turbino za proizvodnjo električne energije; 5. Hladna sol pri 288 stopinjah (550 stopinj F) teče nazaj v rezervoar za hladno sol; 6. Kondenzirana para iz parne turbine se večkrat reciklira.
