美国投入2.9亿美元支持清洁能源、关键矿产和CCUS技术

作者: 2023-10-13 11:20 来源:
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7月,美国能源部(DOE)宣布多项资助信息,共计投入约2.93亿美元支持清洁能源技术研发及制造,强化关键矿产供应链,以及部署碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。

一、清洁能源技术研发及制造

1、太阳能技术

76日,能源部宣布通过《两党基础设施法案》投入4500万美元资助太阳能晶硅制造和两用光伏孵化器示范项目[1],用于持续降低太阳能成本,同时开发下一代太阳能技术和促进美国太阳能制造业发展,推动太阳能发电安全、稳健和可靠并入国家能源网络。资助主题包括:

1)晶硅供应链组件试点示范,共3~4个项目,每个项目100~1000万美元。重点开展中试规模测试、创新产品或解决方案示范,确保在供应链所有环节大幅增加光伏晶硅材料的国内制造。这些示范项目将加速太阳能晶硅供应链组件的制造创新,如硅提取、硅锭和硅片、太阳能电池、玻璃、背板以及其他组件、相关制造设备。

2)两用光伏孵化基地建设,共2~8个项目,每个项目100~160万美元。重点开发能够为新兴两用光伏领域开辟新市场的产品,特别是农业光伏或农用光伏、建筑一体化光伏、浮动光伏和车载一体化光伏产品。这些市场需要特定应用的硬件,包括太阳能电池、模块、安装和其他辅助系统。

作为建立国内太阳能制造业的一部分,美国能源部近期还宣布,投入3600万美元资金推进钙钛矿和碲化镉(CdTe)光伏等薄膜太阳能技术;投入5200万美元强化美国本土太阳能供应链,投入3000万美元资助太阳能并网技术;启动400万美元“美国制造太阳能奖”第七轮项目,激励太阳能硬件和软件技术创新。

721日,能源部发布“光伏材料、运营和回收”(MORE PV)资助公告,未来3年投入2000万美元支持开发创新方法以增强太阳能技术的回收和再利用[2]。资助主题包括:

1)光伏系统全生命周期优化。该领域将支持利益相关者的协作,利用光伏系统生命周期所有阶段的专业知识,降低成本并提高光伏系统及其组件的性能。将开发技术和设计解决方案,以优化能源、经济和环境影响指标,促进光伏技术的快速和可持续规模化。

2)推进回收和循环利用的太阳能合作伙伴关系(Solar PARC)。该领域将支持一项合作伙伴关系,以提高材料回收效率并为光伏系统组件(包括模块、逆变器和其他组件)开发安全的报废解决方案。重点关注实现光伏材料低成本再利用、翻新、修复和回收的技术和方法,以及材料安全处置的最佳实践,包括数据收集、分析和协作工作等,以实现有效的合作和技术转让。

2、海洋能技术

726日,能源部宣布通过“助力蓝色经济计划”,投资近1000万美元用于7个项目[3],旨在推动用于海水淡化的波浪能发电技术研究,并为潜在洋流测试设施的可行性研究提供支持。具体资助项目包括:①针对紧急救援设计的波浪能海水淡化装置,进行降低成本,提高技术性能、耐用性和可靠性方面的研究,最大限度提高淡水产量,方便部署和制造,并为商业化做好准备;②部署、测试并加速波浪能驱动反渗透海水淡化装置的商业化;③推动波浪能驱动反渗透海水淡化系统的长期测试和可扩展性研究;④开发一种自清洁海水进水系统,优化系统设计以延长反渗透膜的寿命和维护间隔时间,并优化液压元件以提高系统效率和正常运行时间,降低维护成本;⑤开展移动式、无锚、波浪能驱动海水淡化平台抽水系统和控制器设计;⑥开发、测试和建立综合潮汐海水淡化系统的概念验证;⑦通过对基础设施需求的初步分析以及经济影响分析,评估在沿海建立洋流测试设施的可行性,为洋流能转换器提供并网技术测试条件,降低风险,加快技术系统的商业化进程。

3、分布式能源技术

719日,能源部清洁能源技术示范办公室(OCED)发布公告[4],投入5000万美元支持分布式能源系统示范项目。此次资助优先考虑中、大型配电系统中的大规模变革性项目,利用分布式能源资源提升电网运营可靠性,重点示范可用于管理波动性可再生能源发电、灵活负荷控制,以及将储能、电动汽车充电和气体设施整合到输配电网的技术。项目将超越以往常规的示范项目,在更大、峰值负荷更高的系统中使用更多样化的灵活性能源资源以确保系统可靠运行,推进相关解决方案向市场化发展。

4、小企业研发清洁能源技术

710日,能源部宣布拨款7200万美元支持小型企业研发,为296个清洁能源和气候相关项目提供资金[5]旨在推进创新气候解决方案。这些项目涉及可再生能源、核能、网络安全、先进材料和制造、微电子和人工智能等领域,典型项目包括:研究叶片负载管理技术,降低大型风力涡轮机成本;改善有价值材料的本土供应链,开发可回收燃料电池和电解槽中铂族金属的高效环保方法;开发适用于现有电池和未来锂电池的快速充电技术,解决当前电池充电速度慢无法满足电气化大规模应用的问题;开发大幅降低电解水制氢对于水纯度要求的工艺,以便利用普通自来水实现更简单、更便宜的清洁氢生产;开发分布式能源网络监控系统,以提高网络安全水平,保障屋顶太阳能等快速部署;开发从本土含铀和钍矿物原料中提取、分离和回收稀土元素的新技术等,降低稀土元素的提取和分离对外依赖程度;改进核废料流的过程监测,以支持核废料的成功管理和补救,从而保障核能的稳定广泛部署;开发和示范监测输电线路环境条件的廉价无人机传感器,并实现线路动态评级操作,增强可再生能源并网能力,从而避免大量的弃电;开发可捕获同位素的分离过程,旨在大幅提高闭式核燃料循环的可行性。

5、关键清洁能源基础设施制造

720日,能源部清洁能源技术示范办公室、技术转型办公室以及能效和可再生能源办公室宣布,将联合投入3000万美元启动“先进关键能源基础设施制造技术奖”(MAKE IT[6],以促进关键清洁能源技术组件的国内制造,将制造设施从规划阶段推进到准备就绪阶段。重点关注主题领域包括:

1)制造设施。该领域关注特定清洁能源技术组件的制造设施,包括:制造或回收清洁氢生产、加工、输运、存储相关组件或氢燃料电池组件,如:用于电解槽和氢燃料电池制造的原材料提取和加工设施;电解槽和燃料电池组件的精密制造以及组装设施;优化电解槽辅助系统组件;氢能专用基础设施的制造能力。电网升级和长期储能相关零部件的制造,如:配电和大型变压器部件;高压直流输电元件;长时储能元件和系统的制造与组装。碳捕集和封存相关组件制造,如碳捕集溶剂、吸附剂和膜回收设施。

2)战略研究。该领域资助项目将制定在地区建立清洁能源制造的路线图,以促进对清洁能源制造技术的社会参与,扩大相关就业机会并增强经济潜力。

二、关键矿产供应链

713日,能源部发布公告[7],将通过《两党基础设施法案》提供3200万美元支持利用国内煤炭资源提取、分离和生产稀土元素及其他重要矿物和材料,加强本土供应链。美国80%以上的稀土元素依赖进口,截至2021年,50种关键矿产和材料中至少有43种进口量占比超过50%,其中有14种关键矿产和材料尚不具备本土生产能力。本次资助侧重于确定项目范围、时间表和成本的技术要求,降低未来设施建设和运营中的风险,主要支持两种不同规模的前端工程与设计(FEED)研究:年处理30~100吨混合稀土氧化物/盐的中等规模设施;日处理1~3吨混合稀土氧化物/盐的示范规模设施。

724日,能源部宣布为10个项目投入1090万美元[8],支持开发从地热盐水中直接提取锂的创新技术,以推进本国储能电池供应链发展。资助详情如下:

1)地热盐水生产氢氧化锂的现场验证,投入680万美元支持2个项目:环保、低成本的直接提锂快速生产解决方案;海水直接生产高纯度氢氧化锂的简化工艺。

2)地热盐水直接提取锂工艺的应用研究与开发,投入410万美元支持8个项目:通过新型氧化还原膜从地热盐水中直接提取锂;用于氢氧化锂生产的选择性聚合物支架材料;开发新型高效蒸馏辅助膜,用于从地热盐水中直接提取锂;利用地热高效、低成本且环保地生产锂电池前驱体;利用固体电解质反应器中从地热盐水中直接连续电化学制造高纯度氢氧化锂;利用流动电极从地热盐水中连续电合成锂矿物;通过控制沉淀和精密分离提高地热盐水提锂的回收率和高附加值矿物产量;电活性颗粒和电渗析定向提锂。

三、碳管理技术部署

710日,能源部宣布投入2340万美元,支持16个碳管理项目,以推动碳捕集、利用和封存(CCUS)技术在美国的商业部署[9]

1、大型碳封存设施或区域碳管理中心二氧化碳地质封存和运输的技术援助和公众参与

资助金额为1284.4万美元,资助项目包括:支持社区和工业部门开发中大西洋海上碳封存中心;制定可持续碳管理中心路线图;实施一项区域计划,为美国四角地提供技术支持,加速制定该地区碳管理中心部署框架;建立碳管理中心,重点开发阿纳达科盆地中北部地质封存综合体的碳管理基础设施;大规模碳管理封存中心的公众参与、环境正义分析和社会科学研究;支持利益相关者响应个人和社区的碳管理需求。

2、地质数据收集、分析、共享和参与

资助金额为963.5万美元,资助项目包括:阿拉斯加CCUS评估及数据库建设;俄克拉荷马州碳管理协调工作,提供碳管理潜力相关公共数据和分析;为伊利诺伊盆地商业碳封存设施选址建立一个集成地下、地面和社会数据的地理空间综合数据库;开发可公开访问的数据库,加速建立阿拉巴马州海上碳管理的地质碳封存模型;通过数据收集、分析、传播、共享和参与以及开发碳管理相关的数据基础设施,加速圣胡安盆地碳管理的安全和社会公平部署;汇总地质和地理空间数据集以构建一个面向公众的免费网络工具,加速宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州碳管理设施部署;印第安纳州地下碳封存潜力表征和评估;提供和验证岩土工程数据,加速怀俄明州碳管理封存中心开发;犹他州碳封存地质数据收集、分析、共享和参与;开发并提供密歇根盆地CCUS设施场地评估所需的数据、信息和工具。              (岳芳 李岚春 王盟 董利苹 刘学)



[1] Biden-Harris Administration Announces $45 Million to Boost Domestic Solar Manufacturing. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-announces-45-million-boost-domestic-solar-manufacturing

[2] Biden-Harris Administration Invests $20 Million to Optimize Lifecycle of Solar Energy Systems and Minimize Technology Waste. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-invests-20-million-optimize-lifecycle-solar-energy-systems-and

[3] U.S. Department of Energy Invests Nearly $10 Million to Advance Marine Energy. https://www.energy.gov/eere/articles/us-department-energy-invests-nearly-10-million-advance-marine-energy

[4] Advanced Notice for Issuance of Funding Opportunity for Distributed Energy Systems Demonstrations. https://www.energy.gov/oced/articles/advanced-notice-issuance-funding-opportunity-distributed-energy-systems

[5] DOE Announces $72 Million For Small Business Research and Development Grants. https://www.energy.gov/articles/doe-announces-72-million-small-business-research-and-development-grants

[6] DOE Opens Manufacture of Advanced Key Energy Infrastructure Technologies (MAKE IT) Prize for Submissions. https://www.energy.gov/oced/articles/doe-opens-manufacture-advanced-key-energy-infrastructure-technologies-make-it-prize

[7] Biden-Harris Administration Invests $32 Million to Strengthen Nation’s Critical Minerals Supply Chain. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-invests-32-million-strengthen-nations-critical-minerals-supply

[8] U.S. Department of Energy Announces $10.9 Million to Expand Domestic Supplies of Lithium through Geothermal Brine Extraction. https://www.energy.gov/eere/articles/us-department-energy-announces-109-million-expand-domestic-supplies-lithium-through

[9] DOE Invests Over $23 Million to Reduce Carbon Emissions Across the United States. https://www.energy.gov/articles/doe-invests-over-23-million-reduce-carbon-emissions-across-united-states

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