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Overview  of  R&D  ac/vi/es  in  STE   technologies  worldwide   Solar  2014  Conference  &  Expo   Dr.  Manuel  Blanco|    Solar  Group  Leader.  Director,  Australian  Solar  Thermal  Research  Ini<a<ve   8  May  2014   ENERGY  FLAGSHIP  


Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. FINAL  REMARKS  

2    |   Overview  of  R&D  ac<vi<es  in  STE  technologies    worldwide  |    Solar  2014  &  Conference  &  Expo,  24  May  2013,  Melbourne  |    Dr.  Manuel  Blanco  


Presenta/on  roadmap    

1.  THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

3    |   Overview  of  R&D  ac<vi<es  in  STE  technologies    worldwide  |    Solar  2014  &  Conference  &  Expo,  24  May  2013,  Melbourne  |    Dr.  Manuel  Blanco  


The  Sun  as  an  energy  source   •  Life  on  Earth  is   powered  and   modulated  by  the   Sun.   •  The  Sun  is  by  far   the  most   important  energy   source  available   to  us.  

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The  Sun  as  an  energy  source  

World  

EU-­‐25  

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The  Sun  as  an  energy  source   Advantages  

Disadvantages  

Abundant  and  renewable  

Intermi_ent  

Geographically  distributed  

Variable  

High  exergy  content  

Rela<vely  low  surface  density  

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Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2.  THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERT’S  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

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CSTP  plant  concept  

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Efficiencies  trade-­‐off  

Efficiency  (%)  

Solar  to  Thermal  

Thermal  to  Work   Solar  to  Work  

Opera<ng  temperature  (K)  

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The  case  for  the  concentra/on  of  sunlight  

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Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3.  SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

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Linear  focusing  CSTP  technologies   Parabolic Trough

Linear Fresnel

Absorber tube and secondary concentrator

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Curved reflector


Point  focusing  CSTP  technologies   Central Receiver (tower) systems

Parabolic Dish

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Current  sunlight  concentra/on  levels   Central  receiver   (C~200-­‐1000)  

Dish  S<rling   (C~1000-­‐2000)  

Parabolic-­‐Trough   (C  ~50  -­‐  80)  

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STE  Market  –  Project  status  

Source:  SolarPACES  /  NREL.  For  addi4onal  informa4on,  please,  visit:  h?p://www.nrel.gov/csp/solarpaces/by_country.cfm    

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STE  Market  –  Technology  status  

Source:  SolarPACES  /  NREL.  For  addi4onal  informa4on,  please,  visit:  h?p://www.nrel.gov/csp/solarpaces/by_country.cfm    

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STE  –  Installed  capacity  

Source:  SolarPACES  

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STE  –  Recent  projects  to  go  on  line   Solana  -­‐  280  MW,   6  hours  storage  

Ivanpah,  392  MW    

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Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4.  THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

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ESTELA  –  A.T.  Kearney  report  

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ESTELA  –  A.T.  Kearney  report  

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ESTELA  –  A.T.  Kearney  report  

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IEA  –  STE  Technology  roadmap  

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IEA  –  STE  Technology  roadmap  

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IEA  –  Outlook  for  STE  deployment  to  2018  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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ESTELA  –  Strategic  research  agenda  

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Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5.  MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6. PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

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A  SolarPACES  ini/a/ve  led  by  CSIRO   •  In  the  last  Execu<ve  Commi_ee  of   SolarPACES,  held  in  Las  Vegas,  Nevada,  on   September  22,  2013,  it  was  decided  to:   o  Explore  the  possibility  of  monitoring  in  a   systema<c  way  the  R&D  ac<vi<es  in  the   Concentra<ng  Solar  Thermal  and  Solar   Chemistry  technology  areas  worldwide,   o  Construct  and  maintain  a  world  map  of   the  research  groups  and  ins<tu<ons   ac<ve  in  these  areas.   •  CSIRO  volunteered  to  carry  out  this   exploratory  work  and  report  back  to  the   SolarPACES  Execu<ve  Commi_ee  at  its  next   mee<ng  in  March  2014.  

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A  SolarPACES  ini/a/ve  led  by  CSIRO   •  SolarPACES  is  the  reference   network  of  researchers  in   CST  technologies.   •  CSIRO  is  one  of  the  world’s   largest  research   organiza<on  with   impressive  scien<fic  and   technological  capabili<es.   •  The  worldwide  mapping  of   R&D  ac<vi<es  on  CST   technologies  by   SolarPACES,  under  the   leadership  of  CSIRO  is  an   achievable  goal.  

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Overall  process   Bibliographical  search  

Filtering  &  classifica<on   Ini<al  

Journal  ar/cles  &   conference  papers  

Machine  Reading   -­‐  Abstracts   -­‐  Full  text  

(Web  of  Science,   Compendex,  IEE  Xplore,   Scopus,  ...)  

Patents  

(Derwent  Innova<on   Index,  etc.)  

Grey  literature  

(Worldcat,  SciTech   Connect,  NTIS,  Open  Grey,   WorldWideScience.org,   DTIC,  OpenDOAR)  

Final   Technology  experts  

Bibliometrics  analysis   Ad  hoc  sojware  analysis  and  mapping  tools  

Content  analysis   SolarPACES  technology  experts  

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Presenta/on  roadmap    

1. THE  SUN  AS  AN  ENERGY  SOURCE   2. THERMODYNAMICS  OF  SOLAR  ENERGY  CONVERSION   3. SOLAR  THERMAL  ELECTRICITY  TECHNOLOGIES   4. THE  EXPERTS’  CONSENSUS   5. MAPPING  OF  R&D  ACTIVITIES  WORLDWIDE   6.  PRELIMINARY  RESULTS   7. CONCLUSIONS  

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Published  ar/cles  (1975-­‐2013)  

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Published  ar/cles  per  country  (1975-­‐2013)  

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New  authors  per  period  (1975-­‐2013)  

42    |   Overview  of  R&D  ac<vi<es  in  tower  technology  worldwide  |    Manuel  Blanco  et  al.  


Intersec/on  of  authors  per  group  &  period   75-77 78-80 81-83 84-86 87-89 90-912 93-95 96-98 99-01 02-04 05-07 08-10 11-13

Linear Fresnel - Parabolic Trough Linear Fresnel - Solar Tower Linear Fresnel - Parabolic Dish Linear Fresnel - Thermal Energy Storage Linear Fresnel - Miscellaneous Parabolic Trough - Solar Tower Parabolic Trough - Parabolic Dish Parabolic Trough - Thermal Energy Storage Parabolic Trough - Miscellaneous Solar Tower - Parabolic Dish Solar Tower - Thermal Energy Storage Solar Tower - Miscellaneous Parabolic Dish - Thermal Energy Storage Parabolic Dish - Miscellaneous Thermal Energy Storage - Miscellaneous

43    |   Overview  of  R&D  ac<vi<es  in  tower  technology  worldwide  |    Manuel  Blanco  et  al.  


Research  subjects  Solar  Tower  (2010-­‐2013)  

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Conclusions   •  Solar  Thermal  Electricity  technologies  have  the  poten<al  to  play  a   fundamental  role  in  the  transi<on  to  a  more  sustainable  worldwide  energy   system.   •  To  fully  develop  this  poten<al  they  have  to  substan<ally  increase  their  cost   compe<<veness  with  respect  to  other  energy  technologies.   •  R&D  ac<vi<es  to  improve  the  cost  compe<veness  of  STE  technologies  are   experiencing  exponen<al  growth  since  the  last  10  years.   •  The  new  authors  that  entered  the  field  in  the  last  3  years  represent  almost   40%  of  the  total  authors  in  the  field  for  the  last  39  years,  this  is  a  great   opportunity  and  a  great  challenge,  and  calls  for  increased  interna<onal   coopera<on  worldwide.   •  The  SolarPACES  effort  led  by  CSIRO  to  map  R&D  ac<vi<es  worldwide  will   contribute  to  guide  and  foster  this  required  interna<onal  coopera<on.  

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Acknowledgments   The  graph  en<tled  “Published  ar<cles  per  country  (1975-­‐2013)”  has  been   generated  thanks  to  the  analysis  and  data  provided  by:   •  Prof.  Manuel  Jesus  Cobo,  Department  of  Computer  Science,  University  of   Cádiz,  Spain.   •  Prof.  Enrique  Herrera-­‐Viedma,  Department  of  Computer  Science  and  Ar<ficial   Intelligence    (CITIC-­‐UGR),  University  of  Granada,  Spain.  

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Thank  you   Energy  Technology/Solar  Thermal   Manuel  J.  Blanco,  Ph.D.,  Dr.Ing.   Solar  Group  Leader.  Director,  Solar   Thermal  Research  Ini<a<ve  (ASTRI)   t  +61  2  4960  6118   e  manuel.blanco@csiro.au   w  www.csiro.au/energy  

ENERGY  FLAGSHIP  


Blanco Solar 2014