Hierdie energiebergingstegnologie het die 2022 EU-toekenning vir beste innovasie gewen, 40 keer goedkoper as litiumioonbattery

Termiese energieberging met behulp van silikon en ferrosilikon as die medium kan energie stoor teen 'n koste van minder as 4 euro per kilowatt-uur, wat 100 keer is

goedkoper as die huidige vaste litium-ioon battery.Nadat die houer en isolasielaag bygevoeg is, kan die totale koste ongeveer 10 euro per kilowatt-uur wees,

wat baie goedkoper is as die litiumbattery van 400 euro per kilowatt-uur.

Die ontwikkeling van hernubare energie, die bou van nuwe kragstelsels en die ondersteuning van energieberging is 'n hindernis wat oorkom moet word.

Die out-of-the-box aard van elektrisiteit en die wisselvalligheid van hernubare energie-opwekking soos fotovoltaïese en windkrag maak die vraag en aanbod

van elektrisiteit soms nie ooreenstem nie.Tans kan sulke regulering aangepas word deur steenkool- en aardgaskragopwekking of hidrokrag om stabiliteit te verkry

en buigsaamheid van krag.Maar in die toekoms, met die onttrekking van fossielenergie en die toename van hernubare energie, goedkoop en doeltreffende energieberging

konfigurasie is die sleutel.

Energiebergingstegnologie word hoofsaaklik verdeel in fisiese energieberging, elektrochemiese energieberging, termiese energieberging en chemiese energieberging.

Soos meganiese energieberging en gepompte berging behoort aan fisiese energiebergingstegnologie.Hierdie energiebergingsmetode het 'n relatief lae prys en

hoë omskakelingsdoeltreffendheid, maar die projek is relatief groot, beperk deur geografiese ligging, en die konstruksietydperk is ook baie lank.Dit is moeilik om

pas aan by die piekskeervraag van hernubare energie krag slegs deur gepompte berging.

Tans is elektrochemiese energieberging gewild, en dit is ook die vinnigste groeiende nuwe energiebergingstegnologie ter wêreld.Elektrochemiese energie

berging is hoofsaaklik gebaseer op litium-ioon batterye.Teen die einde van 2021 het die kumulatiewe geïnstalleerde kapasiteit van nuwe energieberging in die wêreld 25 miljoen oorskry

kilowatt, waarvan die markaandeel van litiumioonbatterye 90% bereik het.Dit is as gevolg van die grootskaalse ontwikkeling van elektriese voertuie, wat 'n

grootskaalse kommersiële toepassingscenario vir elektrochemiese energieberging gebaseer op litium-ioonbatterye.

Litium-ioon battery energieberging tegnologie, as 'n soort motorbattery, is egter nie 'n groot probleem nie, maar daar sal baie probleme wees wanneer dit kom by

langtermyn energieberging op roostervlak te ondersteun.Een is die probleem van veiligheid en koste.As litiumioonbatterye op groot skaal gestapel word, sal die koste vermeerder,

en die veiligheid wat veroorsaak word deur hitte-akkumulasie is ook 'n groot verborge gevaar.Die ander is dat litiumbronne baie beperk is, en elektriese voertuie is nie genoeg nie,

en die behoefte aan langtermyn energieberging kan nie voorsien word nie.

Hoe om hierdie realistiese en dringende probleme op te los?Nou het baie wetenskaplikes op termiese energiebergingstegnologie gefokus.Deurbrake is gemaak in

relevante tegnologieë en navorsing.

In November 2022 het die Europese Kommissie die bekroonde projek van die "EU 2022 Innovation Radar Award" aangekondig, waarin die "AMADEUS"

batteryprojek wat deur die span van die Madrid Institute of Technology in Spanje ontwikkel is, het die EU-toekenning vir beste innovasie in 2022 gewen.

"Amadeus" is 'n revolusionêre batterymodel.Hierdie projek, wat daarop gemik is om 'n groot hoeveelheid energie uit hernubare energie te stoor, is deur die Europeër gekies

Kommissie as een van die beste uitvindings in 2022.

Hierdie soort battery wat deur die Spaanse wetenskaplike span ontwerp is, stoor die oortollige energie wat gegenereer word wanneer son- of windenergie hoog is in die vorm van termiese energie.

Hierdie hitte word gebruik om 'n materiaal (silikonlegering word in hierdie projek bestudeer) tot meer as 1000 grade Celsius te verhit.Die stelsel bevat 'n spesiale houer met die

termiese fotovoltaïese plaat wat na binne wys, wat 'n deel van die gestoorde energie kan vrystel wanneer die kragaanvraag hoog is.

Die navorsers het 'n analogie gebruik om die proses te verduidelik: "Dit is soos om die son in 'n boks te sit."Hul plan kan energieberging rewolusie.Dit het groot potensiaal om

bereik hierdie doel en het 'n sleutelfaktor geword in die aanpak van klimaatsverandering, wat die "Amadeus"-projek laat uitstaan ​​uit meer as 300 projekte wat ingedien is

en het die EU-toekenning vir beste innovasie gewen.

Die organiseerder van die EU Innovation Radar Award het verduidelik: "Die waardevolle punt is dat dit 'n goedkoop stelsel bied wat 'n groot hoeveelheid energie kan stoor vir 'n

lang tyd.Dit het 'n hoë energiedigtheid, hoë algehele doeltreffendheid, en gebruik voldoende en laekoste materiale.Dit is 'n modulêre stelsel, wyd gebruik, en kan voorsien

skoon hitte en elektrisiteit op aanvraag.”

So, hoe werk hierdie tegnologie?Wat is die toekomstige toepassingscenario's en kommersialiseringsvooruitsigte?

Om dit eenvoudig te stel, gebruik hierdie stelsel die oortollige krag wat deur intermitterende hernubare energie (soos sonenergie of windenergie) opgewek word om goedkoop metale te smelt,

soos silikon of ferrosilikon, en die temperatuur is hoër as 1000 ℃.Silikonlegering kan 'n groot hoeveelheid energie in sy samesmeltingsproses stoor.

Hierdie tipe energie word "latente hitte" genoem.Byvoorbeeld, 'n liter silikon (sowat 2,5 kg) stoor meer as 1 kilowatt-uur (1 kilowatt-uur) energie in die vorm

van latente hitte, wat presies die energie is wat in 'n liter waterstof by 500 bar druk vervat is.Anders as waterstof, kan silikon egter onder atmosferies gestoor word

druk, wat die stelsel goedkoper en veiliger maak.

Die sleutel van die stelsel is hoe om die gestoorde hitte in elektriese energie om te skakel.Wanneer silikon by 'n temperatuur van meer as 1000 º C smelt, skyn dit soos die son.

Daarom kan fotovoltaïese selle gebruik word om die stralingshitte in elektriese energie om te skakel.

Die sogenaamde termiese fotovoltaïese kragopwekker is soos 'n miniatuur fotovoltaïese toestel, wat 100 keer meer energie as tradisionele sonkragsentrales kan opwek.

Met ander woorde, as een vierkante meter sonpanele 200 watt produseer, sal een vierkante meter van termiese fotovoltaïese panele 20 kilowatt produseer.En nie net nie

die krag, maar ook die omskakelingsdoeltreffendheid is hoër.Die doeltreffendheid van termiese fotovoltaïese selle is tussen 30% en 40%, wat afhang van die temperatuur

van die hittebron.Daarteenoor is die doeltreffendheid van kommersiële fotovoltaïese sonpanele tussen 15% en 20%.

Die gebruik van termiese fotovoltaïese kragopwekkers in plaas van tradisionele termiese enjins vermy die gebruik van bewegende dele, vloeistowwe en komplekse hitteruilers.Op hierdie manier,

die hele stelsel kan ekonomies, kompak en geruisloos wees.

Volgens die navorsing kan latente termiese fotovoltaïese selle 'n groot hoeveelheid oorblywende hernubare krag stoor.

Alejandro Data, 'n navorser wat die projek gelei het, het gesê: "'n Groot deel van hierdie elektrisiteit sal opgewek word wanneer daar surplus in wind- en windkragopwekking is,

dus sal dit teen 'n baie lae prys in die elektrisiteitsmark verkoop word.Dit is baie belangrik om hierdie surplus elektrisiteit in 'n baie goedkoop stelsel te stoor.Dit is baie sinvol om

stoor die surplus elektrisiteit in die vorm van hitte, want dit is een van die goedkoopste maniere om energie te berg.”

2. Dit is 40 keer goedkoper as litium-ioon battery

In die besonder kan silikon en ferrosilikon energie stoor teen 'n koste van minder as 4 euro per kilowatt-uur, wat 100 keer goedkoper is as die huidige vaste litiumioon

battery.Nadat die houer en isolasielaag bygevoeg is, sal die totale koste hoër wees.Maar, volgens die studie, as die stelsel is groot genoeg, gewoonlik meer

as 10 megawattuur, sal dit waarskynlik die koste van ongeveer 10 euro per kilowattuur bereik, want die koste van termiese isolasie sal 'n klein deel van die totaal wees

koste van die stelsel.Die koste van litiumbattery is egter ongeveer 400 euro per kilowatt-uur.

Een probleem waarmee hierdie stelsel te kampe het, is dat slegs 'n klein deel van die gestoor hitte na elektrisiteit omgeskakel word.Wat is die omskakelingsdoeltreffendheid in hierdie proses?Hoe om

gebruik die oorblywende hitte-energie is die sleutelprobleem.

Die span se navorsers meen egter dit is nie probleme nie.As die stelsel goedkoop genoeg is, hoef slegs 30-40% van die energie herwin te word in die vorm van

elektrisiteit, wat hulle beter sal maak bo ander duurder tegnologieë, soos litiumioonbatterye.

Daarbenewens kan die oorblywende 60-70% van die hitte wat nie in elektrisiteit omgeskakel word nie, direk na geboue, fabrieke of stede oorgedra word om steenkool en natuurlike

gasverbruik.

Hitte is verantwoordelik vir meer as 50% van die wêreldwye energievraag en 40% van die wêreldwye koolstofdioksiedvrystellings.Op hierdie manier, berging van wind of fotovoltaïese energie in latent

termiese fotovoltaïese selle kan nie net baie koste bespaar nie, maar ook voldoen aan die groot hitte-aanvraag van die mark deur hernubare hulpbronne.

3. Uitdagings en toekomsvooruitsigte

Die nuwe termiese fotovoltaïese termiese bergingstegnologie wat ontwerp is deur die span van die Madrid Universiteit van Tegnologie, wat silikonlegeringsmateriale gebruik, het

voordele in materiaalkoste, termiese bergingstemperatuur en energiebergingstyd.Silikon is die tweede volopste element in die aardkors.Die koste

per ton silikasand is slegs 30-50 dollar, wat 1/10 van die gesmelte soutmateriaal is.Daarbenewens het die termiese stoor temperatuur verskil van silika sand

deeltjies is baie hoër as dié van gesmelte sout, en die maksimum bedryfstemperatuur kan meer as 1000 ℃ bereik.Hoër werkstemperatuur ook

help om die algehele energiedoeltreffendheid van die fototermiese kragopwekkingstelsel te verbeter.

Datus se span is nie die enigste een wat die potensiaal van termiese fotovoltaïese selle raaksien nie.Hulle het twee kragtige mededingers: die gesogte Massachusetts Institute of

Tegnologie en die Kaliforniese begin-up Antola Energy.Laasgenoemde fokus op die navorsing en ontwikkeling van groot batterye wat in swaar nywerhede ('n groot

fossielbrandstofverbruiker), en het US $50 miljoen verkry om die navorsing in Februarie vanjaar te voltooi.Bill Gates se Deurbraak-energiefonds het daarvan voorsien

beleggingsfondse.

Navorsers by die Massachusetts Institute of Technology het gesê dat hul termiese fotovoltaïese selmodel 40% van die energie wat gebruik word om te verhit, kon hergebruik.

die interne materiaal van die prototipe battery.Hulle het verduidelik: "Dit skep 'n pad vir maksimum doeltreffendheid en kostevermindering van termiese energieberging,

wat dit moontlik maak om die kragnetwerk te ontkoolstof.”

Die projek van die Madrid Institute of Technology kon nie die persentasie energie meet wat dit kan herwin nie, maar dit is beter as die Amerikaanse model

in een aspek.Alejandro Data, die navorser wat die projek gelei het, het verduidelik: “Om hierdie doeltreffendheid te bereik, moet die MIT-projek die temperatuur verhoog tot

2400 grade.Ons battery werk teen 1200 grade.By hierdie temperatuur sal die doeltreffendheid laer as hulle s'n wees, maar ons het baie minder hitte-isolasieprobleme.

Dit is immers baie moeilik om materiaal by 2400 grade te stoor sonder om hitteverlies te veroorsaak.”

Natuurlik het hierdie tegnologie nog baie beleggings nodig voordat dit die mark betree.Die huidige laboratoriumprototipe het minder as 1 kWh se energieberging

kapasiteit, maar om hierdie tegnologie winsgewend te maak, benodig dit meer as 10 MWh se energiebergingskapasiteit.Daarom is die volgende uitdaging om die skaal van uit te brei

die tegnologie en toets die uitvoerbaarheid daarvan op groot skaal.Om dit te bereik, het navorsers van die Madrid Institute of Technology spanne gebou

om dit moontlik te maak.