Эта технология хранения энергии получила награду ЕС за лучшую инновацию 2022 года. Она в 40 раз дешевле, чем литий-ионная батарея.

Аккумулирование тепловой энергии с использованием кремния и ферросилиция в качестве среды позволяет хранить энергию по цене менее 4 евро за киловатт-час, что в 100 раз больше.

дешевле, чем нынешняя фиксированная литий-ионная батарея.После добавления контейнера и изоляционного слоя общая стоимость может составить около 10 евро за киловатт-час.

что гораздо дешевле литиевой батареи по цене 400 евро за киловатт-час.

Развитие возобновляемой энергетики, строительство новых энергосистем и поддержка хранения энергии являются барьером, который необходимо преодолеть.

Нестандартная природа электроэнергии и нестабильность производства возобновляемой энергии, такой как фотоэлектрическая и ветровая энергия, обусловливают спрос и предложение.

электроэнергии иногда не совпадает.В настоящее время такое регулирование может быть скорректировано за счет выработки электроэнергии на угле и природном газе или гидроэнергетики для достижения стабильности.

и гибкость власти.Но в будущем, с прекращением использования ископаемой энергии и увеличением использования возобновляемых источников энергии, появится возможность дешевого и эффективного хранения энергии.

конфигурация является ключевым моментом.

Технологии хранения энергии в основном делятся на физические, электрохимические, тепловые и химические.

Такие, как накопление механической энергии и перекачиваемое хранилище, относятся к технологии хранения физической энергии.Этот метод хранения энергии имеет относительно низкую цену и

высокая эффективность преобразования, но проект относительно большой, ограничен географическим положением, а период строительства также очень длительный.Это сложно для

адаптироваться к пиковому спросу на возобновляемую энергию только за счет гидроаккумулирования.

В настоящее время электрохимическое хранение энергии пользуется популярностью, а также является самой быстрорастущей новой технологией хранения энергии в мире.Электрохимическая энергия

хранилище в основном основано на литий-ионных батареях.К концу 2021 года совокупная установленная мощность новых накопителей энергии в мире превысила 25 млн.

киловатт, из которых доля рынка литий-ионных аккумуляторов достигла 90%.Это связано с масштабным развитием электромобилей, что обеспечивает

сценарий крупномасштабного коммерческого применения электрохимического хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов.

Тем не менее, технология хранения энергии литий-ионных аккумуляторов, как разновидность автомобильного аккумулятора, не является большой проблемой, но когда дело доходит до

поддержка долгосрочного хранения энергии на уровне сети.Одной из них является проблема безопасности и стоимости.Если литий-ионные батареи складируются в больших количествах, стоимость увеличится в несколько раз.

и безопасность, вызванная накоплением тепла, также представляет собой огромную скрытую опасность.Во-вторых, ресурсы лития очень ограничены, а электромобилей недостаточно.

а потребность в долгосрочном хранении энергии не может быть удовлетворена.

Как решить эти реальные и актуальные проблемы?Сейчас многие учёные сосредоточились на технологии хранения тепловой энергии.Прорывы были сделаны в

соответствующие технологии и исследования.

В ноябре 2022 года Европейская комиссия объявила о награждении проекта «EU Innovation Radar Award 2022», в котором «AMADEUS»

Проект батареи, разработанный командой Мадридского технологического института в Испании, получил награду ЕС за лучшую инновацию в 2022 году.

«Амадеус» — революционная модель аккумулятора.Этот проект, целью которого является сохранение большого количества энергии из возобновляемых источников, был выбран Европейской

Комиссии как одно из лучших изобретений 2022 года.

Этот тип батареи, разработанный группой испанских ученых, сохраняет избыточную энергию, вырабатываемую при высоком уровне солнечной или ветровой энергии, в виде тепловой энергии.

Это тепло используется для нагрева материала (в этом проекте изучается кремниевый сплав) более чем до 1000 градусов Цельсия.Система содержит специальный контейнер с

тепловая фотоэлектрическая пластина, обращенная внутрь, которая может высвободить часть накопленной энергии, когда потребность в мощности высока.

Чтобы объяснить этот процесс, исследователи использовали аналогию: «Это как поместить солнце в коробку».Их план может произвести революцию в хранении энергии.Он имеет большой потенциал для

достичь этой цели и стал ключевым фактором в решении проблемы изменения климата, что выделяет проект «Амадеус» среди более чем 300 представленных проектов.

и выиграл награду ЕС за лучшую инновацию.

Организатор премии EU Innovation Radar Award объяснил: «Ценность в том, что она представляет собой дешевую систему, которая может хранить большое количество энергии в течение

много времени.Он имеет высокую плотность энергии, высокий общий КПД и использует достаточное количество недорогих материалов.Это модульная система, широко используемая и способная обеспечить

экологически чистое тепло и электричество по требованию».

Итак, как работает эта технология?Каковы будущие сценарии применения и перспективы коммерциализации?

Проще говоря, эта система использует избыточную энергию, вырабатываемую периодически возобновляемыми источниками энергии (например, солнечной или ветровой), для плавления дешевых металлов.

такие как кремний или ферросилиций, а температура выше 1000 ℃.Кремниевый сплав может хранить большое количество энергии в процессе плавления.

Этот вид энергии называется «скрытой теплотой».Например, литр кремния (около 2,5 кг) хранит более 1 киловатт-часа (1 киловатт-час) энергии в виде

скрытой теплоты, которая равна энергии, содержащейся в литре водорода при давлении 500 бар.Однако, в отличие от водорода, кремний можно хранить при атмосферных условиях.

давление, что делает систему дешевле и безопаснее.

Ключевой задачей системы является преобразование накопленного тепла в электрическую энергию.Когда кремний плавится при температуре более 1000 ºC, он сияет, как солнце.

Поэтому фотоэлектрические элементы можно использовать для преобразования лучистого тепла в электрическую энергию.

Так называемый тепловой фотоэлектрический генератор похож на миниатюрное фотоэлектрическое устройство, которое может генерировать в 100 раз больше энергии, чем традиционные солнечные электростанции.

Другими словами, если один квадратный метр солнечных панелей производит 200 ватт, то один квадратный метр тепловых фотоэлектрических панелей будет производить 20 киловатт.Да и не только

мощность, но и эффективность преобразования выше.КПД тепловых фотоэлектрических элементов составляет от 30% до 40%, что зависит от температуры.

источника тепла.Напротив, эффективность коммерческих фотоэлектрических солнечных панелей составляет от 15% до 20%.

Использование тепловых фотоэлектрических генераторов вместо традиционных тепловых двигателей позволяет избежать использования движущихся частей, жидкостей и сложных теплообменников.Таким образом,

вся система может быть экономичной, компактной и бесшумной.

Согласно исследованию, скрытые тепловые фотоэлектрические элементы могут хранить большое количество остаточной возобновляемой энергии.

Алехандро Дейта, исследователь, возглавлявший проект, сказал: «Большая часть этой электроэнергии будет генерироваться, когда будет избыток ветровой и ветровой энергии,

поэтому он будет продаваться по очень низкой цене на рынке электроэнергии.Очень важно хранить излишки электроэнергии в очень дешевой системе.Очень важно

сохраняйте излишки электроэнергии в виде тепла, потому что это один из самых дешевых способов хранения энергии».

2. В 40 раз дешевле литий-ионного аккумулятора.

В частности, кремний и ферросилиций могут хранить энергию по цене менее 4 евро за киловатт-час, что в 100 раз дешевле нынешних стационарных литий-ионных аккумуляторов.

аккумулятор.После добавления контейнера и изоляционного слоя общая стоимость будет выше.Однако, согласно исследованию, если система достаточно велика, обычно более

чем 10 мегаватт-часов, то, вероятно, достигнет стоимости около 10 евро за киловатт-час, потому что стоимость теплоизоляции будет составлять небольшую часть от общей суммы.

стоимость системы.Однако стоимость литиевой батареи составляет около 400 евро за киловатт-час.

Одна из проблем, с которой сталкивается эта система, заключается в том, что лишь небольшая часть накопленного тепла преобразуется обратно в электричество.Какова эффективность преобразования в этом процессе?Как

использование оставшейся тепловой энергии является ключевой проблемой.

Однако исследователи команды считают, что это не проблемы.Если система достаточно дешева, только 30-40% энергии необходимо рекуперировать в виде

электричество, что сделает их превосходящими другие более дорогие технологии, такие как литий-ионные батареи.

Кроме того, оставшиеся 60-70% тепла, не преобразованного в электроэнергию, можно напрямую передавать зданиям, фабрикам или городам для сокращения использования угля и природных ресурсов.

расход газа.

На долю тепла приходится более 50% мирового спроса на энергию и 40% глобальных выбросов углекислого газа.Таким образом, сохранение энергии ветра или фотоэлектрической энергии в скрытом виде.

Тепловые фотоэлектрические элементы могут не только сэкономить много средств, но и удовлетворить огромный спрос рынка на тепло за счет возобновляемых ресурсов.

3. Проблемы и перспективы на будущее

Новая технология термофотоэлектрического хранения тепла, разработанная командой Мадридского технологического университета и использующая материалы из кремниевого сплава,

преимущества в стоимости материала, температуре хранения тепла и времени хранения энергии.Кремний – второй по распространенности элемент в земной коре.Цена

за тонну кварцевого песка всего 30-50 долларов, что составляет 1/10 массы расплавленного солевого материала.Кроме того, разница температур хранения кварцевого песка

частиц намного выше, чем у расплавленной соли, а максимальная рабочая температура может достигать более 1000 ℃.Более высокая рабочая температура также

помогает улучшить общую энергоэффективность фототермической системы производства электроэнергии.

Команда Датуса не единственная, кто видит потенциал тепловых фотоэлектрических элементов.У них есть два могущественных соперника: престижный Массачусетский институт

Technology и калифорнийский стартап Antola Energy.Последний фокусируется на исследованиях и разработках больших батарей, используемых в тяжелой промышленности (крупный

потребитель ископаемого топлива) и получил 50 миллионов долларов США для завершения исследования в феврале этого года.Фонд прорывной энергетики Билла Гейтса предоставил некоторые

инвестиционные фонды.

Исследователи из Массачусетского технологического института заявили, что их модель теплового фотоэлектрического элемента способна повторно использовать 40% энергии, используемой для нагрева.

внутренние материалы прототипа батареи.Они объяснили: «Это открывает путь к максимальной эффективности и снижению затрат на хранение тепловой энергии.

что позволит декарбонизировать энергосистему».

Проект Мадридского технологического института не смог измерить процент энергии, которую он может восстановить, но он превосходит американскую модель.

в одном аспекте.Алехандро Дейта, исследователь, возглавлявший проект, объяснил: «Чтобы достичь такой эффективности, проект MIT должен поднять температуру до

2400 градусов.Наша батарея работает при температуре 1200 градусов.При такой температуре КПД будет ниже, чем у них, но проблем с теплоизоляцией у нас гораздо меньше.

Ведь очень сложно хранить материалы при температуре 2400 градусов, не вызывая при этом теплопотерь».

Конечно, эта технология все еще требует больших инвестиций, прежде чем выйти на рынок.Текущий лабораторный прототип имеет запас энергии менее 1 кВтч.

мощности, но для того, чтобы эта технология была прибыльной, ей необходимо более 10 МВт емкости хранения энергии.Поэтому следующей задачей является расширение масштабов

технологию и проверить ее осуществимость в больших масштабах.Для достижения этой цели исследователи из Мадридского технологического института создали команды.

чтобы сделать это возможным.