Эта технология накопления энергии получила награду ЕС за лучшую инновацию 2022 года, она в 40 раз дешевле, чем литий-ионный аккумулятор.

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

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

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

Развитие возобновляемых источников энергии, строительство новых энергосистем и поддержка систем хранения энергии — это барьер, который необходимо преодолеть.

Нестандартный характер электричества и нестабильность производства возобновляемой энергии, такой как фотоэлектрическая и ветровая энергия, делают предложение и спрос

электроэнергии иногда не соответствует.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 отказом от ископаемой энергии и увеличением возобновляемой энергии, дешевое и эффективное хранение энергии

конфигурация является ключом.

Технология хранения энергии в основном делится на хранение физической энергии, накопление электрохимической энергии, хранение тепловой энергии и хранение химической энергии.

Такие, как хранение механической энергии и насосное хранение, относятся к технологии хранения физической энергии.Этот метод хранения энергии имеет относительно низкую цену и

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

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

В настоящее время электрохимическое хранение энергии популярно, и это также самая быстрорастущая новая технология хранения энергии в мире.Электрохимическая энергия

хранение 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 накопителя энергии на основе литий-ионных аккумуляторов.

Тем не менее, технология накопления энергии литий-ионных аккумуляторов, как своего рода автомобильный аккумулятор, 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 аккумуляторы размещаются в больших количествах, стоимость будет увеличиваться в несколько раз.

и безопасность, вызванная накоплением тепла, также является огромной скрытой опасностью.Другое дело, что ресурсы лития очень ограничены, а электромобилей не хватает,

и потребность в долговременном хранении энергии не может быть удовлетворена.

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

соответствующие технологии и исследования.

В ноябре 2022 года Европейская комиссия объявила о отмеченном наградами проекте «Премия инновационного радара ЕС 2022», в котором «AMADEUS»

Аккумуляторный проект, 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 хранение большого количества энергии из возобновляемых источников, был выбран Европейским

Комиссия как одно из лучших изобретений 2022 года.

Этот тип батареи, разработанный командой испанских ученых, хранит избыточную энергию, вырабатываемую при высокой солнечной или ветровой энергии, в виде тепловой энергии.

Это тепло используется для нагрева материала (в данном проекте исследуется кремниевый сплав) до температуры более 1000 градусов Цельсия.Система содержит специальный контейнер с

тепловая фотогальваническая пластина, обращенная внутрь, которая может высвобождать часть накопленной энергии при высоком энергопотреблении.

Исследователи использовали аналогию для объяснения процесса: «Это как положить солнце в коробку».Их план может произвести революцию в хранении энергии.Он имеет большой потенциал для

достижения этой цели и стал ключевым фактором в борьбе с изменением климата, что выделяет проект «Амадеус» из более чем 300 представленных проектов

и получила награду ЕС за лучшую инновацию.

Организатор премии EU Innovation Radar Award объяснил: «Ценность заключается в том, что она обеспечивает дешевую систему, которая может хранить большое количество энергии для

много времени.Он имеет высокую плотность энергии, высокую общую эффективность и использует достаточное количество недорогих материалов.Это широко используемая модульная система, которая может обеспечить

чистое тепло и электричество по запросу».

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

Проще говоря, эта система использует избыточную энергию, вырабатываемую прерывистыми возобновляемыми источниками энергии (такими как солнечная энергия или энергия ветра), для плавки дешевых металлов.

такие как кремний или ферросилиций, и температура выше 1000 ℃.Кремниевый сплав может накапливать 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-часа) 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.

Ключ системы заключается в том, как преобразовать накопленное тепло в электрическую энергию.Когда кремний плавится при температуре более 1000 ºC, он сияет, как солнце.

Следовательно, фотогальванические элементы могут использоваться 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 Вт, 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%, в зависимости 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, руководивший проектом, сказал: «Большая часть этой электроэнергии будет вырабатываться при избытке ветровой и ветровой энергии.

поэтому она будет продаваться по очень низкой цене на рынке электроэнергии.Очень важно хранить эти излишки электроэнергии в очень дешевой системе.Очень важно, чтобы

хранить избыточное электричество в виде тепла, потому что это один из самых дешевых способов хранения энергии».

2. Он 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, чем нынешние стационарные литий-ионные.

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

чем 10 мегаватт-часов, она, вероятно, достигнет стоимости около 10 евро за киловатт-час, потому что стоимость теплоизоляции будет составлять малую 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, то только 30-40% энергии необходимо рекуперировать в виде

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

Кроме того, оставшиеся 60-70% тепла, не преобразованного в электроэнергию, могут быть напрямую переданы зданиям, фабрикам или городам для сокращения угля и природного газа.

расход газа.

На тепло приходится более 50% мирового спроса на энергию и 40% глобальных выбросов углекислого газа.Таким образом, хранение энергии ветра или фотогальванической энергии в скрытом виде

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

3. Проблемы и перспективы на будущее

Новая тепловая фотогальваническая технология накопления тепла, разработанная командой Мадридского технологического университета, в которой используются материалы из кремниевого сплава,

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

за тонну кварцевого песка всего 30-50 долларов, что составляет 1/10 часть 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 повысить общую энергоэффективность фототермальной 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 аккумуляторов, используемых в тяжелой промышленности (большой

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

инвестиционные фонды.

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

внутренние материалы батареи-прототипа.Они пояснили: «Это создает путь к максимальной эффективности и снижению затрат на хранение тепловой энергии,

что позволяет обезуглероживать 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, руководивший проектом, объяснил: «Чтобы достичь такой эффективности, проект Массачусетского технологического института должен поднять температуру до

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

В конце концов, очень сложно хранить материалы при температуре 2400 градусов, не вызывая потери тепла».

Конечно, эта технология все еще требует больших инвестиций, прежде чем выйти на рынок.Текущий лабораторный прототип имеет менее 1 кВт/ч запаса энергии.

мощности, но чтобы сделать эту технологию прибыльной, требуется более 10 МВтч емкости для хранения энергии.Поэтому следующей задачей является расширение масштабов

технологию и проверить ее работоспособность в больших масштабах.Для этого исследователи из Мадридского технологического института создали команды.

сделать это возможным.