Această tehnologie de stocare a energiei a câștigat premiul UE pentru cea mai bună inovație 2022, de 40 de ori mai ieftină decât bateria litiu-ion

Stocarea energiei termice folosind siliciu și ferosiliciu ca mediu poate stoca energie la un cost de mai puțin de 4 euro pe kilowatt-oră, adică de 100 de ori

mai ieftină decât bateria fixă ​​litiu-ion actuală.După adăugarea containerului și a stratului de izolație, costul total poate fi de aproximativ 10 euro pe kilowatt-oră,

care este mult mai ieftină decât bateria cu litiu de 400 de euro pe kilowatt-oră.

Dezvoltarea energiei regenerabile, construirea de noi sisteme de alimentare și sprijinirea stocării energiei sunt o barieră care trebuie depășită.

Natura ieșită din cutie a electricității și volatilitatea generării de energie regenerabilă, cum ar fi energia fotovoltaică și eoliană, fac cererea și oferta.

de electricitate uneori nepotrivită.În prezent, o astfel de reglementare poate fi ajustată prin generarea de energie pe cărbune și gaz natural sau hidroenergie pentru a obține stabilitate

și flexibilitatea puterii.Dar în viitor, odată cu retragerea energiei fosile și creșterea energiei regenerabile, stocarea energiei ieftină și eficientă

configurația este cheia.

Tehnologia de stocare a energiei este împărțită în principal în stocarea energiei fizice, stocarea energiei electrochimice, stocarea energiei termice și stocarea energiei chimice.

Cum ar fi stocarea mecanică a energiei și stocarea prin pompare aparțin tehnologiei fizice de stocare a energiei.Această metodă de stocare a energiei are un preț relativ scăzut și

eficiență ridicată a conversiei, dar proiectul este relativ mare, limitat de locația geografică, iar perioada de construcție este, de asemenea, foarte lungă.Este greu sa

să se adapteze la cererea de vârf a energiei regenerabile numai prin stocare prin pompare.

În prezent, stocarea energiei electrochimice este populară și este, de asemenea, cea mai rapidă tehnologie nouă de stocare a energiei din lume.Energia electrochimică

stocarea se bazează în principal pe baterii litiu-ion.Până la sfârșitul anului 2021, capacitatea instalată cumulativă de stocare a energiei noi în lume a depășit 25 de milioane

kilowați, dintre care cota de piață a bateriilor litiu-ion a ajuns la 90%.Acest lucru se datorează dezvoltării pe scară largă a vehiculelor electrice, care oferă a

scenariu de aplicație comercială la scară largă pentru stocarea energiei electrochimice pe bază de baterii litiu-ion.

Cu toate acestea, tehnologia de stocare a energiei bateriei cu litiu-ion, ca un fel de baterie de automobile, nu este o problemă mare, dar vor exista multe probleme când vine vorba de

sprijinirea stocării de energie pe termen lung la nivel de rețea.Una este problema siguranței și a costurilor.Dacă bateriile litiu-ion sunt stivuite la scară mare, costul se va multiplica,

iar siguranța cauzată de acumularea de căldură este, de asemenea, un imens pericol ascuns.Celălalt este că resursele de litiu sunt foarte limitate, iar vehiculele electrice nu sunt suficiente,

iar nevoia de stocare a energiei pe termen lung nu poate fi satisfăcută.

Cum să rezolvi aceste probleme realiste și urgente?Acum mulți oameni de știință s-au concentrat pe tehnologia de stocare a energiei termice.S-au făcut descoperiri în

tehnologii și cercetări relevante.

În noiembrie 2022, Comisia Europeană a anunțat proiectul premiat al „EU 2022 Innovation Radar Award”, în cadrul căruia „AMADEUS”

Proiectul de baterii dezvoltat de echipa Institutului de Tehnologie din Madrid din Spania a câștigat Premiul UE pentru cea mai bună inovație în 2022.

„Amadeus” este un model de baterie revoluționar.Acest proiect, care își propune să stocheze o cantitate mare de energie din energie regenerabilă, a fost selectat de către european

Comisie ca una dintre cele mai bune invenții din 2022.

Acest tip de baterie concepută de echipa de oameni de știință spanioli stochează excesul de energie generat atunci când energia solară sau eoliană este ridicată sub formă de energie termică.

Această căldură este folosită pentru a încălzi un material (aliajul de siliciu este studiat în acest proiect) la mai mult de 1000 de grade Celsius.Sistemul conține un container special cu

placă fotovoltaică termică orientată spre interior, care poate elibera o parte din energia stocată atunci când cererea de energie este mare.

Cercetătorii au folosit o analogie pentru a explica procesul: „Este ca și cum ai pune soarele într-o cutie”.Planul lor poate revoluționa stocarea energiei.Are un mare potențial să

atinge acest obiectiv și a devenit un factor cheie în combaterea schimbărilor climatice, ceea ce face ca proiectul „Amadeus” să se evidențieze dintre cele peste 300 de proiecte depuse.

și a câștigat Premiul UE pentru cea mai bună inovație.

Organizatorul Premiului EU Innovation Radar a explicat: „Punctul valoros este că oferă un sistem ieftin care poate stoca o cantitate mare de energie pentru un

perioadă lungă de timp.Are densitate mare de energie, eficiență generală ridicată și utilizează materiale suficiente și ieftine.Este un sistem modular, utilizat pe scară largă și poate oferi

căldură curată și electricitate la cerere.”

Deci, cum funcționează această tehnologie?Care sunt scenariile viitoare de aplicare și perspectivele de comercializare?

Pentru a spune simplu, acest sistem folosește excesul de putere generat de energia regenerabilă intermitentă (cum ar fi energia solară sau energia eoliană) pentru a topi metale ieftine,

cum ar fi siliciu sau ferosiliciu, iar temperatura este mai mare de 1000 ℃.Aliajul de siliciu poate stoca o cantitate mare de energie în procesul său de fuziune.

Acest tip de energie se numește „căldură latentă”.De exemplu, un litru de siliciu (aproximativ 2,5 kg) stochează mai mult de 1 kilowatt-oră (1 kilowatt-oră) de energie sub formă

de căldură latentă, care este exact energia conținută într-un litru de hidrogen la o presiune de 500 bar.Cu toate acestea, spre deosebire de hidrogen, siliciul poate fi stocat sub atmosferă

presiune, ceea ce face sistemul mai ieftin și mai sigur.

Cheia sistemului este cum se transformă căldura stocată în energie electrică.Când siliciul se topește la o temperatură de peste 1000 ° C, acesta strălucește ca soarele.

Prin urmare, celulele fotovoltaice pot fi folosite pentru a transforma căldura radiantă în energie electrică.

Așa-numitul generator fotovoltaic termic este ca un dispozitiv fotovoltaic în miniatură, care poate genera de 100 de ori mai multă energie decât centralele solare tradiționale.

Cu alte cuvinte, dacă un metru pătrat de panouri solare produce 200 de wați, un metru pătrat de panouri fotovoltaice termice va produce 20 de kilowați.Și nu numai

puterea, dar și eficiența conversiei este mai mare.Eficiența celulelor fotovoltaice termice este între 30% și 40%, care depinde de temperatură

a sursei de căldură.În schimb, eficiența panourilor solare fotovoltaice comerciale este între 15% și 20%.

Utilizarea generatoarelor fotovoltaice termice în locul motoarelor termice tradiționale evită utilizarea pieselor mobile, fluidelor și schimbătoarelor de căldură complexe.În acest fel,

întregul sistem poate fi economic, compact și fără zgomot.

Potrivit cercetării, celulele fotovoltaice termice latente pot stoca o cantitate mare de energie regenerabilă reziduală.

Alejandro Data, un cercetător care a condus proiectul, a declarat: „O mare parte din această energie electrică va fi generată atunci când va exista un surplus în generarea de energie eoliană și eoliană.

deci va fi vandut la un pret foarte mic pe piata de energie electrica.Este foarte important să stocați aceste surplus de energie electrică într-un sistem foarte ieftin.Este foarte semnificativ să

stocați surplusul de energie electrică sub formă de căldură, deoarece este una dintre cele mai ieftine modalități de stocare a energiei.”

2. Este de 40 de ori mai ieftină decât bateria litiu-ion

În special, siliciul și ferosiliciul pot stoca energie la un cost de mai puțin de 4 euro per kilowatt-oră, care este de 100 de ori mai ieftin decât actualul litiu-ion fix.

baterie.După adăugarea containerului și a stratului de izolație, costul total va fi mai mare.Cu toate acestea, conform studiului, dacă sistemul este suficient de mare, de obicei mai mult

de 10 megawați oră, probabil va ajunge la costul de aproximativ 10 euro pe kilowatt-oră, deoarece costul izolației termice va fi o mică parte din totalul

costul sistemului.Cu toate acestea, costul bateriei cu litiu este de aproximativ 400 de euro pe kilowatt-oră.

O problemă cu care se confruntă acest sistem este că doar o mică parte din căldura stocată este convertită înapoi în electricitate.Care este eficiența conversiei în acest proces?Cum să

utilizarea energiei termice rămase este problema cheie.

Cu toate acestea, cercetătorii echipei cred că acestea nu sunt probleme.Dacă sistemul este suficient de ieftin, doar 30-40% din energie trebuie recuperată sub formă de

electricitate, ceea ce le va face superioare altor tehnologii mai scumpe, cum ar fi bateriile litiu-ion.

În plus, restul de 60-70% din căldura netransformată în energie electrică poate fi transferată direct către clădiri, fabrici sau orașe pentru a reduce cărbunele și cărbunele natural.

consumul de gaze.

Căldura reprezintă mai mult de 50% din cererea globală de energie și 40% din emisiile globale de dioxid de carbon.În acest fel, stocarea energiei eoliene sau fotovoltaice în stare latentă

Celulele fotovoltaice termice nu numai că pot economisi o mulțime de costuri, ci și pot satisface cererea uriașă de căldură a pieței prin resurse regenerabile.

3. Provocări și perspective de viitor

Noua tehnologie de stocare termică fotovoltaică termică concepută de echipa Universității de Tehnologie din Madrid, care utilizează materiale din aliaj de siliciu, a

avantaje în ceea ce privește costul materialului, temperatura de stocare termică și timpul de stocare a energiei.Siliciul este al doilea element cel mai abundent din scoarța terestră.Costul

pe tonă de nisip siliciu este de doar 30-50 de dolari, ceea ce reprezintă 1/10 din materialul de sare topită.În plus, diferența de temperatură de stocare termică a nisipului siliciu

particulele este mult mai mare decât cea a sării topite, iar temperatura maximă de funcționare poate ajunge la mai mult de 1000 ℃.De asemenea, temperatura de funcționare mai mare

ajută la îmbunătățirea eficienței energetice generale a sistemului de generare a energiei fototermale.

Echipa lui Datus nu este singura care vede potențialul celulelor fotovoltaice termice.Au doi rivali puternici: prestigiosul Massachusetts Institute of

Tehnologie și start-up-ul californian Antola Energy.Acesta din urmă se concentrează pe cercetarea și dezvoltarea bateriilor mari utilizate în industria grea (un mare

consumator de combustibili fosili) și a obținut 50 de milioane USD pentru a finaliza cercetarea în februarie a acestui an.Fondul Energetic Breakthrough al lui Bill Gates a oferit câteva

fonduri de investiții.

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au spus că modelul lor de celule fotovoltaice termice a reușit să refolosească 40% din energia folosită pentru încălzire.

materialele interne ale bateriei prototip.Ei au explicat: „Acest lucru creează o cale pentru eficiența maximă și reducerea costurilor de stocare a energiei termice,

făcând posibilă decarbonizarea rețelei electrice.”

Proiectul Institutului de Tehnologie din Madrid nu a reușit să măsoare procentul de energie pe care îl poate recupera, dar este superior modelului american

într-un aspect.Alejandro Data, cercetătorul care a condus proiectul, a explicat: „Pentru a atinge această eficiență, proiectul MIT trebuie să ridice temperatura la

2400 de grade.Bateria noastră funcționează la 1200 de grade.La aceasta temperatura randamentul va fi mai mic decat al lor, dar avem mult mai putine probleme de izolare termica.

La urma urmei, este foarte dificil să depozitezi materiale la 2400 de grade fără a provoca pierderi de căldură.”

Desigur, această tehnologie mai are nevoie de multă investiție înainte de a intra pe piață.Actualul prototip de laborator are mai puțin de 1 kWh de stocare a energiei

capacitate, dar pentru a face această tehnologie profitabilă, este nevoie de o capacitate de stocare a energiei de peste 10 MWh.Prin urmare, următoarea provocare este de a extinde amploarea

tehnologia și testați-i fezabilitatea la scară largă.Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Madrid au construit echipe

pentru a face posibilă.