美麻省理工學(xué)院設(shè)計新型儲能系統(tǒng) 成本是抽水蓄能電站一半

來源:中國電力報

現(xiàn)在主流的儲能方式是鋰離子電池和抽水蓄能電站。鋰離子電池已經(jīng)被認(rèn)為是一種可行但昂貴的儲存可再生能源的方法。抽水蓄能電站則是迄今為止最便宜的電網(wǎng)規(guī)模蓄能方式。麻省理工學(xué)院的研究者開發(fā)的新型儲能方式為：將太陽能或風(fēng)能產(chǎn)生的多余電力以熱能的形式儲存在白熱熔融硅容器中，然后在需要時將熱能轉(zhuǎn)換成電能。研究人員估計，這種系統(tǒng)比鋰離子電池要便宜得多，成本大約是抽水蓄能電站的一半。

硅元素發(fā)揮關(guān)鍵作用

這個新的儲能系統(tǒng)源于一個項目，在該項目中，研究人員尋找提高集中式太陽能熱發(fā)電效率的方式。與傳統(tǒng)太陽能發(fā)電廠使用太陽能電池板將光轉(zhuǎn)換為電能不同，集中式太陽能熱發(fā)電需要大面積的巨型反射鏡，這些反射鏡將陽光集中到中央塔上。在那里，光被轉(zhuǎn)化為熱，最終轉(zhuǎn)化為電能。集中式太陽能熱發(fā)電廠把太陽能儲存在裝滿熔融鹽的大罐子里，然后加熱到1000華氏度左右的高溫，當(dāng)需要電時，熱鹽通過熱交換器把熱量傳遞到蒸汽中，然后渦輪機把蒸汽變成電力。亨利說：“這種技術(shù)已經(jīng)存在了一段時間，但人們一直認(rèn)為其成本不會低到足以與天然氣相競爭。

因此，如果找到在更高溫度下操作的方法，就需要使用更有效的熱機并降低成本。”然而，如果操作人員將鹽加熱到極高溫度，那么鹽會腐蝕儲存其的不銹鋼罐。

3500～4300華氏度的循環(huán)之旅

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到了一種新的可再生能源儲存系統(tǒng)的概念，將其稱之為TEGS-MJP，與傳統(tǒng)凹面鏡或中央塔來集熱的方式不同，他們直接把可再生能源產(chǎn)生的電力 （如太陽能和風(fēng)能）轉(zhuǎn)化為熱能——電流通過加熱元件的過程。

該系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的可再生能源系統(tǒng)配套，以捕獲白天多余的電力，并將其儲存起來供日后使用。亨利說：“假設(shè)每個人下班回家，雖然太陽就要落山了，但還是很熱，于是需要打開空調(diào)。這時光伏發(fā)電將不會有太多的輸出，這時儲存的能量就派上用場了。”這個系統(tǒng)由一個石墨制成的、高大的、高度絕緣的、充滿液態(tài)硅的水箱組成，

水箱寬度為10米，最低溫度幾乎達(dá)到3500華氏度。暴露在加熱元件中的一排管子將這個“冷水箱”連接到另一個“熱水箱”。當(dāng)城市太陽能產(chǎn)生的電進入這個系統(tǒng)時，這些能量被轉(zhuǎn)換成加熱元件的熱量。同時，液態(tài)硅被泵出冷罐，當(dāng)通過暴露在加熱元件下的排管時，進一步加熱然后進入熱罐。在那里，熱能被儲存在大約4300華氏度的高溫下。

當(dāng)需要電力時，熾熱的液態(tài)硅被泵入罐子中，專門的太陽能電池（多結(jié)光伏）將其能源轉(zhuǎn)換為電能輸送到電網(wǎng)中。冷卻下來的硅可以被泵回冷水箱，直到下一輪存儲——從而有效地充當(dāng)一個大型的可充電電池。

亨利說：“人們開始稱我們的設(shè)計為‘盒子里的太陽’。這是一個很形象的說法，它基本上就是一個非常強烈的光源，把所有的光源都裝在一個盒子里，這個盒子可以收集熱量?！?/p>