科技日報(bào)
根據(jù)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo),21世紀(jì)全球平均氣溫升幅必須控制在1.5℃以內(nèi)。隨著氣候變化以及化石燃料價(jià)格迅速上漲,需要各國大力開發(fā)可再生能源。但風(fēng)能、太陽能等可再生能源一般“靠天吃飯”,具有間歇性的特點(diǎn),風(fēng)能、太陽能等新能源無法按需發(fā)電,所以在對風(fēng)能、太陽能等新能源加大投資力度的同時(shí)也要做好能源的存儲(chǔ)。從傳統(tǒng)的基于鋰的“超大號”電池,到液流電池、硅相變電池、熔鹽電池、鐵空氣電池、重力電池、二氧化碳膨脹電池等,為了儲(chǔ)存能量各國嘗試了各種辦法。
近年來,國際局勢的變化帶來的歐洲天然氣價(jià)格飆升,影響了歐洲的能源安全。為應(yīng)對氣候變化和能源危機(jī),歐洲各國也提出了各種不同的儲(chǔ)能方案。
芬蘭初創(chuàng)公司“極夜能源”和能源公用事業(yè)公司Vatajankoski共同建造了世界上第一個(gè)可由太陽能和風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的“沙子電池”——商用沙基高溫儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
沙子經(jīng)久耐用,價(jià)格低廉,是一種非常有效的儲(chǔ)存熱量的介質(zhì),并且隨著時(shí)間的推移,熱量損失也很少。在“沙子電池”中,寬約4米、高約7米的鋼制集裝箱里有自動(dòng)蓄熱系統(tǒng),裝著約100噸沙子。
那么,“沙子電池”是如何工作的呢?每當(dāng)太陽能和風(fēng)能過剩時(shí),“沙子電池”就會(huì)利用這些能量加熱電阻使沙子溫度達(dá)到500℃。這會(huì)產(chǎn)生熱空氣,熱空氣通過熱交換器在沙子中循環(huán)。開發(fā)人員表示,設(shè)備可讓沙子在500~600℃的溫度下儲(chǔ)存大量熱量,并保持?jǐn)?shù)月。這一儲(chǔ)熱系統(tǒng)最多可釋放100千瓦的熱電,儲(chǔ)能容量為8兆瓦。
為了擺脫對外來能源的依賴,德國柏林準(zhǔn)備了巨大的“熱水瓶”,2022年冬天幫助民眾取暖。這個(gè)巨大的“熱水瓶”實(shí)際是一個(gè)熱水塔,其儲(chǔ)存的不是電力,而是熱能。負(fù)責(zé)建造這座熱水塔的瑞典大瀑布電力公司表示,這一熱能儲(chǔ)存設(shè)施高45米,可容納5600萬升的熱水。其采用的巨大隔熱水箱可讓水保持長達(dá)13個(gè)小時(shí)的高溫。這個(gè)“熱水瓶”能將可再生能源產(chǎn)生的多余熱量轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行存儲(chǔ),并根據(jù)需要釋放能量,從而緩解可再生能源供應(yīng)波動(dòng)的問題。這座耗資5000萬歐元的設(shè)施(1歐元=6.81元人民幣),熱容量達(dá)200兆瓦,其儲(chǔ)存的熱能能不間斷地讓大量的水保持在接近沸騰的溫度,這足以滿足柏林夏季大部分的熱水需求或冬季所需熱水量10%左右的需求。
隨著電動(dòng)汽車電池和儲(chǔ)能電池需求的增加,專家預(yù)計(jì),到2030年歐盟對鋰的需求量將是2020年的18倍,鈷的需求量將是5倍。到2050年,歐盟對鋰的需求量將是2020年的60倍,鈷的需求量將是15倍。但今天歐洲只在葡萄牙有一個(gè)鋰礦。與此同時(shí),鈷供應(yīng)高度集中在少數(shù)幾個(gè)市場,剛果民主共和國擁有全球一半以上的鈷儲(chǔ)量,澳大利亞則擁有20%的鈷儲(chǔ)量。解決供應(yīng)鏈問題是歐洲能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
挪威熱儲(chǔ)能技術(shù)廠商EnergyNest成立于2011年。其開發(fā)了一種“熱電池”以支持工業(yè)過程中的脫碳,該“熱電池”是一種基于混凝土的儲(chǔ)熱系統(tǒng)?!盁犭姵亍钡漠a(chǎn)品名稱為Heatcrete,主要通過采用特殊配方的混凝土來存儲(chǔ)熱量,該公司聲稱,這種混凝土材料的成本非常低,且可無害化回收。
高溫傳熱流體(HTF)可通過鋼管注入“熱電池”加熱混凝土,然后隨著“電池”放電,冷的HTF流入“電池”單元的底部,熱量從頂部流出。
“熱電池”采用模塊化設(shè)計(jì),安裝在約6米長的模塊化鋼管中,系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又緊湊,能量密度高,熱量損失少,容量可從兆瓦時(shí)擴(kuò)展到吉瓦時(shí)。(轉(zhuǎn)自:國際能源網(wǎng))