由石墨或陶瓷制成的砌塊可能是一種很有前途的介質,用于存儲間歇性太陽能和風能產生的可再生能源。


今后,運營煤炭或天然氣發電廠將比建造風能和太陽能發電廠成本更高貴。事實上,根據彭博新能源財經的一項新研究,在世界許多地區建造一個新的太陽能發電廠已經比運營煤炭和天然氣發電廠便宜。


“磚塊儲能”了解下:簡單,方便而且成本還低


然而,全面轉向間歇性能源迫切需要低成本、可靠且可建于任何地方的能源存儲。


加利福尼亞州桑尼維爾的安托拉能源公司希望使用碳塊進行這種熱存儲,而波士頓的電氣化熱解決方案正在尋求資金以使用導電陶瓷塊構建類似的系統。他們的愿景是相似的:使用多余的可再生電力將區塊加熱到 1,500°C 以上,然后在需要時將其轉回電力供電網使用。


為了低于如今支持風能和太陽能的天然氣發電廠的成本,存儲能源的成本必須約為每千瓦時 10 美元。


兩家初創公司都表示,他們的焦耳加熱系統將滿足這個價格。與此同時,根據麻省理工學院經濟學家最近的一項研究,鋰離子電池目前的價格約為 140 美元/千瓦時,并且可能會降至 20 美元/千瓦時,盡管只有在 2030 年或之后。


“磚塊儲能”了解下:簡單,方便而且成本還低


Antora 的聯合創始人兼首席科學官 Justin Briggs 表示,他和他的聯合創始人 Andrew Ponec 和 David Bierman 于 2018 年創立了該公司,他們考慮了幾種儲能技術來實現這一目標。這包括今天的主要方法,抽水蓄能,其中水被抽到更高的高度,隨著水的下降而旋轉渦輪機,以及類似的新重力存儲方法,它涉及舉起 35 噸重的磚并讓它們掉落。


加熱碳塊因其令人印象深刻的能量密度、簡單性、低成本和可擴展性而獲勝。能量密度與鋰離子電池相當,為幾百 kWh/m 3,是抽水蓄能或重力的數百倍。


Antora 使用與鋼爐和鋁冶煉廠中的電極相同的石墨塊。這些的產量已經達到 1 億噸,因此可以利用該供應鏈,Briggs 設想了大約與宿舍冰箱大小相同的塊,這些塊以模塊化單元包裝,并用巖棉等普通絕緣材料包裹。


一種選擇是利用熱量來驅動蒸汽輪機。但安托拉選擇了熱光伏,這種類似太陽能電池的設備可以將紅外輻射和來自熾熱碳塊的光轉化為電能。大規模制造時,這些半導體器件的價格會急劇下降,因此每瓦特的成本比渦輪機便宜。此外,與大型渦輪機不同,無論功率輸出如何,熱光伏都表現良好。


Antora Energy 的石墨塊在超過 1000o C 的溫度下存儲可再生能源,最終通過其專有的熱光伏熱機將其轉換回電力。


熱光伏已經存在了幾十年,但安托拉開發了一種新系統。該公司的顧問之一理查德·斯旺森 (Richard Swanson) 是 1970 年代后期該技術的早期先驅。這些設備將熱量轉化為電能的效率一直停留在 20 年代,直到 Antora 團隊在 2019 年展示了世界紀錄的 30% 的效率。


他們通過從硅轉向更高性能的 III-V 半導體,并使用技巧做到了這一點比如利用低能量的紅外光,否則這些光會穿過半導體并丟失。Antora 的系統通過在半導體后面放置一個反射器將紅外線反射回石墨塊來回收熱量。


該技術已經流行起來。Antora已從 ARPA-E獲得早期資金,最近,他們從風險投資家和加州能源委員會 [PDF]那里獲得了資金來擴大他們的技術,并將于 2022 年在一個未公開的客戶地點建立一個試點系統。


Electrified Thermal Solutions 是2021 年 Activate 孵化器隊列的一部分,成立于 2020 年,它的年齡要小得多。該公司的聯合創始人 Joey Kabel 和 Daniel Stack 選擇陶瓷塊作為他們的蓄熱介質。具體而言,蜂窩狀陶瓷塊如今用于收集鋼鐵廠的廢熱。由于陶瓷不導電,他們對磚進行摻雜以使其具有導電性,這樣它們就可以被電加熱到 2,000°C。


斯塔克計劃為這種儲存熱量瞄準一個廣闊的市場。他們可以用它來驅動蒸汽輪機發電,或運行任何其他高溫工藝,如生產水泥和鋼鐵。


兩人仍在解決一些技術挑戰,例如防止陶瓷隨著時間的推移而氧化和蒸發。該系統的使用壽命應超過 20 年,這是與電池相比的另一大優勢。Kabel現在正在建造一個臺式原型機,但最終的全尺寸系統應該看起來像一個大型糧倉,可以儲存大約 1 MWh/m 3的能量,超過 Antora 的能量密度。


任何一家公司都需要幾年時間才能準備好建造一個全面的裝置。


如果他們能證明自己,不過,這些公司可能會鋪平道路,為具有成本效益的存儲技術為21的方式ST 世紀電網。希望通過用可再生加熱系統代替燃燒過程來使工業和電力部門脫碳。


免責聲明

我來說幾句

不吐不快,我來說兩句
最新評論

還沒有人評論哦,搶沙發吧~