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工作温度可达1200°C!NREL沙子储热原型系统正在进行测试

中国清洁供热平台 | 清洁供热行业专业传媒商务平台 2021/11/20 12:08

可再生能源技术的主要发展瓶颈之一是——当 发电量超过需求时,如何可靠地储存多余的能量。 针对该问题全球多国机构和企业都在研究对策,而美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员最近宣布的一个解决方案则非常有趣。

据了解,NREL研究人员近期公布的是一项创新型热能储存技术,该技术选择使用沙子来储存能量。 该技术可以利用风能和太阳能产生的多余能量,并将其转化为热能储存于硅砂中。

该技术被称为"利用低成本热能储存和高效动力循环实现经济型的长期电力储存",简称ENDURING,该技术被业界视为一种可能改变游戏规则的技术,将使可再生能源技术在未来更加可靠。 据悉,ENDURING系统的原型目前正在一个未披露的地点进行测试。

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工作温度可达1200℃

任何在盛夏时节在海滩上行走过的人(尤其是在阳光普照的地方)都会知道,硅石或沙子在储存和传导热能方面非常出色。上述创新技术正是利用了这一特性,通过重力将沙子送入一个加热器, 然后将沙子颗粒加热到超过2,192°F(约合1200 【详见下图】

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ENDURING系统示意图

如上图,沙子被加热之后就会被送入混凝土制成的绝缘筒仓进行储存。当需要释放所储存能量时,沙子会被送入一个热交换器,然后通过热交换将气体加温增压,以为涡轮机械和旋转发电机提供动力并产生电力。

研究人员介绍,沙子储存的热能可以在能源需求高峰期释放,此时风能和太阳能的发电量往往相对较低(比如清晨或夜间),但却是大多数人在家里同时使用多种电器的时候。

该储存仓可以根据对能源的需求而扩大或缩小,但一般会有几层楼高。该系统的一大好处是—— 它既可以连接到电网,也可以安装在退役的煤电站或天然气电站。

可助力逐步淘汰煤炭和天然气

根据NREL发布的数据, 一个单独的ENDURING系统能够储存多达26,000兆瓦时的热能。 为了便于更直观了解该数据,美国核管理委员会在一份报告指出,"对于传统的燃煤电站来说,其一兆瓦的发电量相当于400至900个家庭一年所消耗的电量"。

ENDURING项目的研究员Zhiwen Ma认为, 该创新技术有可能在取代燃煤或天然气等传统燃料方面产生巨大影响。

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更有利的是,采用该技术建造的系统相对比较便宜。 沙子的价格约为每吨50美元,这使得它比制造锂电池的原材料要便宜得多。 同时,提取和采购沙子对环境也是相当有利的。硅石(沙子)也恰好是地球上最丰富的物质之一,获取非常方便。

另一位ENDURING的研究人员Patrick Davenport同意上述结论并认为,该系统可以帮助逐步淘汰可持续性较差的能源。

Patrick Davenport表示:“具有耐火绝缘特性的沙子和混凝土筒仓是非常便宜的材料,可以实现低成本的能源储存。而电池存储这种常规四小时存储技术不能很好地扩展至电网或城市应用规模,我们需要更大规模的能源储存技术,因此研究ENDURING技术很有意义。”

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