NREL人2022世界杯决赛竞猜员使用硅砂存储可再生能源

太阳能和风能等可再生能源正在改变我们如何发电建筑,工业,和网格;然而,他们是间歇性的,需要能量储存,以确保持续的力量。短期储能锂离子电池都是伟大的,但我们的建筑,商业,工业,和网格需要更多的存储空间,以较低的成本、更久时间,能力比电池可以提供可持续的未来取代化石燃料。

为了满足这种能量存储的挑战,国家可再生能源实验室的研究人员(2022世界杯决赛竞猜NREL)是晚期的原型测试一种新的热能存储技术,使用廉价的硅砂作为存储介质。经济长期电力存储通过使用低成本的热能存储和高效动力循环(持久)是可靠的,具有成本效益的,可伸缩的解决方案,它可以在任何地方选址。

持久的机制:存储、电热砂按需提供电力

持久使用盈余太阳能或风能发电热蓄热器material-silica沙子。粒子是美联储通过一组电电阻加热元件加热到1200°C(想象倒沙子通过一个巨大的烤面包机)。然后加热颗粒重力给料的为热储能保温混凝土筒仓。基线系统是专为经济的存储热能的惊人的26000兆瓦。模块化设计,存储容量可以相对轻松地向上或向下扩展。

当需要能量时,通过换热器热粒子重力给料的,加热和加压的内部工作气体驱动涡轮机的电网和旋转发电机产生电力。系统排放时期高电力需求和有限的太阳能光伏或风力发电可用,如清晨和夜晚,在准备晚餐时,当电视上。一旦出院,花费,冷粒子再次送入绝缘筒仓存储直到条件(经济)是适当的再次充电。

热砂筒仓是如何革新能源脱碳

持久提供了几个优势相对于其他电力储存技术。

作为存储介质,丰富的硅砂是稳定和廉价的在30 - 50美元/吨,在开采和生态影响有限,生命的结束。相比较而言,锂离子电池有一个特殊的能量储存density-important对某些行业,如交通、重量重要但涉及高成本的地方。粒子热能存储是一种更少的能量密集的存储,但是很便宜(2 - 4美元每千瓦时900°C的热能charge-to-discharge温差)。能量存储系统是安全的,因为惰性硅砂作为存储介质,使其大规模的理想人选,长期储存能量。

持久的系统没有特定的选址约束条件,可以在任何地方找到。这些系统也可以构建使用现有的基础设施从退休燃煤和燃气的发电厂。

多个潜在的经济在2050年用例支持脱碳

拜登管理旨在实现无碳电力行业在2035年2050年和零排放的经济。Zhiwen马,持久的项目的主要研究者,看到粒子热能存储的一个重要的角色在实现这些目标。“虽然脱碳的电力有一个明确的路径,脱碳整个经济同比包括建筑和工业热过程更具挑战性,因为天然气非常廉价,使它难以取代,”他说。“工业过程脱碳和建筑热是非常艰难的。”

早期的成就和持久的承诺

持久的项目看到前途的进步和兴趣。团队最近赢得了美国机械工程师协会先进能源系统分部和太阳能部门2021张最佳论文奖和几个美国能源部科技奖励资金。集中式太阳能集成专利被授予,和几个被提起。

持久的原型加热器和热交换器目前在高温条件下进行测试。如果今年秋天原型任务成功,马云相信持久的技术将提供巨大的潜力为未来无碳能源供应支持可再生能源集成。