Ši energijos kaupimo technologija laimėjo 2022 m. ES geriausios inovacijos apdovanojimą, 40 kartų pigesnė nei ličio jonų baterija

Šiluminės energijos kaupimas, naudojant silicį ir ferosilicį kaip terpę, gali kaupti energiją mažiau nei 4 eurais už kilovatvalandę, o tai yra 100 kartų

pigiau nei dabartinė fiksuota ličio jonų baterija.Pridėjus konteinerį ir apšiltinimo sluoksnį, bendra kaina gali būti apie 10 eurų už kilovatvalandę,

kuri yra daug pigesnė nei 400 eurų už kilovatvalandę kainuojanti ličio baterija.

Atsinaujinančios energijos plėtra, naujų energijos sistemų kūrimas ir energijos kaupimo rėmimas yra kliūtis, kurią reikia įveikti.

Dėl nepaprasto elektros energijos pobūdžio ir atsinaujinančios energijos gamybos, pvz., fotovoltinės ir vėjo energijos, nepastovumo lemia pasiūla ir paklausa.

elektros energijos kiekis kartais nesutampa.Šiuo metu toks reguliavimas gali būti koreguojamas naudojant anglies ir gamtinių dujų energijos gamybą arba hidroelektrinę, kad būtų pasiektas stabilumas

ir galios lankstumas.Tačiau ateityje, atsisakius iškastinės energijos ir didėjant atsinaujinančios energijos kiekiui, pigus ir efektyvus energijos kaupimas

konfigūracija yra raktas.

Energijos kaupimo technologija daugiausia skirstoma į fizinį energijos kaupimą, elektrocheminį energijos kaupimą, šiluminės energijos kaupimą ir cheminės energijos kaupimą.

Tokios, kaip mechaninis energijos kaupimas ir siurblinė, priklauso fizinei energijos kaupimo technologijai.Šis energijos kaupimo būdas turi palyginti mažą kainą ir

didelis konversijos efektyvumas, tačiau projektas yra gana didelis, ribojamas geografinės padėties, o statybos laikotarpis taip pat labai ilgas.Sunku

prisitaikyti prie didžiausio atsinaujinančios energijos skutimosi poreikio tik naudojant siurblinę.

Šiuo metu elektrocheminis energijos kaupimas yra populiarus, be to, tai sparčiausiai auganti nauja energijos kaupimo technologija pasaulyje.Elektrocheminė energija

saugojimas daugiausia pagrįstas ličio jonų baterijomis.Iki 2021 metų pabaigos pasaulyje suminė naujos energijos saugyklos instaliuota galia viršijo 25 mln.

kilovatų, iš kurių ličio jonų akumuliatorių rinkos dalis pasiekė 90 proc.Taip yra dėl didelio masto elektromobilių kūrimo, kuris suteikia a

didelio masto komercinio pritaikymo scenarijus elektrocheminiam energijos kaupimui, pagrįstam ličio jonų baterijomis.

Tačiau ličio jonų akumuliatoriaus energijos kaupimo technologija, kaip tam tikra automobilių baterija, nėra didelė problema, tačiau kils daug problemų, kai kalbama apie

palaiko ilgalaikį energijos kaupimą tinklo lygmeniu.Viena iš jų yra saugos ir kainos problema.Jei ličio jonų baterijos bus sukrautos dideliu mastu, kaina padidės,

o šilumos kaupimosi keliamas saugumas taip pat yra didžiulis paslėptas pavojus.Kitas dalykas yra tai, kad ličio ištekliai yra labai riboti, o elektrinių transporto priemonių nepakanka,

ir ilgalaikio energijos kaupimo poreikis negali būti patenkintas.

Kaip išspręsti šias realias ir neatidėliotinas problemas?Dabar daugelis mokslininkų sutelkė dėmesį į šiluminės energijos kaupimo technologijas.Buvo padaryti proveržiai

atitinkamas technologijas ir mokslinius tyrimus.

2022 m. lapkritį Europos Komisija paskelbė apdovanojimą pelniusį „ES 2022 inovacijų radaro apdovanojimo“ projektą, kuriame „AMADEUS“

Madrido technologijos instituto Ispanijoje komandos sukurtas baterijų projektas 2022 metais laimėjo ES geriausios inovacijos apdovanojimą.

„Amadeus“ yra revoliucinis akumuliatoriaus modelis.Šį projektą, kuriuo siekiama sukaupti didelį energijos kiekį iš atsinaujinančios energijos, pasirinko europietis

Komisija kaip vienas geriausių išradimų 2022 m.

Tokio tipo baterijos, kurias sukūrė Ispanijos mokslininkų komanda, kaupia perteklinę energiją, susidarančią, kai saulės arba vėjo energija yra daug šilumos energijos pavidalu.

Ši šiluma naudojama medžiagai (šiame projekte tiriamas silicio lydinys) pašildyti iki daugiau nei 1000 laipsnių Celsijaus.Sistemoje yra specialus konteineris su

šiluminė fotovoltinė plokštė, nukreipta į vidų, kuri gali išleisti dalį sukauptos energijos, kai energijos poreikis yra didelis.

Tyrėjai naudojo analogiją, kad paaiškintų procesą: „Tai tarsi saulės įdėjimas į dėžutę“.Jų planas gali pakeisti energijos kaupimą.Jis turi didelį potencialą

pasiekti šį tikslą ir tapo pagrindiniu veiksniu kovojant su klimato kaita, todėl „Amadeus“ projektas išsiskiria iš daugiau nei 300 pateiktų projektų.

ir laimėjo ES geriausios inovacijos apdovanojimą.

ES inovacijų radaro apdovanojimo organizatorius paaiškino: „Vertinga ta, kad ji suteikia pigią sistemą, galinčią sukaupti didelį energijos kiekį

ilgas laikas.Jis turi didelį energijos tankį, didelį bendrą efektyvumą ir naudoja pakankamai ir nebrangių medžiagų.Tai modulinė sistema, plačiai naudojama ir gali suteikti

švari šiluma ir elektra pagal poreikį.

Taigi, kaip ši technologija veikia?Kokie yra ateities taikymo scenarijai ir komercializavimo perspektyvos?

Paprasčiau tariant, ši sistema naudoja energijos perteklių, pagamintą iš atsinaujinančios energijos (pvz., saulės ar vėjo energijos), kad ištirptų pigius metalus,

pavyzdžiui, silicis arba ferosilicis, o temperatūra yra aukštesnė nei 1000 ℃.Silicio lydinys sintezės procese gali sukaupti daug energijos.

Ši energijos rūšis vadinama „latentine šiluma“.Pavyzdžiui, litre silicio (apie 2,5 kg) sukaupta daugiau nei 1 kilovatvalandė (1 kilovatvalandė) energijos.

latentinės šilumos, kuri yra lygiai tokia energija, kokia yra litre vandenilio esant 500 barų slėgiui.Tačiau skirtingai nei vandenilis, silicis gali būti laikomas atmosferoje

slėgio, todėl sistema tampa pigesnė ir saugesnė.

Sistemos raktas yra tai, kaip sukauptą šilumą paversti elektros energija.Kai silicis tirpsta aukštesnėje nei 1000 ºC temperatūroje, jis šviečia kaip saulė.

Todėl fotovoltiniai elementai gali būti naudojami spinduliuojamai šilumai paversti elektros energija.

Vadinamasis terminis fotovoltinis generatorius yra tarsi miniatiūrinis fotovoltinis įrenginys, galintis generuoti 100 kartų daugiau energijos nei tradicinės saulės elektrinės.

Kitaip tariant, jei vienas kvadratinis metras saulės baterijų gamina 200 vatų, tai vienas kvadratinis metras šiluminių fotovoltinių plokščių – 20 kilovatų.Ir ne tik

galia, bet ir konversijos efektyvumas yra didesnis.Šiluminių fotovoltinių elementų efektyvumas yra nuo 30% iki 40%, kuris priklauso nuo temperatūros

šilumos šaltinio.Priešingai, komercinių fotovoltinių saulės baterijų efektyvumas yra nuo 15% iki 20%.

Naudojant terminius fotovoltinius generatorius vietoj tradicinių šiluminių variklių išvengiama judančių dalių, skysčių ir sudėtingų šilumokaičių naudojimo.Šiuo būdu,

visa sistema gali būti ekonomiška, kompaktiška ir netriukšminga.

Remiantis atliktais tyrimais, latentiniai šiluminiai fotovoltiniai elementai gali sukaupti didelį kiekį likutinės atsinaujinančios energijos.

Projektui vadovavęs mokslininkas Alejandro Data sakė: „Didelė šios elektros energijos dalis bus pagaminta, kai bus vėjo ir vėjo energijos gamybos perteklius.

tad elektros rinkoje jis bus parduodamas labai žema kaina.Labai svarbu šį elektros energijos perteklių kaupti labai pigioje sistemoje.Tai labai prasminga

elektros energijos perteklių kaupti šilumos pavidalu, nes tai vienas pigiausių energijos kaupimo būdų“.

2. Tai 40 kartų pigiau nei ličio jonų baterija

Visų pirma, silicis ir ferosilicis gali kaupti energiją mažiau nei 4 eurais už kilovatvalandę, o tai yra 100 kartų pigiau nei dabartinis fiksuotas ličio jonas.

baterija.Pridėjus konteinerį ir izoliacijos sluoksnį, bendra kaina bus didesnė.Tačiau, anot tyrimo, jei sistema pakankamai didelė, dažniausiai daugiau

nei 10 megavatvalandžių, tai tikriausiai sieks apie 10 eurų už kilovatvalandę, nes šilumos izoliacijos kaina bus nedidelė dalis visos

sistemos kaina.Tačiau ličio baterijos kaina siekia apie 400 eurų už kilovatvalandę.

Viena problema, su kuria susiduria ši sistema, yra ta, kad tik nedidelė sukauptos šilumos dalis paverčiama atgal į elektros energiją.Koks yra konversijos efektyvumas šiame procese?Kaip

likusios šilumos energijos panaudojimas yra pagrindinė problema.

Tačiau komandos tyrėjai mano, kad tai nėra problemos.Jei sistema pakankamai pigi, reikia atgauti tik 30-40% energijos

elektros, todėl jos bus pranašesnės už kitas brangesnes technologijas, pavyzdžiui, ličio jonų baterijas.

Be to, likusieji 60–70% šilumos, nepaverčiamos elektra, gali būti tiesiogiai perduodama pastatams, gamykloms ar miestams, siekiant sumažinti anglies ir gamtinės

dujų suvartojimas.

Šiluma sudaro daugiau nei 50 % pasaulinės energijos poreikio ir 40 % pasaulinio anglies dvideginio išmetimo.Tokiu būdu vėjo ar fotovoltinės energijos kaupimas latentinėje būsenoje

šiluminiai fotovoltiniai elementai gali ne tik sutaupyti daug išlaidų, bet ir patenkinti didžiulį rinkos šilumos poreikį naudojant atsinaujinančius išteklius.

3. Iššūkiai ir ateities perspektyvos

Madrido technologijos universiteto komandos sukurta nauja šiluminės fotovoltinės šilumos saugojimo technologija, kurioje naudojamos silicio lydinio medžiagos,

medžiagų kainos, šilumos saugojimo temperatūros ir energijos saugojimo trukmės pranašumai.Silicis yra antras pagal gausumą elementas žemės plutoje.Kaina

už toną silicio smėlio yra tik 30-50 dolerių, tai yra 1/10 išlydytos druskos medžiagos.Be to, silicio smėlio šiluminės saugojimo temperatūros skirtumas

dalelės yra daug didesnės nei išlydytos druskos, o maksimali darbinė temperatūra gali siekti daugiau nei 1000 ℃.Taip pat aukštesnė darbinė temperatūra

padeda pagerinti bendrą fototerminės energijos gamybos sistemos energijos vartojimo efektyvumą.

„Datus“ komanda nėra vienintelė, kuri mato šiluminių fotovoltinių elementų potencialą.Jie turi du galingus varžovus: prestižinį Masačusetso institutą

Technologijos ir Kalifornijos startuolis Antola Energy.Pastarasis orientuotas į didelių baterijų, naudojamų sunkiojoje pramonėje (didelės

iškastinio kuro vartotojas) ir gavo 50 mln. JAV dolerių, kad užbaigtų tyrimą šių metų vasarį.Billo Gateso energijos fondas Breakthrough Energy Fund suteikė tam tikrų

investiciniai fondai.

Masačusetso technologijos instituto mokslininkai teigė, kad jų šiluminių fotovoltinių elementų modelis sugebėjo pakartotinai panaudoti 40 % šildymui sunaudotos energijos.

prototipo akumuliatoriaus vidinės medžiagos.Jie paaiškino: „Tai sudaro sąlygas maksimaliam efektyvumui ir šilumos energijos kaupimo sąnaudoms sumažinti,

leidžianti dekarbonizuoti elektros tinklą“.

Madrido technologijos instituto projektas nesugebėjo išmatuoti energijos, kurią jis gali atgauti procentais, tačiau jis pranašesnis už amerikietišką modelį.

vienu aspektu.Projektui vadovavęs mokslininkas Alejandro Data paaiškino: „Norint pasiekti šį efektyvumą, MIT projektas turi pakelti temperatūrą iki

2400 laipsnių.Mūsų baterija veikia 1200 laipsnių temperatūroje.Esant tokiai temperatūrai efektyvumas bus mažesnis nei pas juos, bet pas mus daug mažiau šilumos izoliacijos problemų.

Juk labai sunku laikyti medžiagas 2400 laipsnių temperatūroje, nesukeliant šilumos nuostolių.“

Žinoma, šiai technologijai dar reikia nemažai investuoti, kol ji patenka į rinką.Dabartinis laboratorijos prototipas turi mažiau nei 1 kWh energijos kaupimo

pajėgumų, tačiau norint, kad ši technologija būtų pelninga, jai reikia daugiau nei 10 MWh energijos kaupimo pajėgumų.Todėl kitas iššūkis yra išplėsti mastą

technologiją ir dideliu mastu išbandyti jos įgyvendinamumą.Kad tai pasiektų, Madrido technologijos instituto mokslininkai subūrė komandas

kad būtų įmanoma.