Ez az energiatároló technológia elnyerte 2022 EU legjobb innovációs díját, 40-szer olcsóbb, mint a lítium-ion akkumulátor

A szilíciumot és a ferroszilíciumot közegként használó hőenergia-tárolás kevesebb, mint 4 euró/kilowattórán költséggel tud energiát tárolni, ami 100-szorosa.

olcsóbb, mint a jelenlegi fix lítium-ion akkumulátor.A tartály és a szigetelőréteg hozzáadása után a teljes költség körülbelül 10 euró lehet kilowattóránként,

ami jóval olcsóbb, mint a 400 eurós kilowattóránkénti lítium akkumulátor.

A megújuló energiaforrások fejlesztése, az új energiarendszerek kiépítése és az energiatárolás támogatása olyan akadály, amelyet le kell győzni.

Az elektromosság „out-of-the-box” jellege és a megújuló energiatermelés – például a fotovoltaikus és a szélenergia – ingadozása befolyásolja a keresletet és a kínálatot.

az elektromosság néha nem illeszkedik.Jelenleg az ilyen szabályozás a stabilitás elérése érdekében szén és földgáz energiatermeléssel vagy vízenergiával szabályozható

és a hatalom rugalmassága.De a jövőben a fosszilis energia kivonásával és a megújuló energia növelésével az olcsó és hatékony energiatárolás

a konfiguráció a kulcs.

Az energiatárolási technológia elsősorban fizikai energiatárolásra, elektrokémiai energiatárolásra, hőenergia-tárolásra és kémiai energiatárolásra oszlik.

Ilyen a mechanikai energiatárolás és a szivattyús tárolás a fizikai energiatárolási technológiához tartozik.Ennek az energiatárolási módnak viszonylag alacsony az ára és

magas az átalakítási hatékonyság, de a projekt viszonylag nagy, földrajzi elhelyezkedése korlátozza, és az építési időszak is nagyon hosszú.Nehéz

csak szivattyús tárolással alkalmazkodik a megújuló energia csúcs borotválkozási igényéhez.

Jelenleg az elektrokémiai energiatárolás népszerű, és egyben a leggyorsabban fejlődő új energiatárolási technológia a világon.Elektrokémiai energia

a tárolás főként lítium-ion akkumulátorokon alapul.2021 végére a világ új energiatárolóinak összesített beépített kapacitása meghaladta a 25 milliót

kilowatt, amelyből a lítium-ion akkumulátorok piaci részesedése elérte a 90%-ot.Ennek oka az elektromos járművek nagyarányú fejlesztése, amely a

nagyszabású kereskedelmi alkalmazási forgatókönyv lítium-ion akkumulátorokon alapuló elektrokémiai energiatároláshoz.

A lítium-ion akkumulátoros energiatároló technológia azonban, mint egyfajta autóakkumulátor, nem jelent nagy problémát, de sok probléma lesz, ha arról van szó.

hálózati szintű hosszú távú energiatárolás támogatása.Az egyik a biztonság és a költségek problémája.Ha a lítium-ion akkumulátorokat nagy mennyiségben rakják egymásra, a költségek megsokszorozódnak,

és a hőfelhalmozódás okozta biztonság is óriási rejtett veszély.A másik az, hogy a lítiumforrások nagyon korlátozottak, és az elektromos járművek nem elegendőek,

és a hosszú távú energiatárolási igény nem teljesíthető.

Hogyan lehet megoldani ezeket a reális és sürgős problémákat?Most sok tudós a hőenergia tárolási technológiájára összpontosított.Áttörések történtek

vonatkozó technológiák és kutatások.

2022 novemberében az Európai Bizottság bejelentette az „EU 2022 Innovation Radar Award” díjnyertes projektjét, amelyben az „AMADEUS”

A spanyol Madridi Technológiai Intézet csapata által kifejlesztett akkumulátorprojekt 2022-ben elnyerte az EU legjobb innovációs díját.

Az „Amadeus” egy forradalmi akkumulátormodell.Ezt a projektet, amelynek célja nagy mennyiségű energia tárolása megújuló energiából, az európai választotta ki

A Bizottság 2022 egyik legjobb találmánya.

A spanyol tudóscsoport által tervezett ilyen típusú akkumulátor hőenergia formájában tárolja a magas nap- vagy szélenergia keletkezésekor keletkező többletenergiát.

Ezt a hőt arra használják, hogy egy anyagot (a projektben a szilíciumötvözetet tanulmányozzák) több mint 1000 Celsius-fokra melegítsék fel.A rendszer tartalmaz egy speciális tartályt a

befelé néző termikus fotovoltaikus lemez, amely nagy energiaigény esetén felszabadíthatja a tárolt energia egy részét.

A kutatók analógiával magyarázták a folyamatot: „Olyan ez, mintha egy dobozba tennénk a napot.”Tervük forradalmasíthatja az energiatárolást.Nagy lehetőségek rejlenek benne

elérje ezt a célt, és kulcsfontosságú tényezővé vált az éghajlatváltozás elleni küzdelemben, aminek köszönhetően az „Amadeus” projekt kiemelkedik a több mint 300 benyújtott projekt közül.

és elnyerte az EU legjobb innovációs díját.

Az EU Innovation Radar Award szervezője kifejtette: „Az értékes pont az, hogy olcsó rendszert biztosít, amely nagy mennyiségű energiát képes tárolni

hosszú idő.Nagy energiasűrűséggel, magas összhatékonysággal rendelkezik, elegendő mennyiségű és alacsony költségű anyagokat használ.Ez egy moduláris rendszer, széles körben használt és képes biztosítani

igény szerint tiszta hő és villany.”

Szóval, hogyan működik ez a technológia?Melyek a jövőbeni alkalmazási forgatókönyvek és az értékesítési kilátások?

Leegyszerűsítve ez a rendszer az időszakos megújuló energia (például napenergia vagy szélenergia) által termelt többletenergiát olcsó fémek olvasztására használja fel,

például szilícium vagy ferroszilícium, és a hőmérséklet magasabb, mint 1000 ℃.A szilíciumötvözet nagy mennyiségű energiát képes tárolni a fúziós folyamata során.

Ezt a fajta energiát látens hőnek nevezik.Például egy liter szilícium (körülbelül 2,5 kg) több mint 1 kilowattóra (1 kilowattóra) energiát tárol formában.

látens hő, ami pontosan annyi energia, amit egy liter hidrogén tartalmaz 500 bar nyomáson.A hidrogénnel ellentétben azonban a szilícium légköri hőmérsékleten tárolható

nyomást, ami olcsóbbá és biztonságosabbá teszi a rendszert.

A rendszer kulcsa a tárolt hő elektromos energiává alakítása.Amikor a szilícium 1000 ºC-nál magasabb hőmérsékleten megolvad, úgy ragyog, mint a nap.

Ezért a fotovoltaikus cellák felhasználhatók a sugárzó hő elektromos energiává alakítására.

Az úgynevezett termikus fotovoltaikus generátor olyan, mint egy miniatűr fotovoltaikus berendezés, amely 100-szor több energiát képes előállítani, mint a hagyományos naperőművek.

Más szóval, ha egy négyzetméter napelem 200 wattot, akkor egy négyzetméter termikus fotovoltaikus panel 20 kilowatttot.És nem csak

a teljesítmény, de az átalakítási hatásfok is magasabb.A termikus fotovoltaikus cellák hatásfoka 30% és 40% között van, ami a hőmérséklettől függ

a hőforrástól.Ezzel szemben a kereskedelmi forgalomban kapható fotovoltaikus napelemek hatásfoka 15% és 20% között van.

A hagyományos hőmotorok helyett a termikus fotovoltaikus generátorok alkalmazása elkerüli a mozgó alkatrészek, folyadékok és összetett hőcserélők használatát.Ily módon

az egész rendszer lehet gazdaságos, kompakt és zajmentes.

A kutatás szerint a látens termikus fotovoltaikus cellák nagy mennyiségű maradék megújuló energiát képesek tárolni.

Alejandro Data, a projektet vezető kutató a következőket mondta: „A villamos energia nagy részét akkor állítják elő, ha többlet lesz a szél- és szélenergia-termelésben.

így nagyon alacsony áron fogják értékesíteni az árampiacon.Nagyon fontos, hogy ezt a többlet villamos energiát egy nagyon olcsó rendszerben tároljuk.Nagyon értelmes

a felesleges villamos energiát hő formájában tároljuk, mert ez az egyik legolcsóbb energiatárolási mód.”

2. 40-szer olcsóbb, mint a lítium-ion akkumulátor

A szilícium és a ferroszilícium kilowattóránként kevesebb, mint 4 eurós költséggel képes energiát tárolni, ami 100-szor olcsóbb, mint a jelenlegi rögzített lítium-ion.

akkumulátor.A tartály és a szigetelőréteg hozzáadása után a teljes költség magasabb lesz.A tanulmány szerint azonban, ha elég nagy a rendszer, általában több

mint 10 megawattóra, valószínűleg eléri a 10 euró körüli kilowattóránkénti költséget, mert a hőszigetelés költsége az összköltség kis részét teszi ki.

a rendszer költsége.A lítium akkumulátor költsége azonban körülbelül 400 euró kilowattóránként.

Az egyik probléma, amellyel ez a rendszer szembesül, az, hogy a tárolt hőnek csak egy kis része alakul vissza elektromos árammá.Mi az átalakítás hatékonysága ebben a folyamatban?Hogyan kell

a fennmaradó hőenergia felhasználása a fő probléma.

A csapat kutatói azonban úgy vélik, hogy ezek nem problémák.Ha a rendszer elég olcsó, akkor az energia mindössze 30-40%-át kell visszanyerni formában

villamos energia, ami jobbá teszi őket más drágább technológiáknál, például a lítium-ion akkumulátoroknál.

Ezenkívül a villamos energiává nem alakított hő fennmaradó 60-70%-a közvetlenül továbbítható épületekbe, gyárakba vagy városokba a szén és a természetes

gázfogyasztás.

A hő felelős a globális energiaigény több mint 50%-áért és a globális szén-dioxid-kibocsátás 40%-áért.Ily módon a szél- vagy fotovoltaikus energia rejtett tárolása

A fotovoltaikus hőelemek nemcsak sok költséget takaríthatnak meg, hanem a megújuló erőforrások révén a piac hatalmas hőigényét is kielégítik.

3. Kihívások és jövőbeli kilátások

A Madridi Műszaki Egyetem csapata által tervezett új termikus fotovoltaikus hőtároló technológia, amely szilíciumötvözet anyagokat használ,

előnyök az anyagköltségben, a hőtárolási hőmérsékletben és az energiatárolási időben.A szilícium a második legelterjedtebb elem a földkéregben.A költség

Egy tonna szilícium-dioxid homok mindössze 30-50 dollár, ami az olvadt sóanyag 1/10-e.Ezen túlmenően, a kvarchomok termikus tárolási hőmérséklet-különbsége

részecskék sokkal magasabb, mint az olvadt sóé, és a maximális üzemi hőmérséklet elérheti az 1000 ℃-ot.Magasabb üzemi hőmérséklet is

segít a fototermikus energiatermelő rendszer általános energiahatékonyságának javításában.

A Datus csapata nem az egyetlen, aki látja a fotovoltaikus hőelemekben rejlő lehetőségeket.Két erős riválisuk van: a tekintélyes Massachusetts Institute of

Technológia és a kaliforniai Antola Energy start-up.Ez utóbbi a nehéziparban használt nagyméretű akkumulátorok kutatására és fejlesztésére összpontosít (egy nagy

fosszilis tüzelőanyag-fogyasztó), és 50 millió USD-t kapott a kutatás ez év februári befejezésére.Bill Gates Breakthrough Energy Fund nyújtott néhány

befektetési alapok.

A Massachusetts Institute of Technology kutatói azt mondták, hogy a fotovoltaikus hőelem modelljük a fűtésre felhasznált energia 40%-át képes újra felhasználni.

a prototípus akkumulátor belső anyagai.Kifejtették: „Ez utat teremt a hőenergia tárolásának maximális hatékonyságához és költségcsökkentéséhez,

lehetővé téve az elektromos hálózat szén-dioxid-mentesítését."

A Madridi Technológiai Intézet projektje nem tudta megmérni, hogy hány százalékban képes visszanyerni az energiát, de felülmúlja az amerikai modellt

egy szempontból.Alejandro Data, a projektet vezető kutató kifejtette: „Ahhoz, hogy ezt a hatékonyságot elérjük, az MIT projektnek fel kell emelnie a hőmérsékletet.

2400 fok.Akkumulátorunk 1200 fokon működik.Ezen a hőmérsékleten a hatásfok alacsonyabb lesz, mint az övék, de nálunk sokkal kevesebb a hőszigetelési probléma.

Hiszen nagyon nehéz az anyagokat 2400 fokon hőveszteség nélkül tárolni.”

Természetesen ez a technológia még sok befektetést igényel, mielőtt piacra lépne.A jelenlegi laboratóriumi prototípus kevesebb, mint 1 kWh energiatárolóval rendelkezik

kapacitás, de ahhoz, hogy ez a technológia nyereséges legyen, több mint 10 MWh energiatároló kapacitásra van szüksége.Ezért a következő kihívás a skála bővítése

technológiát, és tesztelje megvalósíthatóságát nagy léptékben.Ennek elérése érdekében a Madridi Technológiai Intézet kutatói csapatokat építettek

hogy lehetővé tegye.