“太阳在一个盒子”将存储可再生能源电网: 为系统设计提供太阳能- 或按需风力发电的功率应该比其他领先的选择更便宜

麻省理工学院的工程师们想出了一个概念性设计一个系统来存储可再生能源, 如太阳能和风能, 和提供能量回按需电网. 该系统可以设计成供电的小城市不只是当太阳一出或风高, 但日以继夜.

新的设计存储热量通过多余的电力在白热化熔融硅的大罐中产生从太阳能或风力发电, 并在需要时从灼热的金属光再转换回电. 研究人员估计，这样的系统将是大大高于锂离子电池更实惠, 这已被提议作为一种可行的, 虽然价格不菲, 方法来存储可再生能源. 他们还预计，随着抽水蓄能存储系统将耗资约一半多 - 电网规模储能迄今为止最便宜的形式.

麻省理工学院的研究人员提出了一个概念，一种可再生的存储系统, 图为, 将存储太阳能和风能的白热化液体硅的形式, 存储在重绝缘罐. 图片: 邓肯MacGruer

“即使我们想现在就运行在可再生能源电网，我们不能, 因为你需要燃烧化石燃料的发电机来弥补的事实，可再生能源供应不能按需派遣,” Asegun亨利说：, 罗伯特ñ. 在机械工程系诺伊斯职业发展副教授. “我们正在开发一种新技术，, 如果成功, 将解决能源和气候变化这个最重要，最关键的问题, 亦即, 存储问题“。

亨利和他的同事们发表了他们的设计在今天的日记 能源和环境科学.

记录时间

新的存储系统，从项目中，研究人员观察的方法来增加已知的可再生能源的一种形式的效率聚光太阳能发电茎. 与使用太阳能电池板的传统太阳能植物光直接转换成电, 聚光太阳能发电需要庞大的反射镜的广阔字段阳光集中到中央塔, 其中光被转换成热量，其最终变成电.

“之所以说技术是有趣的是, 一旦你将光聚焦到拿到热的过程, 你可以存储热量更便宜比你能储存电,”亨利笔记.

浓缩太阳能发电厂储存太阳热量在充有熔融盐大罐, 其被加热到约高温 1,000 华氏度. 当需要电, 热盐通过热交换器泵送, 其中盐的热量传递到蒸汽. 一种涡轮然后转向蒸汽转化为电能.

“这项技术已经有一段时间了, 但思维一直认为其成本将永远无法得到足够低的天然气竞争,”亨利说，. “因此就出现了一个推动在更高的温度下运行, 所以你可以使用更高效的热机，并获得降低成本“。

然而, 如果经营者加热盐远远超出当前温度, 所述盐会腐蚀，其中它的存储在不锈钢罐. 所以亨利的团队开始寻找一个媒体以外，可能在更高的温度下储存热量盐. 他们最初提出的液态金属，并最终决定采用硅 - 地球上最丰富的金属, 它可以承受超过的令人难以置信的高温 4,000 华氏度.

去年, 该团队开发的泵，可以承受这样的酷热, 并且可以想象通过再生存储系统泵送液体硅. 该泵具有记录以来的最高耐热性 - “世界纪录的吉尼斯”，即在注意的壮举自认为发展, 该团队已经设计出可以纳入这样的高温泵的能量存储系统.

“太阳在一个盒子”

现在, 研究人员阐述了他们的理念为新的可再生能源储存系统, 他们称之为的TEG-MPV, 热能网格存储，多结光伏. 代替使用反射镜的字段和一个中央塔集中热的, 他们提出把由任何可再生能源产生的电力, 例如太阳光或风力, 成热能, 通过焦耳加热 - 通过该电流通过加热元件的过程.

该系统可与现有的可再生能源系统配对, 如太阳能电池, 在白天捕捉多余的电力，并存储以备后用. 考虑, 例如, 一个小镇在亚利桑那州，从一个太阳能发电厂获得的电力的一部分.

“说每个人都下班回家, 打开他们的空调, 和太阳正在下降, 但它仍然是热点,”亨利说，. “在那时候, 光伏是不会有太大的输出, 所以你得有储存一些能量从当天早些时候, 就像当太阳在中午. 这多余的电力可以被路由到我们这里发明了存储系统“。

该系统将包括一个大型的, 大量绝缘, 10-米宽的槽由石墨制成并填充有液体硅, 保持在几乎是“冷”温度 3,500 华氏度. 管的银行, 暴露于加热元件, 那么这个冷槽与第二, “热”坦克. 当距离镇上的太阳能电池发电进入系统, 这种能量转化成热的加热元件. 与此同时, 液体硅被泵出冷水箱的和进一步加热，因为它通过暴露于加热元件的银行管, 进入热罐, 在这里热能现在存储在约高得多的温度 4,300 F.

当需要电, 说, 之后，太阳已经下山了, 热液体硅 - 那么热，它的发光的白色 - 通过管阵列发射的光泵浦. 专门的太阳能电池, 被称为多结光伏, 然后打开该光转化为电能, 它可以提供给镇上的网格. 现已冷却的硅可被泵送回到冷罐，直到下一轮存储的 - 作为一个大充电电池有效地作用.

“一个深情的名字的人都开始叫我们的理念, 是“太阳在一个盒子,”这是我的同事怡香佐治亚理工学院创造,”亨利说，. “它基本上是一个非常强的光源，全部包含在一个可以吸收热量的盒子中。”

存储密钥

亨利表示，该系统将需要足够厚和强大的隔离中的熔融液罐.

“东西是发光在里面白热化, 但你触摸在外面应该是什么室温,”亨利说，.

他还提议，坦克造出来的石墨. 但也有人担心，硅, 在如此高的温度, 将与石墨以产生碳化硅反应, 会腐蚀水箱.

为了测试这种可能性, 球队制造的微型石墨罐，并用液体硅填充它. 当液体保持在 3,600 F处理约 60 分钟, 碳化硅做形式, 但代替腐蚀水箱, 它创建了一个薄, 保护衬垫.

“它粘在石墨和形成保护层, 防止进一步的反应,”亨利说，. “所以，你可以建立这种坦克了石墨的，它不会得到由硅腐蚀。”

该小组还发现了一个办法解决的另一个挑战: 由于该系统的坦克将有非常大, 这将是不可能由一块石墨构建它们. 如果他们不是由多件制成, 这些将具有以这样的方式，以防止熔融液体泄漏到密封. 在他们的论文, 研究人员证明，它们可以防止任何泄漏通过用碳纤维螺栓拧石墨片在一起，并与为Grafoil它们密封 - 柔性石墨充当高温密封剂.

研究人员估计，一个单一的存储系统可以使一个小城市的约 100,000 家园由可再生能源供电完全.

“储能创新是现在有一个时刻,”艾迪生的Stark说, 在两党政策中心的能源创新副主任, 并为美国能源创新委员会办公室主任. “能源技术专家认识到迫切需要具有成本低, 高效率的存储选项可用来平衡不可分派发电技术对电网. 因此, 有冒尖，现在许多好点子. 在这种情况下, 再加上令人难以置信的高储存温度固态电源模块的发展推动什么是可能的界限“。

亨利强调，该系统的设计是地理无限, 这意味着它可以在任何地方选址, 不管一个地区的景观. 这是相对于抽水蓄能 - 目前储能的最便宜的, 这需要，可容纳大瀑布和水坝位置, 为了储存能量，从落水.

“这是地理上无限, 并且比抽水蓄能便宜, 这是非常令人兴奋,”亨利说，. “理论上, 这是关键，以使可再生能源在整个电网“。

资源: HTTP://news.mit.edu, 詹妮弗楚