Бул энергияны сактоо технологиясы литий-иондук батарейкадан 40 эсе арзан, 2022-жылы ЕБ мыкты инновация сыйлыгын жеңип алды

Кремний жана ферросилицийди чөйрө катары колдонуу менен жылуулук энергиясын сактоо бир киловатт-саатына 4 евродон азыраак энергияны сактай алат, бул 100 эсе көп.

азыркы туруктуу литий-иондук батарейкага караганда арзаныраак.Контейнерди жана жылуулоочу катмарды кошкондон кийин, жалпы баасы киловатт-саатына 10 еврону түзүшү мүмкүн,

киловатт-саатына 400 евро турган литий аккумуляторунан алда канча арзан.

Кайра жаралуучу энергияны өнүктүрүү, жаңы энергия системаларын куруу жана энергияны сактоону колдоо – бул жеңүү керек болгон тоскоолдук.

Электр энергиясынын кутудан тышкаркы мүнөзү жана фотоэлектр жана шамал энергиясы сыяктуу кайра жаралуучу энергияны өндүрүүнүн туруксуздугу суроо-талап менен сунушту түзөт.

электр энергиясы кээде туура эмес.Азыркы учурда, мындай жөнгө салуу туруктуулукка жетүү үчүн көмүр жана жаратылыш газ энергиясын өндүрүү же гидроэнергетика менен жөнгө салынышы мүмкүн

жана бийликтин ийкемдүүлүгү.Бирок келечекте, казылып алынган энергияны алып салуу жана кайра жаралуучу энергияны көбөйтүү менен, арзан жана натыйжалуу энергияны сактоо

конфигурация ачкычы болуп саналат.

Энергияны сактоо технологиясы негизинен физикалык энергияны сактоо, электрохимиялык энергияны сактоо, жылуулук энергиясын сактоо жана химиялык энергияны сактоо болуп бөлүнөт.

Механикалык энергияны сактоо жана насостук сактоо сыяктуу физикалык энергияны сактоо технологиясына кирет.Бул энергия сактоо ыкмасы салыштырмалуу төмөн баада жана бар

жогорку конверсия натыйжалуулугу, бирок долбоор салыштырмалуу чоң, географиялык жайгашуусу менен чектелген жана курулуш мөөнөтү да абдан узун.Кыйын

кайра жаралуучу энергиянын жогорку кыруу суроо-талабына насостук сактоо аркылуу гана ыңгайлашыңыз.

Азыркы учурда, электрохимиялык энергия сактоо популярдуу болуп саналат, ошондой эле дүйнөдөгү тез өнүгүп келе жаткан жаңы энергия сактоо технологиясы болуп саналат.Электрохимиялык энергия

сактоо негизинен литий-иондук батарейкаларга негизделген.2021-жылдын акырына карата дүйнөдөгү жаңы энергияны сактоонун жыйынды кубаттуулугу 25 миллиондон ашты.

киловатт, анын ичинен литий-иондук аккумуляторлордун рыноктук үлүшү 90%ке жетти.Бул электрдик транспорттордун масштабдуу өнүгүшүнө байланыштуу, бул а

литий-иондук батарейкалардын негизинде электрохимиялык энергияны сактоо үчүн кеңири масштабдуу коммерциялык колдонуу сценарийи.

Бирок, литий-иондук батареянын энергияны сактоо технологиясы, унаанын аккумуляторунун бир түрү катары, чоң көйгөй эмес, бирок ал келгенде көптөгөн көйгөйлөр пайда болот.

тармактык деңгээлдеги узак мөөнөттүү энергияны сактоону колдоо.Алардын бири коопсуздук жана чыгым маселеси.Литий-иондук батарейкалар чоң масштабда топтолсо, анын баасы көбөйөт,

жана жылуулук топтоо менен шартталган коопсуздук да чоң жашыруун коркунуч болуп саналат.Экинчиси, литий ресурстары абдан чектелген жана электр унаалары жетишсиз.

жана энергияны узак мөөнөткө сактоо муктаждыгын канааттандыруу мүмкүн эмес.

Бул реалдуу жана кечиктирилгис көйгөйлөрдү кантип чечүү керек?Азыр көптөгөн илимпоздор жылуулук энергиясын сактоо технологиясына басым жасашты.жылы жылыштар жасалды

тиешелүү технологиялар жана изилдөөлөр.

2022-жылдын ноябрында Еврокомиссия "AMADEUS" Евробиримдиктин 2022 инновациялык радар сыйлыгынын жеңүүчү долбоорун жарыялады.

Испаниядагы Мадрид технологиялык институтунун командасы тарабынан иштелип чыккан батарея долбоору 2022-жылы ЕБ мыкты инновация сыйлыгын жеңип алды.

"Amadeus" - батареянын революциялык модели.Кайра жаралуучу энергиядан чоң көлөмдөгү энергияны топтоону максат кылган бул долбоор европалык тарабынан тандалып алынган

Комиссия 2022-жылы мыкты ойлоп табуулардын бири катары.

Испаниялык окумуштуулар тобу тарабынан иштелип чыккан мындай батарейка күн же шамал энергиясы көп болгон учурда пайда болгон ашыкча энергияны жылуулук энергиясы түрүндө сактайт.

Бул жылуулук материалды (бул долбоордо кремний эритмеси изилденген) 1000 градус Цельсийден ашык ысытуу үчүн колдонулат.Системада атайын контейнер бар

жылуулук фотоэлектр плитасы ичине караган, ал энергияга болгон талап жогору болгондо сакталган энергиянын бир бөлүгүн чыгара алат.

Окумуштуулар процессти түшүндүрүү үчүн аналогияны колдонушкан: «Бул күндү кутуга салгандай».Алардын планы энергияны сактоону өзгөртүшү мүмкүн.Анын чоң потенциалы бар

Бул максатка жетүү жана климаттын өзгөрүшүнө каршы күрөшүүдө негизги фактор болуп калды, бул “Амадеус” долбоорун сунушталган 300дөн ашык долбоорлордун ичинен өзгөчөлөнтөт.

жана ЕБ мыкты инновация сыйлыгын жеңип алды.

Евробиримдиктин Innovation Radar Award сыйлыгынын уюштуруучусу мындай деп түшүндүрдү: «Баалуу нерсе, ал бир күн үчүн көп энергияны сактай турган арзан системаны камсыз кылат.

узак убакыт.Бул жогорку энергия тыгыздыгы, жогорку жалпы натыйжалуулугу бар, жана жетиштүү жана арзан материалдарды колдонот.Бул модулдук система, кеңири колдонулган жана камсыз кыла алат

талап боюнча таза жылуулук жана электр энергиясы».

Демек, бул технология кантип иштейт?Келечектеги колдонуу сценарийлери жана коммерциялаштыруу перспективалары кандай?

Жөнөкөй сөз менен айтканда, бул система үзгүлтүксүз кайра жаралуучу энергия (мисалы, күн энергиясы же шамал энергиясы) тарабынан иштелип чыккан ашыкча энергияны арзан металлдарды эритүү үчүн колдонот,

кремний же ферросиликон сыяктуу жана температура 1000 ℃ жогору.Кремний эритмеси биригүү процессинде көп сандагы энергияны сактай алат.

Энергиянын бул түрү "жашыруун жылуулук" деп аталат.Мисалы, бир литр кремний (болжол менен 2,5 кг) формада 1 киловатт-сааттан (1 киловатт-саат) ашык энергияны сактайт.

жашыруун жылуулуктун, бул 500 бар басымдагы бир литр суутектин энергиясы.Бирок, суутектен айырмаланып, кремнийди атмосферада сактоого болот

басым, бул системаны арзан жана коопсуз кылат.

Системанын ачкычы сакталган жылуулукту электр энергиясына кантип айландыруу болуп саналат.Кремний 1000 ºС ашык температурада эригенде, ал күн сыяктуу жаркырап турат.

Ошондуктан, фотоэлектрдик элементтер нурлануучу жылуулукту электр энергиясына айландыруу үчүн колдонулушу мүмкүн.

Жылуулук фотоэлектрдик генератор деп аталган нерсе кадимки күн электр станцияларына караганда 100 эсе көп энергияны иштеп чыга турган миниатюралык фотоэлектрдик түзүлүшкө окшош.

Башкача айтканда, бир чарчы метр күн панелинен 200 ватт чыкса, бир чарчы метр жылуулук фотоэлектрдик панелинен 20 киловатт өндүрүлөт.Жана гана эмес

күч, бирок кайра иштетүү натыйжалуулугу жогору.Жылуулук фотоэлектрдик элементтердин эффективдүүлүгү температурага жараша 30%тен 40%ке чейин.

жылуулук булагы.Ал эми, коммерциялык фотоэлектрдик күн панелдеринин эффективдүүлүгү 15% дан 20% га чейин.

Салттуу жылуулук кыймылдаткычтарынын ордуна жылуулук фотоэлектр генераторлорун колдонуу кыймылдуу бөлүктөрдү, суюктуктарды жана татаал жылуулук алмаштыргычтарды колдонуудан качат.Бул жол менен,

бүт система үнөмдүү, компакттуу жана ызы-чуусуз болушу мүмкүн.

Изилдөөлөргө ылайык, жашыруун жылуулук фотоэлектрдик клеткалар кайра жаралуучу энергиянын калдыктарын көп өлчөмдө сактай алат.

Долбоорду жетектеген изилдөөчү Алехандро Дата: «Бул электр энергиясынын чоң бөлүгү шамал жана шамал энергиясын өндүрүүдө ашыкча болгондо өндүрүлөт.

ошондуктан электр рыногунда өтө арзан баада сатылат.Бул ашыкча электр энергиясын өтө арзан системада сактоо абдан маанилүү.Бул абдан маанилүү

ашыкча электр энергиясын жылуулук түрүндө сактагыла, анткени бул энергияны сактоонун эң арзан жолдорунун бири».

2. Литий-иондук батарейкага караганда 40 эсе арзан

Тактап айтканда, кремний жана ферросилиций энергияны киловатт-саатына 4 евродон азыраак баада сактай алат, бул азыркы туруктуу литий-иондон 100 эсе арзан.

батарея.Контейнерди жана жылуулоочу катмарды кошкондон кийин, жалпы баасы жогору болот.Бирок, изилдөөгө ылайык, система жетиштүү чоң болсо, адатта, көбүрөөк

10 мегаватт сааттан ашса, ал болжол менен киловатт саатына 10 еврону түзөт, анткени жылуулук изоляциясынын баасы жалпы көлөмдүн бир аз бөлүгүн түзөт.

системанын баасы.Бирок литий аккумуляторунун баасы бир киловатт саатына 400 еврону түзөт.

Бул система туш болгон бир көйгөй - сакталган жылуулуктун аз гана бөлүгү кайра электр энергиясына айландырылат.Бул процессте конверсиянын эффективдүүлүгү кандай?Кантип

Калган жылуулук энергиясын пайдалануу негизги көйгөй болуп саналат.

Бирок команданын изилдөөчүлөрү бул көйгөй эмес деп эсептешет.системасы жетиштүү арзан болсо, анда энергиянын 30-40% гана түрүндө калыбына келтирүү керек

электр энергиясы, бул аларды литий-иондук батарейкалар сыяктуу башка кымбатыраак технологиялардан жогору кылат.

Мындан тышкары, электр энергиясына айланбаган жылуулуктун калган 60-70% көмүрдү жана жаратылышты азайтуу үчүн түздөн-түз имараттарга, заводдорго же шаарларга берилиши мүмкүн.

газ керектөө.

Жылуулук энергияга болгон дүйнөлүк суроо-талаптын 50%дан ашыгын жана дүйнөлүк көмүр кычкыл газынын эмиссиясынын 40%ын түзөт.Ушундай жол менен, шамал же фотоэлектр энергиясын жашыруун түрдө сактоо

жылуулук фотоэлектр клеткалары көп чыгымдарды үнөмдөөгө гана эмес, кайра жаралуучу булактар ​​аркылуу рыноктун жылуулукка болгон зор суроо-талабын канааттандыра алат.

3. Кыйынчылыктар жана келечектеги перспективалар

Мадрид технологиялык университетинин командасы тарабынан иштелип чыккан кремний эритмесин колдонгон жаңы жылуулук фотоэлектрдик жылуулук сактоо технологиясы

материалдык наркы, жылуулук сактоо температурасы жана энергияны сактоо убактысы боюнча артыкчылыктар.Кремний – жер кыртышында эң көп таралган экинчи элемент.Баасы

кремний кумунун тоннасы 30-50 долларды түзөт, бул эриген туздун 1/10 бөлүгүн түзөт.Мындан тышкары, кремний кумдун жылуулук сактоо температурасы айырмасы

бөлүкчөлөр эриген тузга караганда бир топ жогору, жана максималдуу иштөө температурасы 1000 ℃ ашык жетиши мүмкүн.Иштөө температурасы да жогору

фототермикалык электр энергиясын өндүрүү системасынын жалпы энергия натыйжалуулугун жогорулатууга жардам берет.

Датустун командасы жылуулук фотоэлектрдик элементтердин потенциалын көргөн жалгыз адам эмес.Алардын эки күчтүү атаандашы бар: абройлуу Массачусетс институту

Технология жана Калифорния стартапы Antola Energy.Акыркысы оор өнөр жайда колдонулган чоң батареяларды изилдөөгө жана өнүктүрүүгө багытталган (чоң

Фоссилдик отун керектөөчүсү) жана ушул жылдын февраль айында изилдөөнү аяктоо үчүн 50 миллион АКШ долларын алды.Билл Гейтстин "Breakthrough Energy Fund" бир бөлүгүн берди

инвестициялык фонддор.

Массачусетс технологиялык институтунун изилдөөчүлөрү алардын жылуулук фотоэлектр клетка модели жылытуу үчүн колдонулган энергиянын 40% кайра колдоно алганын айтышты.

прототиби батареянын ички материалдары.Алар мындай деп түшүндүрүштү: «Бул жылуулук энергиясын сактоонун максималдуу эффективдүүлүгү жана баасын төмөндөтүү үчүн жол түзөт,

электр тармактарын декарбонизациялоого мумкундук берет».

Мадрид технологиялык институтунун долбоору калыбына келтире турган энергиянын пайызын өлчөй алган жок, бирок ал америкалык моделден жогору.

бир жагынан.Долбоорду жетектеген изилдөөчү Алехандро Дата мындай деп түшүндүрдү: «Мындай эффективдүүлүккө жетүү үчүн MIT долбоору температураны жогору көтөрүшү керек.

2400 градус.Биздин батарейка 1200 градуста иштейт.Мындай температурада эффективдүүлүк алардыкынан төмөн болот, бирок бизде жылуулукту изоляциялоо боюнча көйгөйлөр абдан аз.

Анткени, материалдарды 2400 градуста сактоо өтө кыйын, жылуулук жоготууга алып келбейт».

Албетте, бул технология рынокко кирүү алдында дагы көп инвестицияны талап кылат.Учурдагы лабораториянын прототиби 1 кВт сааттан аз энергияны сактоого ээ

кубаттуулугу, бирок бул технологияны рентабелдүү кылуу үчүн ага 10 МВт сааттан ашык энергия сактоочу кубаттуулук керек.Ошондуктан, кийинки маселе масштабын кеңейтүү болуп саналат

технологияны жана анын ишке ашуусун кеңири масштабда текшерүү.Буга жетишүү үчүн Мадрид технологиялык институтунун изилдөөчүлөрү командаларды түзүп жатышат

мүмкүн кылуу үчүн.