Оваа технологија за складирање енергија ја освои наградата за најдобра иновација на ЕУ за 2022 година, 40 пати поевтина од литиум-јонската батерија

Складирање на топлинска енергија користејќи силициум и феросилициум како медиум може да складира енергија по цена од помалку од 4 евра за киловат-час, што е 100 пати

поевтина од сегашната фиксна литиум-јонска батерија.По додавањето на контејнерот и изолациониот слој, вкупната цена може да биде околу 10 евра за киловат-час,

што е многу поевтино од литиумската батерија од 400 евра за киловат-час.

Развојот на обновливата енергија, изградбата на нови електроенергетски системи и поддршката за складирање на енергија се бариера што мора да се надмине.

Надворешната природа на електричната енергија и нестабилноста на производството на обновлива енергија, како што се фотоволтаичните и ветерните енергија, ја прават понудата и побарувачката

на електрична енергија понекогаш не се совпаѓа.Во моментов, таквата регулатива може да се прилагоди со производство на енергија од јаглен и природен гас или хидроенергија за да се постигне стабилност

и флексибилност на моќта.Но, во иднина, со повлекување на фосилната енергија и зголемување на обновливите извори на енергија, евтино и ефикасно складирање на енергија

клучот е конфигурацијата.

Технологијата за складирање енергија главно е поделена на физичко складирање енергија, електрохемиско складирање енергија, складирање топлинска енергија и складирање на хемиска енергија.

Како механичко складирање на енергија и складирање со пумпа припаѓаат на технологијата за складирање на физичка енергија.Овој метод за складирање на енергија има релативно ниска цена и

висока ефикасност на конверзија, но проектот е релативно голем, ограничен од географската локација, а периодот на изградба е исто така многу долг.Тешко е да се

приспособете се на највисоката побарувачка за бричење од обновлива енергија само со складирање со пумпа.

Во моментов, електрохемиското складирање енергија е популарно, а исто така е најбрзо растечката нова технологија за складирање енергија во светот.Електрохемиска енергија

складирањето главно се заснова на литиум-јонски батерии.До крајот на 2021 година, кумулативниот инсталиран капацитет на складирање на нова енергија во светот надмина 25 милиони

киловати, од кои пазарниот удел на литиум-јонските батерии достигна 90%.Ова се должи на големиот развој на електрични возила, кој обезбедува а

големо комерцијално апликативно сценарио за електрохемиско складирање енергија базирано на литиум-јонски батерии.

Сепак, технологијата за складирање енергија од литиум-јонска батерија, како еден вид автомобилска батерија, не е голем проблем, но ќе има многу проблеми кога станува збор за

поддршка на долгорочно складирање на енергија на ниво на мрежа.Еден од нив е проблемот со безбедноста и трошоците.Ако литиум јонските батерии се наредени во голем обем, цената ќе се зголеми,

а безбедноста предизвикана од акумулацијата на топлина е исто така огромна скриена опасност.Другото е дека ресурсите на литиум се многу ограничени, а електричните возила не се доволни.

а потребата за долгорочно складирање на енергија не може да се задоволи.

Како да се решат овие реални и итни проблеми?Сега многу научници се фокусираа на технологијата за складирање на топлинска енергија.Направени се пробиви во

релевантни технологии и истражувања.

Во ноември 2022 година, Европската комисија го објави наградениот проект на „EU 2022 Innovation Radar Award“, во кој „AMADEUS“

Проектот за батерии развиен од тимот на Мадридскиот институт за технологија во Шпанија ја освои наградата за најдобра иновација на ЕУ во 2022 година.

„Амадеус“ е револуционерен модел на батерии.Овој проект, кој има за цел складирање на големо количество енергија од обновливи извори на енергија, е избран од Европската

Комисијата како еден од најдобрите пронајдоци во 2022 година.

Овој вид на батерија дизајнирана од шпанскиот научник тим ја складира вишокот енергија што се создава кога сончевата или ветерната енергија е висока во форма на топлинска енергија.

Оваа топлина се користи за загревање на материјалот (во овој проект се проучува легура на силикон) на повеќе од 1000 степени Целзиусови.Системот содржи посебен сад со

термална фотоволтаична плоча свртена навнатре, која може да ослободи дел од складираната енергија кога побарувачката за енергија е голема.

Истражувачите користеле аналогија за да го објаснат процесот: „Тоа е како да го ставите сонцето во кутија“.Нивниот план може да направи револуција во складирањето енергија.Има голем потенцијал да

ја постигне оваа цел и стана клучен фактор во справувањето со климатските промени, што го прави проектот „Амадеус“ да се издвојува од повеќе од 300 поднесени проекти

и ја освои наградата за најдобра иновација на ЕУ.

Организаторот на наградата за радар на ЕУ за иновации објасни: „Вредната поента е што обезбедува евтин систем кој може да складира голема количина енергија за

долго време.Има висока енергетска густина, висока севкупна ефикасност и користи доволни и евтини материјали.Тоа е модуларен систем, широко користен и може да обезбеди

чиста топлина и електрична енергија по потреба“.

Значи, како функционира оваа технологија?Кои се идните сценарија за апликација и изгледите за комерцијализација?

Едноставно кажано, овој систем го користи вишокот на енергија генерирана од наизменична обновлива енергија (како што е сончевата енергија или енергијата на ветерот) за топење на евтини метали,

како што се силициум или феросилициум, а температурата е повисока од 1000 ℃.Силиконската легура може да складира голема количина на енергија во процесот на фузија.

Овој тип на енергија се нарекува „латентна топлина“.На пример, литар силикон (околу 2,5 кг) складира повеќе од 1 киловат-час (1 киловат-час) енергија во форма

на латентна топлина, што е токму енергијата содржана во литар водород при притисок од 500 бари.Меѓутоа, за разлика од водородот, силициумот може да се складира под атмосферски

притисок, што го прави системот поевтин и побезбеден.

Клучот на системот е како да се претвори складираната топлина во електрична енергија.Кога силиконот се топи на температура од повеќе од 1000 º C, тој сјае како сонце.

Затоа, фотоволтаичните ќелии може да се користат за претворање на зрачената топлина во електрична енергија.

Таканаречениот термички фотоволтаичен генератор е како минијатурен фотонапонски уред, кој може да генерира 100 пати повеќе енергија од традиционалните соларни централи.

Со други зборови, ако еден квадратен метар соларни панели произведува 200 вати, еден квадратен метар термални фотоволтаични панели ќе произведе 20 киловати.И не само

моќноста, но и ефикасноста на конверзија е поголема.Ефикасноста на термалните фотоволтаични ќелии е помеѓу 30% и 40%, што зависи од температурата

на изворот на топлина.Спротивно на тоа, ефикасноста на комерцијалните фотоволтаични соларни панели е помеѓу 15% и 20%.

Употребата на термални фотоволтаични генератори наместо традиционални термални мотори ја избегнува употребата на подвижни делови, течности и сложени разменувачи на топлина.На овој начин,

целиот систем може да биде економичен, компактен и бесшумен.

Според истражувањето, латентните термални фотоволтаични ќелии можат да складираат голема количина на преостаната обновлива енергија.

Алехандро Дата, истражувач кој го водеше проектот, рече: „Голем дел од оваа електрична енергија ќе се генерира кога ќе има вишок во производството на енергија од ветер и ветер.

па ќе се продава по многу ниска цена на пазарот на електрична енергија.Многу е важно овие вишок електрична енергија да се складираат во многу евтин систем.Многу е значајно да се

Складирајте го вишокот електрична енергија во форма на топлина, бидејќи тоа е еден од најевтините начини за складирање на енергија“.

2. Таа е 40 пати поевтина од литиум-јонската батерија

Конкретно, силиконот и феросилициумот можат да складираат енергија по цена од помалку од 4 евра за киловат-час, што е 100 пати поевтино од сегашниот фиксен литиум-јон

батерија.По додавањето на контејнерот и изолациониот слој, вкупниот трошок ќе биде поголем.Сепак, според студијата, ако системот е доволно голем, обично повеќе

од 10 мегават часови, веројатно ќе достигне цена од околу 10 евра за киловат час, бидејќи трошокот за топлинска изолација ќе биде мал дел од вкупниот

цена на системот.Сепак, цената на литиумската батерија е околу 400 евра за киловат-час.

Еден проблем со кој се соочува овој систем е тоа што само мал дел од складираната топлина се претвора назад во електрична енергија.Која е ефикасноста на конверзија во овој процес?Како да

користењето на преостанатата топлинска енергија е клучниот проблем.

Сепак, истражувачите на тимот веруваат дека тоа не се проблеми.Ако системот е доволно евтин, само 30-40% од енергијата треба да се поврати во форма на

електрична енергија, што ќе ги направи супериорни во однос на другите поскапи технологии, како што се литиум-јонските батерии.

Дополнително, преостанатите 60-70% од топлината што не се претвора во електрична енергија може директно да се пренесе во згради, фабрики или градови за да се намали јагленот и природниот

потрошувачка на гас.

Топлината сочинува повеќе од 50% од глобалната побарувачка за енергија и 40% од глобалните емисии на јаглерод диоксид.На овој начин, складирање на ветерна или фотоволтаична енергија во латентна

термалните фотоволтаични ќелии не само што можат да заштедат многу трошоци, туку и да ја задоволат огромната побарувачка за топлина на пазарот преку обновливите извори на енергија.

3. Предизвици и идни перспективи

Новата термална фотоволтаична термална технологија за складирање дизајнирана од тимот на Мадридскиот универзитет за технологија, која користи материјали од силиконска легура, има

предности во материјалната цена, температурата на термичко складирање и времето на складирање на енергија.Силиконот е вториот најзастапен елемент во земјината кора.Цената

по тон силика песок е само 30-50 долари, што е 1/10 од стопената сол материјал.Покрај тоа, термичка температурна разлика за складирање на силика песок

честичките е многу повисока од онаа на стопената сол, а максималната работна температура може да достигне повеќе од 1000 ℃.Повисока работна температура исто така

помага да се подобри севкупната енергетска ефикасност на системот за производство на фототермална енергија.

Тимот на Датус не е единствениот кој го гледа потенцијалот на термалните фотоволтаични ќелии.Тие имаат два моќни ривали: престижниот институт во Масачусетс

Технологија и калифорнискиот старт-ап Antola Energy.Вториот се фокусира на истражување и развој на големи батерии кои се користат во тешката индустрија (голем

потрошувач на фосилни горива), и доби 50 милиони американски долари за да го заврши истражувањето во февруари оваа година.Пробивот енергетски фонд на Бил Гејтс обезбеди некои

инвестициски фондови.

Истражувачите од Технолошкиот институт во Масачусетс рекоа дека нивниот модел на термална фотоволтаична ќелија успеал повторно да употреби 40% од енергијата што се користи за загревање.

внатрешните материјали на прототипот на батеријата.Тие објаснија: „Ова создава пат за максимална ефикасност и намалување на трошоците за складирање на топлинска енергија,

овозможувајќи да се декарбонизира електричната мрежа“.

Проектот на Мадридскиот институт за технологија не можеше да го измери процентот на енергија што може да го поврати, но е супериорен во однос на американскиот модел

во еден аспект.Алехандро Дата, истражувачот кој го водеше проектот, објасни: „За да се постигне оваа ефикасност, проектот МИТ мора да ја подигне температурата на

2400 степени.Нашата батерија работи на 1200 степени.На оваа температура, ефикасноста ќе биде помала од нивната, но имаме многу помалку проблеми со топлинска изолација.

На крајот на краиштата, многу е тешко да се складираат материјали на 2400 степени без да се предизвика загуба на топлина“.

Секако, на оваа технологија и треба уште многу инвестиции пред да излезе на пазарот.Сегашниот лабораториски прототип има помалку од 1 kWh складирање на енергија

капацитет, но за да ја направи оваа технологија профитабилна, потребни и се повеќе од 10 MWh капацитет за складирање енергија.Затоа, следниот предизвик е да се прошири обемот на

технологијата и да ја тестираат нејзината изводливост во голем обем.Со цел да се постигне ова, истражувачите од Мадридскиот институт за технологија градат тимови

да се овозможи тоа.