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    看歐洲各國如何花式儲能

    科技日報發布時間:2022-07-15 09:59:44

      根據《巴黎協定》的目標,本世紀全球平均氣溫升幅必須控制在1.5攝氏度以內。隨著氣候變化、化石燃料價格迅速上漲,需要各國大力開發可再生能源。但風能、太陽能等可再生能源一般“靠天吃飯”,具有間歇性的特點,它們無法按需發電,所以在對它們加大投資力度的同時也要做好能源的存儲。從傳統的基于鋰的“超大號”電池,到液流電池、硅相變電池、熔鹽電池、鐵空氣電池、重力電池、二氧化碳膨脹電池等,為了儲存能量各國嘗試了各種辦法。

      近年來,國際局勢的變化帶來的歐洲天然氣價格飆升,影響了歐洲的能源安全。為應對氣候變化和能源危機,歐洲各國也提出了各種不同的儲能方案。

      芬蘭:啟用“沙子電池”供熱系統

      芬蘭初創公司“極夜能源”和能源公用事業公司Vatajankoski共同建造了世界上第一個可由太陽能和風能驅動的“沙子電池”——商用沙基高溫儲熱系統。

      沙子經久耐用,價格低廉,是一種非常有效的儲存熱量的介質,并且隨著時間的推移,熱量損失也很少。在“沙子電池”中,寬約4米、高約7米的鋼制集裝箱里有自動蓄熱系統,裝著約100噸沙子。

      那么,“沙子電池”是如何工作的呢?每當太陽能和風能過剩時,“沙子電池”就會利用這些能量加熱電阻使沙子溫度達到500攝氏度。這會產生熱空氣,熱空氣通過熱交換器在沙子中循環。

      開發人員表示,他們的設備可讓沙子在500—600攝氏度的溫度下儲存大量熱量,并保持數月。這一儲熱系統最多可釋放100千瓦的熱電,儲能容量為8兆瓦。它可在芬蘭漫長的冬天提供能源,使住宅、辦公室、工廠甚至當地的游泳池都保持溫暖。

      德國:準備巨型供暖“熱水瓶”

      為了擺脫對外來能源的依賴,德國柏林準備了巨大的“熱水瓶”,今年冬天幫助民眾取暖。

      這個巨大的“熱水瓶”實際是一個熱水塔,它儲存的不是電力,而是熱能。負責建造這座熱水塔的瑞典大瀑布電力公司表示,這一熱能儲存設施高45米,可容納5600萬升的熱水。其采用的巨大隔熱水箱可讓水保持長達13個小時的高溫。

      這個“熱水瓶”能將可再生能源產生的多余熱量轉化為熱能進行存儲,并根據需要釋放能量,從而緩解可再生能源供應波動的問題。

      這座耗資5000萬歐元的設施,熱容量達200兆瓦,其儲存的熱能能不間斷地讓大量的水保持在接近沸騰的溫度,這足以滿足柏林夏季大部分的熱水需求或冬季所需熱水量10%左右的需求。

      “這是一個巨大的‘熱水瓶’,當我們不需要它的時候儲存熱量,在需要時釋放熱量。”大瀑布電力公司德國供熱部門負責人坦賈·維爾戈斯表示,“熱水瓶”可以利用并保存其他熱源,例如從工業生產中的高溫廢水中提取并保存熱能。

      柏林最高氣候官員貝蒂娜·賈拉施表示,由于地理位置的原因,柏林地區比德國其他地區更依賴外來的化石燃料。國際局勢和能源危機使得他們需要加快建設這樣的蓄熱系統。

      挪威:建造混凝土基商用“熱電池”

      隨著電動汽車電池和儲能電池需求的增加,專家預計,到2030年,歐盟對鋰的需求量將是2020年的18倍,鈷的需求量將是5倍。到2050年,歐盟對鋰的需求量將是2020年的60倍,鈷的需求量將是15倍。但今天歐洲只在葡萄牙有一個鋰礦。與此同時,鈷供應高度集中在少數幾個市場,剛果民主共和國擁有全球一半以上的鈷儲量,澳大利亞則擁有20%的鈷儲量。解決供應鏈問題是歐洲能源轉型的關鍵。

      挪威熱儲能技術廠商EnergyNest成立于2011年。其開發了一種“熱電池”以支持工業過程中的脫碳,該“熱電池”是一種基于混凝土的儲熱系統。“熱電池”的產品名稱為Heatcrete,主要通過采用特殊配方的混凝土來存儲熱量,該公司聲稱,這種混凝土材料的成本非常低,且可無害化回收。EnergyNest官網介紹,該材料可持續使用30年到50年而不會降解。

      高溫傳熱流體(HTF)可通過鋼管注入“熱電池”加熱混凝土,然后隨著“電池”放電,冷的HTF流入“電池”單元的底部,熱量從頂部流出。

      “熱電池”采用模塊化設計,安裝在約6米長的模塊化鋼管中,系統既經濟又緊湊,能量密度高,熱量損失少,容量可從兆瓦時擴展到吉瓦時。

      2016年,該儲熱系統在阿布扎比馬斯達研究所的太陽能熱發電平臺上實現首次示范應用。2021年,EnergyNest獲得基礎設施股權投資商1.1億歐元的投資。

      目前,該公司正在意大利西西里島建造第一個商業“熱電池”。德國《商報》報道稱,該公司的“熱電池”對于該行業擺脫天然氣以及整體脫碳或具有決定性意義。

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