Бұл энергия сақтау технологиясы литий-ионды батареядан 40 есе арзан, 2022 жылғы ЕО үздік инновация сыйлығын жеңіп алды.

Орта ретінде кремний мен ферросилицийді пайдаланатын жылу энергиясын сақтау бір киловатт-сағат үшін 4 еуродан аз шығынмен энергияны сақтай алады, бұл 100 есе көп.

ағымдағы тіркелген литий-ионды батареядан арзанырақ.Контейнер мен оқшаулау қабатын қосқаннан кейін жалпы құны киловатт-сағат үшін шамамен 10 еуроны құрауы мүмкін,

бұл бір киловатт-сағат үшін 400 еуро тұратын литий батареясынан әлдеқайда арзан.

Жаңартылатын энергия көздерін дамыту, жаңа қуат жүйелерін салу және энергияны сақтауды қолдау – бұл еңсеру керек кедергі.

Электр энергиясының қордан тыс табиғаты және фотоэлектрлік және жел энергиясы сияқты жаңартылатын энергияны өндірудің құбылмалылығы сұраныс пен ұсынысты жасайды.

электр қуаты кейде сәйкес келмейді.Қазіргі уақытта мұндай реттеу тұрақтылыққа жету үшін көмір мен табиғи газды өндіру немесе гидроэнергетика арқылы реттелуі мүмкін

және қуаттың икемділігі.Бірақ болашақта қазбалы энергияның алынып тасталуымен және жаңартылатын энергияның ұлғаюымен, арзан және тиімді энергия сақтау

конфигурация кілті болып табылады.

Энергияны сақтау технологиясы негізінен физикалық энергияны сақтау, электрохимиялық энергияны сақтау, жылу энергиясын сақтау және химиялық энергияны сақтау болып бөлінеді.

Механикалық энергияны сақтау және айдалатын сақтау сияқты физикалық энергияны сақтау технологиясына жатады.Бұл энергияны сақтау әдісі салыстырмалы түрде төмен бағаға ие және

жоғары конверсия тиімділігі, бірақ жоба салыстырмалы түрде үлкен, географиялық орналасуымен шектелген және құрылыс мерзімі де өте ұзақ.Ол қиын

тек сорғылық сақтау арқылы жаңартылатын энергия қуатының қырынудың ең жоғары сұранысына бейімделу.

Қазіргі уақытта электрохимиялық энергияны сақтау танымал, сонымен қатар ол әлемдегі энергияны сақтаудың ең жылдам дамып келе жатқан жаңа технологиясы болып табылады.Электрохимиялық энергия

сақтау негізінен литий-ионды батареяларға негізделген.2021 жылдың соңына қарай әлемде жаңа энергия сақтау қоймаларының жиынтық орнатылған қуаты 25 миллионнан асты.

киловатт, оның ішінде литий-иондық аккумуляторлардың нарықтағы үлесі 90%-ға жетті.Бұл электрлік көліктердің кең ауқымды дамуына байланысты, бұл а

литий-иондық батареяларға негізделген электрохимиялық энергияны сақтауға арналған кең ауқымды коммерциялық қолдану сценарийі.

Дегенмен, литий-ионды аккумулятордың энергияны сақтау технологиясы автомобиль аккумуляторының бір түрі ретінде үлкен проблема емес, бірақ ол келгенде көптеген мәселелер болады.

желі деңгейіндегі ұзақ мерзімді энергияны сақтауды қолдау.Біреуі – қауіпсіздік пен шығын мәселесі.Егер литий-ионды батареялар үлкен көлемде жиналса, құны еселей түседі,

жылу жиналуынан туындайтын қауіпсіздік те үлкен жасырын қауіп болып табылады.Екіншісі, литий ресурстары өте шектеулі, ал электрлік көліктер жеткіліксіз.

және ұзақ мерзімді энергия сақтау қажеттілігін қанағаттандыру мүмкін емес.

Бұл шынайы және өзекті мәселелерді қалай шешуге болады?Қазір көптеген ғалымдар жылу энергиясын сақтау технологиясына назар аударды.Серпілістер жасалды

сәйкес технологиялар мен зерттеулер.

2022 жылдың қарашасында Еуропалық Комиссия «AMADEUS» «ЕО 2022 инновациялық радар сыйлығы» марапаттау жобасын жариялады.

Испаниядағы Мадрид технологиялық институтының командасы әзірлеген аккумулятор жобасы 2022 жылы ЕО үздік инновация сыйлығын жеңіп алды.

«Amadeus» - революциялық батарея үлгісі.Жаңартылатын энергиядан үлкен көлемде энергия жинақтауды көздейтін бұл жобаны еуропалық таңдаған

Комиссия 2022 жылғы ең жақсы өнертабыстардың бірі ретінде.

Испандық ғалымдар тобы жасаған батареяның бұл түрі күн немесе жел энергиясы жоғары болған кезде пайда болатын артық энергияны жылу энергиясы түрінде сақтайды.

Бұл жылу материалды (бұл жобада кремний қорытпасы зерттеледі) Цельсий бойынша 1000 градустан жоғары қыздыру үшін пайдаланылады.Жүйеде арнайы контейнер бар

ішке қаратылған жылу фотоэлектрлік пластина, ол қуатқа сұраныс жоғары болған кезде жинақталған энергияның бір бөлігін босатады.

Зерттеушілер процесті түсіндіру үшін аналогияны қолданды: «Бұл күнді қорапқа салу сияқты».Олардың жоспары энергияны сақтауда төңкеріс жасауы мүмкін.Оның үлкен әлеуеті бар

осы мақсатқа қол жеткізіп, климаттың өзгеруімен күресудің негізгі факторына айналды, бұл «Amadeus» жобасын ұсынылған 300-ден астам жобалардың ішінен ерекше етеді.

және ЕО үздік инновация сыйлығын жеңіп алды.

ЕО-ның инновациялық радар сыйлығын ұйымдастырушы былай деп түсіндірді: «Құнды жағы - ол бір күндік энергияның көп мөлшерін сақтай алатын арзан жүйені қамтамасыз етеді.

ұзақ уақыт.Ол жоғары энергия тығыздығына, жоғары жалпы тиімділікке ие және жеткілікті және арзан материалдарды пайдаланады.Бұл модульдік жүйе, кеңінен қолданылады және қамтамасыз ете алады

сұраныс бойынша таза жылу мен электр қуаты».

Сонымен, бұл технология қалай жұмыс істейді?Болашақ қолдану сценарийлері мен коммерцияландыру перспективалары қандай?

Қарапайым тілмен айтқанда, бұл жүйе мезгіл-мезгіл жаңартылатын энергия (мысалы, күн энергиясы немесе жел энергиясы) арқылы өндірілетін артық қуатты арзан металдарды балқыту үшін пайдаланады,

кремний немесе ферросилиций сияқты және температура 1000 ℃ жоғары.Кремний қорытпасы синтездеу процесінде үлкен энергияны сақтай алады.

Бұл энергия түрі «жасырын жылу» деп аталады.Мысалы, бір литр кремний (шамамен 2,5 кг) пішінде 1 киловатт-сағаттан (1 киловатт-сағат) астам энергияны сақтайды.

жасырын жылу, бұл 500 бар қысымдағы бір литр сутегінің энергиясы.Дегенмен, сутегінен айырмашылығы, кремнийді атмосферада сақтауға болады

қысым, бұл жүйені арзанырақ және қауіпсіз етеді.

Жүйенің кілті - жинақталған жылуды электр энергиясына қалай түрлендіру.Кремний 1000ºС жоғары температурада еріген кезде ол күн сияқты жарқырайды.

Сондықтан фотоэлектрлік элементтер сәулелену жылуын электр энергиясына айналдыру үшін пайдаланылуы мүмкін.

Жылулық фотоэлектрлік генератор деп аталатын шағын фотоэлектрлік құрылғыға ұқсайды, ол дәстүрлі күн электр станцияларына қарағанда 100 есе көп энергия өндіре алады.

Яғни, бір шаршы метр күн батареясы 200 ватт өндірсе, бір шаршы метр жылу фотоэлектрлік панельдер 20 киловатт қуат береді.Және тек емес

қуаты, сонымен бірге түрлендіру тиімділігі де жоғары.Жылулық фотоэлектрлік элементтердің тиімділігі температураға байланысты 30% және 40% құрайды.

жылу көзінен.Керісінше, коммерциялық фотоэлектрлік күн панельдерінің тиімділігі 15% және 20% арасында.

Дәстүрлі жылу қозғалтқыштарының орнына жылу фотоэлектрлі генераторларды пайдалану жылжымалы бөліктерді, сұйықтықтарды және күрделі жылу алмастырғыштарды пайдалануды болдырмайды.Сөйтіп,

бүкіл жүйе үнемді, ықшам және шусыз болуы мүмкін.

Зерттеулерге сәйкес, жасырын термиялық фотоэлектрлік элементтер қалдық жаңартылатын энергияның үлкен мөлшерін сақтай алады.

Жобаны басқарған зерттеуші Алехандро Дата: «Бұл электр энергиясының үлкен бөлігі жел мен жел энергиясын өндіруде артық болған кезде өндіріледі.

сондықтан ол электр энергиясы нарығында өте төмен бағамен сатылады.Бұл артық электр энергиясын өте арзан жүйеде сақтау өте маңызды.үшін өте мағыналы

артық электр энергиясын жылу түрінде сақтаңыз, өйткені бұл энергияны сақтаудың ең арзан тәсілдерінің бірі».

2. Ол литий-ионды аккумулятордан 40 есе арзан

Атап айтқанда, кремний мен ферросилиций энергияны киловатт-сағатына 4 еуродан төмен бағамен сақтай алады, бұл қазіргі бекітілген литий-ионнан 100 есе арзан.

батарея.Контейнер мен оқшаулау қабатын қосқаннан кейін жалпы құны жоғары болады.Дегенмен, зерттеуге сәйкес, егер жүйе жеткілікті үлкен болса, әдетте көп

10 мегаватт сағаттан астам, ол бір киловатт сағатына шамамен 10 еуроға жетеді, өйткені жылу оқшаулау құны жалпы көлемнің аз ғана бөлігін құрайды.

жүйенің құны.Дегенмен, литий батареясының құны бір киловатт-сағат үшін шамамен 400 еуроны құрайды.

Бұл жүйенің бір проблемасы - жинақталған жылудың аз ғана бөлігі қайтадан электр энергиясына айналады.Бұл процесте түрлендіру тиімділігі қандай?Қалай

қалған жылу энергиясын пайдалану басты мәселе болып табылады.

Дегенмен, топтың зерттеушілері бұл проблемалар емес деп есептейді.Жүйе жеткілікті арзан болса, энергияның тек 30-40% түрінде қалпына келтіру қажет

литий-иондық аккумуляторлар сияқты басқа қымбат технологиялардан жоғары болатын электр қуаты.

Сонымен қатар, қалған 60-70% электр энергиясына айналмаған жылудың көмір мен табиғи ресурстарды азайту үшін тікелей ғимараттарға, зауыттарға немесе қалаларға беруге болады.

газ тұтыну.

Жылу энергияға әлемдік сұраныстың 50%-дан астамын және әлемдік көмірқышқыл газының шығарындыларының 40%-ын құрайды.Осылайша жел немесе фотоэлектрлік энергия жасырын түрде сақталады

жылу фотоэлементтер көп шығындарды үнемдеуге ғана емес, сонымен қатар жаңартылатын ресурстар арқылы нарықтың үлкен жылу сұранысын қанағаттандыра алады.

3. Қиындықтар және болашақ перспективалар

Кремний қорытпасының материалдарын пайдаланатын Мадрид технологиялық университетінің командасы әзірлеген жаңа жылу фотоэлектрлік жылу сақтау технологиясы

материалдың құны, жылу сақтау температурасы және энергияны сақтау уақытындағы артықшылықтар.Кремний – жер қыртысында ең көп таралған екінші элемент.Баға

кремнеземдік құмның тоннасы небәрі 30-50 долларды құрайды, бұл балқытылған тұз материалының 1/10 бөлігін құрайды.Сонымен қатар, кремний құмының термиялық сақтау температурасының айырмашылығы

бөлшектер балқытылған тұзға қарағанда әлдеқайда жоғары және максималды жұмыс температурасы 1000 ℃-тан жоғары болуы мүмкін.Сондай-ақ жоғары жұмыс температурасы

фототермиялық электр энергиясын өндіру жүйесінің жалпы энергия тиімділігін арттыруға көмектеседі.

Datus командасы жылу фотоэлектрлік элементтердің әлеуетін көретін жалғыз адам емес.Олардың екі күшті қарсыласы бар: беделді Массачусетс институты

Технология және Калифорниялық стартап Antola Energy.Соңғысы ауыр өнеркәсіпте қолданылатын үлкен батареяларды зерттеуге және дамытуға бағытталған (үлкен

қазба отын тұтынушысы) және осы жылдың ақпан айында зерттеуді аяқтау үшін 50 миллион АҚШ долларын алды.Билл Гейтстің серпінді энергетикалық қоры кейбіреулерін қамтамасыз етті

инвестициялық қорлар.

Массачусетс технологиялық институтының зерттеушілері олардың термиялық фотоэлектрлік ұяшық үлгісі жылытуға жұмсалған энергияның 40% қайта пайдалана алатынын айтты.

тәжірибелік батареяның ішкі материалдары.Олар былай деп түсіндірді: «Бұл жылу энергиясын сақтаудың максималды тиімділігі мен құнын төмендетуге жол жасайды,

электр желісін декарбонизациялауға мүмкіндік береді».

Мадрид технологиялық институтының жобасы қалпына келтірілетін энергияның пайызын өлшей алмады, бірақ ол американдық үлгіден жоғары.

бір жағынан.Жобаны басқарған зерттеуші Алехандро Дата былай деп түсіндірді: «Бұл тиімділікке жету үшін MIT жобасы температураны жоғарылатуы керек.

2400 градус.Біздің аккумулятор 1200 градуста жұмыс істейді.Бұл температурада тиімділік оларға қарағанда төмен болады, бірақ бізде жылу оқшаулау проблемалары әлдеқайда аз.

Өйткені, материалдарды 2400 градуста жылу жоғалтпай сақтау өте қиын».

Әрине, бұл технология нарыққа шықпас бұрын әлі де көп инвестицияны қажет етеді.Қазіргі зертханалық прототипте 1 кВт/сағ энергияны сақтау мүмкіндігі бар

қуаты, бірақ бұл технологияны тиімді ету үшін оған 10 МВт/сағ-тан астам энергия сақтау қуаты қажет.Сондықтан ендігі мәселе – ауқымын кеңейту

технологияны және оның орындылығын кең ауқымда сынау.Осы мақсатқа жету үшін Мадрид технологиялық институтының зерттеушілері командалар құруда

мүмкін ету үшін.