Ова технологија за складиштење енергије освојила је награду ЕУ за најбољу иновацију 2022, 40 пута јефтинија од литијум-јонске батерије

Складиштење топлотне енергије користећи силицијум и феросилицијум као медијум може да складишти енергију по цени мањој од 4 евра по киловат-сату, што је 100 пута

јефтинији од тренутне фиксне литијум-јонске батерије.Након додавања контејнера и изолационог слоја, укупни трошак може бити око 10 евра по киловат-сату,

што је много јефтиније од литијумске батерије од 400 евра по киловат-часу.

Развој обновљиве енергије, изградња нових енергетских система и подршка складиштењу енергије су баријера која се мора превазићи.

Природа електричне енергије изван кутије и нестабилност производње обновљиве енергије као што су фотонапонска енергија и енергија вјетра чине понуду и потражњу

електричне енергије понекад неусклађене.Тренутно, таква регулација се може прилагодити производњом електричне енергије из угља и природног гаса или хидроелектране да би се постигла стабилност

и флексибилност моћи.Али у будућности, са повлачењем фосилне енергије и повећањем обновљиве енергије, јефтино и ефикасно складиштење енергије

конфигурација је кључна.

Технологија складиштења енергије се углавном дели на складиштење физичке енергије, складиштење електрохемијске енергије, складиштење топлотне енергије и складиштење хемијске енергије.

Као што су механичко складиштење енергије и пумпно складиштење припадају технологији складиштења физичке енергије.Овај метод складиштења енергије има релативно ниску цену и

висока ефикасност конверзије, али је пројекат релативно велики, ограничен географском локацијом, а период изградње је такође веома дуг.Тешко је

прилагођавају се вршној потражњи енергије из обновљивих извора енергије само помоћу пумпног складиштења.

Тренутно је популарно електрохемијско складиштење енергије, а такође је и најбрже растућа нова технологија складиштења енергије на свету.Електрохемијска енергија

складиштење се углавном заснива на литијум-јонским батеријама.До краја 2021. године, кумулативни инсталисани капацитет нових складишта енергије у свету је премашио 25 милиона

киловата, од чега је тржишни удео литијум-јонских батерија достигао 90%.То је због великог развоја електричних возила, који обезбеђује а

сценарио велике комерцијалне примене за складиштење електрохемијске енергије на бази литијум-јонских батерија.

Међутим, технологија складиштења енергије литијум-јонске батерије, као врста аутомобилске батерије, није велики проблем, али ће бити много проблема када је у питању

подржава дугорочно складиштење енергије на нивоу мреже.Један је проблем сигурности и трошкова.Ако су литијум-јонске батерије сложене у великом обиму, цена ће се умножити,

а безбедност изазвана акумулацијом топлоте је такође огромна скривена опасност.Други је да су ресурси литијума веома ограничени, а електрична возила нису довољна,

а потреба за дуготрајним складиштењем енергије не може бити задовољена.

Како решити ове реалне и хитне проблеме?Сада су се многи научници фокусирали на технологију складиштења топлотне енергије.Направљени су продори у

релевантне технологије и истраживања.

Европска комисија је у новембру 2022. објавила награђивани пројекат „ЕУ 2022 Инноватион Радар Авард“, у којем је „АМАДЕУС“

Пројекат батерија који је развио тим Мадридског технолошког института у Шпанији освојио је награду ЕУ за најбољу иновацију 2022.

„Амадеус“ је револуционарни модел батерије.Овај пројекат, који има за циљ складиштење велике количине енергије из обновљивих извора, одабрао је Европљанин

Комисија као један од најбољих изума у ​​2022.

Ова врста батерије коју је дизајнирао тим шпанских научника складишти вишак енергије произведене када је енергија сунца или ветра висока у облику топлотне енергије.

Ова топлота се користи за загревање материјала (у овом пројекту се проучава легура силикона) на више од 1000 степени Целзијуса.Систем садржи посебан контејнер са

термална фотонапонска плоча окренута ка унутра, која може ослободити део ускладиштене енергије када је потражња за струјом велика.

Истраживачи су користили аналогију да објасне процес: „То је као да ставите сунце у кутију.Њихов план би могао да револуционише складиштење енергије.Има велики потенцијал да

постигао овај циљ и постао је кључни фактор у борби против климатских промена, по чему се пројекат „Амадеус” издваја од више од 300 пријављених пројеката.

и освојио награду ЕУ за најбољу иновацију.

Организатор ЕУ Инноватион Радар Авард је објаснио: „Вредна ствар је у томе што обезбеђује јефтин систем који може да складишти велику количину енергије за

Дуго времена.Има високу густину енергије, високу укупну ефикасност и користи довољно и јефтине материјале.То је модуларни систем, који се широко користи и може да обезбеди

чиста топлота и струја на захтев.”

Дакле, како ова технологија функционише?Који су будући сценарији примене и изгледи за комерцијализацију?

Поједностављено речено, овај систем користи вишак енергије генерисан повременим обновљивим изворима енергије (као што је соларна енергија или енергија ветра) за топљење јефтиних метала,

као што су силицијум или феросилицијум, а температура је виша од 1000 ℃.Силицијумска легура може да складишти велику количину енергије у процесу фузије.

Ова врста енергије се назива "латентна топлота".На пример, литар силицијума (око 2,5 кг) складишти више од 1 киловат-сат (1 киловат-сат) енергије у облику

латентне топлоте, што је тачно енергија садржана у литру водоника на притиску од 500 бара.Међутим, за разлику од водоника, силицијум се може складиштити под атмосфером

притисак, што чини систем јефтинијим и сигурнијим.

Кључ система је како претворити ускладиштену топлоту у електричну енергију.Када се силицијум топи на температури већој од 1000 ºЦ, сија као сунце.

Због тога се фотонапонске ћелије могу користити за претварање топлоте зрачења у електричну енергију.

Такозвани термални фотонапонски генератор је као минијатурни фотонапонски уређај, који може да генерише 100 пута више енергије од традиционалних соларних електрана.

Другим речима, ако један квадратни метар соларних панела производи 200 вати, један квадратни метар топлотних фотонапонских панела производи 20 киловата.И не само

снага, али и ефикасност конверзије је већа.Ефикасност термалних фотонапонских ћелија је између 30% и 40%, што зависи од температуре

извора топлоте.Насупрот томе, ефикасност комерцијалних фотонапонских соларних панела је између 15% и 20%.

Употреба термалних фотонапонских генератора уместо традиционалних термалних мотора избегава употребу покретних делова, флуида и сложених измењивача топлоте.На овај начин,

цео систем може бити економичан, компактан и бешуман.

Према истраживању, латентне термалне фотонапонске ћелије могу да складиште велику количину преостале обновљиве енергије.

Алехандро Дата, истраживач који је водио пројекат, рекао је: „Велики део ове електричне енергије ће се производити када буде вишкова у производњи енергије ветра и ветра,

па ће се на тржишту електричне енергије продавати по веома ниској цени.Веома је важно да се ови вишкови електричне енергије складиште у веома јефтином систему.Веома је значајно да

складиштити вишак електричне енергије у облику топлоте, јер је то један од најјефтинијих начина складиштења енергије.”

2. То је 40 пута јефтиније од литијум-јонске батерије

Конкретно, силицијум и феросилицијум могу да складиште енергију по цени мањој од 4 евра по киловат-сату, што је 100 пута јефтиније од тренутне фиксне литијум-јонске

батерија.Након додавања контејнера и изолационог слоја, укупни трошак ће бити већи.Међутим, према студији, ако је систем довољно велики, обично више

од 10 мегават сати, вероватно ће достићи цену од око 10 евра по киловат сату, јер ће трошкови топлотне изолације бити мали део укупне

трошак система.Међутим, цена литијумске батерије је око 400 евра по киловат-сату.

Један проблем са којим се овај систем суочава је да се само мали део ускладиштене топлоте претвара назад у електричну енергију.Колика је ефикасност конверзије у овом процесу?Како да

коришћење преостале топлотне енергије је кључни проблем.

Међутим, истраживачи тима верују да то нису проблеми.Ако је систем довољно јефтин, само 30-40% енергије треба да се поврати у облику

електричне енергије, што ће их учинити супериорнијим у односу на друге скупље технологије, као што су литијум-јонске батерије.

Поред тога, преосталих 60-70% топлоте која није претворена у електричну енергију може се директно пренети у зграде, фабрике или градове како би се смањио угаљ и природни

потрошња гаса.

Топлота представља више од 50% глобалне потражње за енергијом и 40% глобалне емисије угљен-диоксида.На овај начин, складиштење енергије ветра или фотонапонске енергије у латентном стању

термалне фотонапонске ћелије не само да могу уштедети много трошкова, већ и задовољити огромну потражњу за топлотом на тржишту кроз обновљиве изворе.

3. Изазови и будући изгледи

Нова термална фотонапонска термална технологија складиштења коју је дизајнирао тим Технолошког универзитета у Мадриду, која користи материјале од легура силикона, има

предности у цени материјала, температури складиштења топлоте и времену складиштења енергије.Силицијум је други најзаступљенији елемент у земљиној кори.Трошкови

по тони силицијум песка је само 30-50 долара, што је 1/10 материјала растопљене соли.Поред тога, температурна разлика термичког складиштења силицијум песка

честица је много већа од отопљене соли, а максимална радна температура може достићи више од 1000 ℃.Виша радна температура такође

помаже у побољшању укупне енергетске ефикасности фототермалног система за производњу електричне енергије.

Датусов тим није једини који види потенцијал термалних фотонапонских ћелија.Имају два моћна ривала: престижни Масачусетски институт

Технологија и калифорнијски старт-уп Антола Енерги.Потоњи се фокусира на истраживање и развој великих батерија које се користе у тешкој индустрији (велика

потрошач фосилних горива) и добио 50 милиона америчких долара за завршетак истраживања у фебруару ове године.Нешто је обезбедио Фонд за пробој енергије Била Гејтса

инвестициони фондови.

Истраживачи са Технолошког института у Масачусетсу рекли су да је њихов модел термалне фотонапонске ћелије успео да поново искористи 40% енергије која се користи за грејање

унутрашњи материјали прототипа батерије.Они су објаснили: „Ово ствара пут за максималну ефикасност и смањење трошкова складиштења топлотне енергије,

омогућавајући декарбонизацију електричне мреже.”

Пројекат Мадридског технолошког института није могао да измери проценат енергије коју може да поврати, али је супериорнији од америчког модела

у једном аспекту.Алејандро Дата, истраживач који је водио пројекат, објаснио је: „Да би се постигла ова ефикасност, МИТ пројекат мора подићи температуру на

2400 степени.Наша батерија ради на 1200 степени.На овој температури ефикасност ће бити мања од њихове, али имамо много мање проблема са топлотном изолацијом.

На крају крајева, веома је тешко складиштити материјале на 2400 степени без губитка топлоте.

Наравно, овој технологији је потребно још много улагања пре него што уђе на тржиште.Тренутни лабораторијски прототип има мање од 1 кВх складиштења енергије

капацитета, али да би ова технологија била профитабилна, потребно јој је више од 10 МВх капацитета за складиштење енергије.Стога је следећи изазов проширење обима

технологију и тестирати њену изводљивост у великим размерама.Да би то постигли, истраживачи са Мадридског технолошког института су градили тимове

да би то било могуће.