Ang teknolohiyang ito ng pag-imbak ng enerhiya ay nanalo ng 2022 EU Best Innovation Award, 40 beses na mas mura kaysa sa lithium-ion na baterya

Ang thermal energy storage gamit ang silicon at ferrosilicon bilang medium ay maaaring mag-imbak ng enerhiya sa halagang mas mababa sa 4 euros kada kilowatt-hour, na 100 beses

mas mura kaysa sa kasalukuyang nakapirming lithium-ion na baterya.Pagkatapos idagdag ang lalagyan at layer ng pagkakabukod, ang kabuuang gastos ay maaaring humigit-kumulang 10 euro bawat kilowatt-hour,

na mas mura kaysa sa baterya ng lithium na 400 euro bawat kilowatt-hour.

Ang pagbuo ng nababagong enerhiya, pagbuo ng mga bagong sistema ng kuryente at pagsuporta sa pag-iimbak ng enerhiya ay isang hadlang na dapat malampasan.

Ang out-of-the-box na kalikasan ng kuryente at ang pagkasumpungin ng renewable energy generation tulad ng photovoltaic at wind power ay gumagawa ng supply at demand

ng kuryente kung minsan ay hindi tugma.Sa kasalukuyan, ang naturang regulasyon ay maaaring iakma sa pamamagitan ng coal at natural gas power generation o hydropower upang makamit ang katatagan

at flexibility ng kapangyarihan.Ngunit sa hinaharap, sa pag-alis ng fossil energy at pagtaas ng renewable energy, mura at mahusay na pag-iimbak ng enerhiya

configuration ang susi.

Ang teknolohiya ng pag-iimbak ng enerhiya ay pangunahing nahahati sa imbakan ng pisikal na enerhiya, imbakan ng enerhiya ng electrochemical, imbakan ng thermal energy at imbakan ng enerhiya ng kemikal.

Tulad ng mechanical energy storage at pumped storage ay nabibilang sa physical energy storage technology.Ang paraan ng pag-iimbak ng enerhiya na ito ay medyo mababa ang presyo at

mataas na kahusayan sa conversion, ngunit ang proyekto ay medyo malaki, nalilimitahan ng heograpikal na lokasyon, at ang panahon ng pagtatayo ay napakatagal din.Mahirap na

umangkop sa peak shaving demand ng renewable energy power lamang sa pamamagitan ng pumped storage.

Sa kasalukuyan, sikat ang electrochemical energy storage, at ito rin ang pinakamabilis na lumalagong bagong energy storage technology sa mundo.Electrochemical energy

Ang imbakan ay pangunahing batay sa mga baterya ng lithium-ion.Sa pagtatapos ng 2021, ang pinagsama-samang naka-install na kapasidad ng bagong imbakan ng enerhiya sa mundo ay lumampas sa 25 milyon

kilowatts, kung saan ang market share ng mga lithium-ion na baterya ay umabot na sa 90%.Ito ay dahil sa malakihang pag-unlad ng mga de-kuryenteng sasakyan, na nagbibigay ng a

malakihang komersyal na senaryo ng aplikasyon para sa pag-iimbak ng enerhiya ng electrochemical batay sa mga baterya ng lithium-ion.

Gayunpaman, ang teknolohiya ng pag-imbak ng enerhiya ng baterya ng lithium-ion, bilang isang uri ng baterya ng sasakyan, ay hindi isang malaking problema, ngunit magkakaroon ng maraming mga problema pagdating sa

pagsuporta sa grid-level na pangmatagalang imbakan ng enerhiya.Ang isa ay ang problema sa kaligtasan at gastos.Kung ang mga baterya ng lithium ion ay nakasalansan sa malaking sukat, ang gastos ay dadami,

at ang kaligtasan na dulot ng pag-iipon ng init ay isa ring malaking nakatagong panganib.Ang isa pa ay ang mga mapagkukunan ng lithium ay napakalimitado, at ang mga de-kuryenteng sasakyan ay hindi sapat,

at ang pangangailangan para sa pangmatagalang imbakan ng enerhiya ay hindi matugunan.

Paano lutasin ang makatotohanan at kagyat na mga problemang ito?Ngayon maraming mga siyentipiko ang nakatuon sa teknolohiya ng pag-iimbak ng thermal energy.Ang mga tagumpay ay ginawa sa

mga kaugnay na teknolohiya at pananaliksik.

Noong Nobyembre 2022, inihayag ng European Commission ang award-winning na proyekto ng "EU 2022 Innovation Radar Award", kung saan ang "AMADEUS"

Ang proyekto ng baterya na binuo ng koponan ng Madrid Institute of Technology sa Spain ay nanalo ng EU Best Innovation Award noong 2022.

Ang "Amadeus" ay isang rebolusyonaryong modelo ng baterya.Ang proyektong ito, na naglalayong mag-imbak ng malaking halaga ng enerhiya mula sa renewable energy, ay pinili ng European

Komisyon bilang isa sa mga pinakamahusay na imbensyon sa 2022.

Ang ganitong uri ng baterya na idinisenyo ng Spanish scientist team ay nag-iimbak ng labis na enerhiya na nalilikha kapag ang solar o wind energy ay mataas sa anyo ng thermal energy.

Ang init na ito ay ginagamit upang magpainit ng materyal (silicon alloy ay pinag-aralan sa proyektong ito) sa higit sa 1000 degrees Celsius.Ang system ay naglalaman ng isang espesyal na lalagyan na may

thermal photovoltaic plate na nakaharap sa loob, na maaaring maglabas ng bahagi ng nakaimbak na enerhiya kapag mataas ang power demand.

Gumamit ang mga mananaliksik ng isang pagkakatulad upang ipaliwanag ang proseso: "Ito ay tulad ng paglalagay ng araw sa isang kahon."Maaaring baguhin ng kanilang plano ang pag-iimbak ng enerhiya.Malaki ang potensyal nito

makamit ang layuning ito at naging pangunahing salik sa pagharap sa pagbabago ng klima, na nagpapatingkad sa proyektong "Amadeus" sa mahigit 300 proyektong isinumite

at nanalo ng EU Best Innovation Award.

Ipinaliwanag ng tagapag-ayos ng EU Innovation Radar Award: "Ang mahalagang punto ay nagbibigay ito ng murang sistema na maaaring mag-imbak ng malaking halaga ng enerhiya para sa isang

matagal na panahon.Ito ay may mataas na density ng enerhiya, mataas na pangkalahatang kahusayan, at gumagamit ng sapat at murang mga materyales.Ito ay isang modular system, malawakang ginagamit, at maaaring magbigay

malinis na init at kuryente on demand.”

Kaya, paano gumagana ang teknolohiyang ito?Ano ang mga sitwasyon ng aplikasyon sa hinaharap at mga prospect ng komersyalisasyon?

Sa madaling salita, ginagamit ng system na ito ang labis na kapangyarihan na nalilikha ng pasulput-sulpot na renewable energy (tulad ng solar energy o wind energy) para matunaw ang mga murang metal,

tulad ng silikon o ferrosilicon, at ang temperatura ay mas mataas sa 1000 ℃.Ang silikon na haluang metal ay maaaring mag-imbak ng malaking halaga ng enerhiya sa proseso ng pagsasanib nito.

Ang ganitong uri ng enerhiya ay tinatawag na "latent heat".Halimbawa, ang isang litro ng silicon (mga 2.5 kg) ay nag-iimbak ng higit sa 1 kilowatt-hour (1 kilowatt-hour) ng enerhiya sa anyo

ng nakatagong init, na eksaktong enerhiya na nasa isang litro ng hydrogen sa 500 bar pressure.Gayunpaman, hindi tulad ng hydrogen, ang silikon ay maaaring maimbak sa ilalim ng atmospheric

pressure, na ginagawang mas mura at mas ligtas ang system.

Ang susi ng system ay kung paano i-convert ang nakaimbak na init sa electric energy.Kapag natutunaw ang silicon sa temperaturang higit sa 1000 º C, nagniningning ito tulad ng araw.

Samakatuwid, ang mga photovoltaic cell ay maaaring gamitin upang i-convert ang nagliliwanag na init sa elektrikal na enerhiya.

Ang tinatawag na thermal photovoltaic generator ay parang isang miniature photovoltaic device, na maaaring makabuo ng 100 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa tradisyonal na solar power plants.

Sa madaling salita, kung ang isang metro kuwadrado ng mga solar panel ay gumagawa ng 200 watts, ang isang metro kuwadrado ng mga thermal photovoltaic panel ay gagawa ng 20 kilowatts.At hindi lang

ang kapangyarihan, ngunit din ang kahusayan ng conversion ay mas mataas.Ang kahusayan ng mga thermal photovoltaic cells ay nasa pagitan ng 30% at 40%, na depende sa temperatura

ng pinagmumulan ng init.Sa kaibahan, ang kahusayan ng komersyal na photovoltaic solar panel ay nasa pagitan ng 15% at 20%.

Ang paggamit ng mga thermal photovoltaic generator sa halip na mga tradisyunal na thermal engine ay iniiwasan ang paggamit ng mga gumagalaw na bahagi, likido at kumplikadong mga heat exchanger.Sa ganitong paraan,

ang buong sistema ay maaaring maging matipid, compact at walang ingay.

Ayon sa pananaliksik, ang latent thermal photovoltaic cells ay maaaring mag-imbak ng malaking halaga ng natitirang renewable power.

Si Alejandro Data, isang mananaliksik na nanguna sa proyekto, ay nagsabi: "Ang malaking bahagi ng kuryenteng ito ay bubuo kapag mayroong labis sa wind at wind power generation,

kaya ibebenta ito sa napakababang presyo sa palengke ng kuryente.Napakahalaga na iimbak ang mga sobrang kuryenteng ito sa isang napakamurang sistema.Ito ay napaka-makabuluhan sa

itabi ang sobrang kuryente sa anyo ng init, dahil isa ito sa pinakamurang paraan para mag-imbak ng enerhiya.”

2. Ito ay 40 beses na mas mura kaysa sa lithium-ion na baterya

Sa partikular, ang silicon at ferrosilicon ay maaaring mag-imbak ng enerhiya sa halagang mas mababa sa 4 euro bawat kilowatt-hour, na 100 beses na mas mura kaysa sa kasalukuyang nakapirming lithium-ion

baterya.Pagkatapos idagdag ang lalagyan at insulation layer, tataas ang kabuuang halaga.Gayunpaman, ayon sa pag-aaral, kung ang sistema ay sapat na malaki, kadalasan ay higit pa

kaysa sa 10 megawatt na oras, malamang na umabot ito sa halagang humigit-kumulang 10 euro bawat kilowatt hour, dahil ang halaga ng thermal insulation ay magiging maliit na bahagi ng kabuuang

gastos ng system.Gayunpaman, ang halaga ng baterya ng lithium ay humigit-kumulang 400 euro bawat kilowatt-hour.

Ang isang problemang kinakaharap ng sistemang ito ay ang maliit na bahagi lamang ng nakaimbak na init ay nababalik sa kuryente.Ano ang kahusayan ng conversion sa prosesong ito?Paano

gamitin ang natitirang init enerhiya ay ang pangunahing problema.

Gayunpaman, naniniwala ang mga mananaliksik ng koponan na hindi ito mga problema.Kung ang sistema ay sapat na mura, 30-40% lamang ng enerhiya ang kailangang mabawi sa anyo ng

kuryente, na gagawing mas mataas ang mga ito sa iba pang mas mahal na teknolohiya, tulad ng mga baterya ng lithium-ion.

Bilang karagdagan, ang natitirang 60-70% ng init na hindi na-convert sa kuryente ay maaaring direktang ilipat sa mga gusali, pabrika o lungsod upang mabawasan ang karbon at natural.

pagkonsumo ng gas.

Ang init ay bumubuo ng higit sa 50% ng pandaigdigang pangangailangan ng enerhiya at 40% ng pandaigdigang paglabas ng carbon dioxide.Sa ganitong paraan, nag-iimbak ng hangin o photovoltaic na enerhiya sa tago

Ang mga thermal photovoltaic cell ay hindi lamang makakatipid ng maraming gastos, ngunit matugunan din ang malaking pangangailangan ng init ng merkado sa pamamagitan ng mga nababagong mapagkukunan.

3. Mga hamon at mga prospect sa hinaharap

Ang bagong thermal photovoltaic thermal storage technology na idinisenyo ng koponan ng Madrid University of Technology, na gumagamit ng mga silicon alloy na materyales, ay may

mga pakinabang sa gastos ng materyal, temperatura ng thermal storage at oras ng pag-iimbak ng enerhiya.Ang silikon ay ang pangalawang pinakamaraming elemento sa crust ng lupa.Ang gastos

Ang bawat tonelada ng silica sand ay 30-50 dollars lamang, na 1/10 ng materyal na tinunaw na asin.Bilang karagdagan, ang pagkakaiba sa temperatura ng thermal storage ng silica sand

Ang mga particle ay mas mataas kaysa sa tinunaw na asin, at ang pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo ay maaaring umabot ng higit sa 1000 ℃.Mas mataas din ang operating temperatura

tumutulong upang mapabuti ang pangkalahatang kahusayan ng enerhiya ng photothermal power generation system.

Ang koponan ni Datus ay hindi lamang ang nakakakita ng potensyal ng thermal photovoltaic cells.Mayroon silang dalawang makapangyarihang karibal: ang prestihiyosong Massachusetts Institute of

Teknolohiya at ang pagsisimula ng California na Antola Energy.Ang huli ay nakatuon sa pananaliksik at pagpapaunlad ng malalaking baterya na ginagamit sa mabigat na industriya (isang malaking

fossil fuel consumer), at nakakuha ng US $50 milyon para makumpleto ang pananaliksik noong Pebrero ngayong taon.Ang Breakthrough Energy Fund ni Bill Gates ay nagbigay ng ilan

mga pondo sa pamumuhunan.

Sinabi ng mga mananaliksik sa Massachusetts Institute of Technology na ang kanilang thermal photovoltaic cell model ay nagawang muling gamitin ang 40% ng enerhiya na ginamit sa init.

ang mga panloob na materyales ng prototype na baterya.Ipinaliwanag nila: "Ito ay lumilikha ng isang landas para sa pinakamataas na kahusayan at pagbawas sa gastos ng thermal energy storage,

ginagawang posible na i-decarbonize ang power grid."

Ang proyekto ng Madrid Institute of Technology ay hindi nasusukat ang porsyento ng enerhiya na maaari nitong mabawi, ngunit ito ay nakahihigit sa modelong Amerikano.

sa isang aspeto.Ipinaliwanag ni Alejandro Data, ang mananaliksik na nanguna sa proyekto: "Upang makamit ang kahusayan na ito, ang proyekto ng MIT ay dapat itaas ang temperatura sa

2400 degrees.Gumagana ang aming baterya sa 1200 degrees.Sa temperaturang ito, ang kahusayan ay magiging mas mababa kaysa sa kanila, ngunit mayroon kaming mas kaunting mga problema sa pagkakabukod ng init.

Pagkatapos ng lahat, napakahirap na mag-imbak ng mga materyales sa 2400 degrees nang hindi nagiging sanhi ng pagkawala ng init.

Siyempre, ang teknolohiyang ito ay nangangailangan pa rin ng maraming pamumuhunan bago pumasok sa merkado.Ang kasalukuyang prototype ng laboratoryo ay may mas mababa sa 1 kWh ng imbakan ng enerhiya

kapasidad, ngunit upang gawing kumikita ang teknolohiyang ito, nangangailangan ito ng higit sa 10 MWh ng kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya.Samakatuwid, ang susunod na hamon ay palawakin ang sukat ng

ang teknolohiya at subukan ang pagiging posible nito sa isang malaking sukat.Upang makamit ito, ang mga mananaliksik mula sa Madrid Institute of Technology ay nagtatayo ng mga koponan

para maging posible.