Солнце в коробке: новое решение для аккумулирования энергии

Инженеры MIT придумали концептуальный проект для системы хранения возобновляемой энергии, и её выдаче по мере необходимости в электрическую сеть. Система позволит обеспечивать небольшой город энергией вне зависимости от наличия яркого солнца и сильного ветра. Новый проект предполагает сохранение тепла, генерируемое избыточным электричеством от солнечной или ветровой энергии, в больших резервуарах раскаленного кремния, затем свет, отражаемый от металла может быть сконвертирован обратно в электричество. По оценкам исследователей, такая система будет гораздо более доступной, чем литий-ионные аккумуляторы, которые были предложены в качестве жизнеспособного, хотя и дорогого, метода хранения возобновляемой энергии. Они также считают, что система будет стоить примерно вдвое дешевле, чем гидроэлектрические накопители — самая дешевая форма накопления энергии в масштабе сети на сегодняшний день. «Даже если бы мы хотели запустить энергосистему на возобновляемых источниках энергии прямо сейчас, мы бы не смогли, потому что вам потребуются турбины, работающие на ископаемом топливе, чтобы компенсировать тот факт, что возобновляемые источники не могут быть доставлены по требованию», — говорит Роберт Асегун Генри, Роберт Асегун Н. Нойс Каррера доцент кафедры машиностроения. «Мы разрабатываем новую технологию, которая в случае успеха решит эту наиболее важную и критическую проблему в области энергетики и изменения климата, а именно проблему аккумулирования». Новая система хранения является продолжением проекта, в котором исследователи искали способы повысить эффективность формы возобновляемой энергии, известной как концентрированная солнечная энергия. В отличие от обычных солнечных установок, которые используют солнечные панели для преобразования света непосредственно в электричество, концентрированная солнечная энергия требует огромных полей огромных зеркал, которые концентрируют солнечный свет на центральной башне, где свет превращается в тепло, которое в конечном итоге превращается в электричество. Преимущество технологии заключается в том, что она позволяет накапливать тепло — его можно хранить дольше, чем электричество.

Однако, если бы операторы нагревали соль, которой заполнены баки для сохранения тепла, намного выше текущих температур, соль разъедала бы резервуары из нержавеющей стали, в которых она хранится. Поэтому команда Генри искала среду, отличную от соли, которая могла бы накапливать тепло при гораздо более высоких температурах. Первоначально они предложили жидкий металл и в конечном итоге остановились на кремнии. В прошлом году команда разработала насос, который мог работать при такой высокой температуре и перекачивать жидкий кремний. У насоса самая высокая термостойкость за всю историю — это подвиг, отмеченный в «Книге рекордов Гиннеса». С тех пор команда разработала систему хранения энергии, которая могла бы включать такой высокотемпературный насос.

Концепция новой системы хранения возобновляемой энергии, называется TEGS-MPV. Вместо того, чтобы использовать поля зеркал и центральную башню для концентрации тепла, учёные предлагают преобразовать электричество, генерируемое любым возобновляемым источником, в тепловую энергию с помощью джоулевого нагрева — процесс, посредством которого электрический ток проходит через нагрев элемент. Система может работать в паре с существующими системами возобновляемой энергии, такими как солнечные элементы, для сбора избыточного электричества в течение дня и хранения его для дальнейшего использования. . «Система будет состоять из большого, изолированного резервуара шириной 10 метров, изготовленного из графита и заполненного жидким кремнием, который поддерживается при «холодной» температуре почти 3500 градусов по Фаренгейту. Группа трубок, подвергнутых воздействию нагревательных элементов, далее соединяет этот холодный резервуар со вторым, «горячим» резервуаром. Когда в систему поступает электричество от солнечных батарей города, эта энергия преобразуется в тепло в нагревательных элементах. Между тем, жидкий кремний откачивается из холодного резервуара и далее нагревается, когда он проходит через ряд трубок, открытых для нагревательных элементов, и в горячий резервуар, где тепловая энергия теперь хранится при значительно более высокой температуре, около 4300 F. Когда требуется электричество, скажем, после захода солнца, горячий жидкий кремний — настолько горячий, что он светится белым — прокачивается через множество трубок, которые излучают этот свет. Специализированные солнечные элементы, известные как многопереходные фотогальванические элементы, затем превращают этот свет в электричество, которое можно подавать в городскую сеть. Теперь охлажденный кремний можно перекачивать обратно в холодный резервуар до следующего цикла хранения, эффективно выступая в качестве большой перезаряжаемой батареи.«Одно из ласковых имен, которые люди начали называть нашей концепцией, — это «солнце в коробке », которое придумал мой коллега Шеннон Йи из Georgia Tech, — говорит Генри. «Это в основном чрезвычайно интенсивный источник света, который содержится в коробке, удерживающей тепло».


Исследователи подсчитали, что одна система хранения может позволить небольшому городу, насчитывающему около 100 000 домов, полностью питаться от возобновляемых источников энергии. Система может быть размещена где угодно, независимо от ландшафта местоположения. Теоретически, это система, которая позволит возобновляемым источникам энергии питать всю сеть.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *